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論文

Development of the RAQM2 aerosol chemical transport model and predictions of the Northeast Asian aerosol mass, size, chemistry, and mixing type

梶野 瑞王*; 猪俣 弥生*; 佐藤 啓市*; 植田 洋匡*; Han, Z.*; An, J.*; 堅田 元喜; 出牛 真*; 眞木 貴史*; 大島 長*; et al.

Atmospheric Chemistry and Physics, 12(24), p.11833 - 11856, 2012/12

 被引用回数:43 パーセンタイル:78.96(Environmental Sciences)

北東アジア領域の大気汚染を再現するために、新しいエアロゾル化学輸送モデルRAQM2を開発した。単純化したエアロゾル動力学モデルとガス・粒子転換の完全動的解法をモデルに導入した。大気エアロゾルの性状を厳密に考慮するために、エアロゾルの粒径を4つのカテゴリに分類して計算する分類法を適用し、2006年の1年間について北東アジアの大気拡散シミュレーションを実施した。計算値と観測値の比較によると、主要な人為及び自然起源の大気中無機物質の広域輸送プロセスをファクター2から5の精度で再現した。計算された質量ベースの粒径分布と化学組成は、観測結果と一致した。辺戸岬での比較によると、冬季には累積モードのエアロゾルに凝縮したH$$_{2}$$SO$$_{4}$$ガスが主要であったが、夏季にはエイトケン・累積モードのエアロゾルと混合した非海塩由来のSO$$_{4}$$が主要であった。エアロゾルの混合形態は光学的性質と雲の凝縮活性化を変化させるため、このプロセスの厳密な予測と検証がエアロゾル・雲・放射相互作用研究において必要不可欠である。

論文

Numerical study of fog deposition on vegetation for atmosphere-land interactions in semi-arid and arid regions

堅田 元喜; 永井 晴康; 梶野 瑞王*; 植田 洋匡*; 穂積 祐*

Agricultural and Forest Meteorology, 150(3), p.340 - 353, 2010/03

 被引用回数:28 パーセンタイル:79.54(Agronomy)

本研究では、植生への霧水沈着を考慮した精緻な地表面モデルと気象モデルを用いて、乾燥地域における植生への霧水沈着と、その水・熱バランスへの影響を評価した。モデルによる霧水沈着の推定結果から、乾燥地域において霧水沈着が降水量よりも有効な水資源となりうることを示した。霧水沈着に伴う葉面水の蒸発は、蒸散を抑えることによって植物の水ストレスを軽減することがわかった。霧水沈着によって増加した葉面水及び土壌水の蒸発に伴う潜熱によって、日中の土壌及び葉面の温度が減少することを示した。さらに、葉面水の蒸発の増加に伴う蒸散の減少は、乾燥地域において強い水ストレスを受ける植物の光合成に利用される有効な水資源を供給することを明らかにした。

論文

Development of a land surface model including evaporation and adsorption processes in the soil for the land-air exchange in arid regions

堅田 元喜; 永井 晴康; 植田 洋匡*; Agam, N.*; Berliner, P. R.*

Journal of Hydrometeorology, 8(6), p.1307 - 1324, 2007/12

乾燥・半乾燥地域における熱・水交換過程を良好に予測する鉛直一次元の土壌モデルを開発した。このモデルには、土壌中の蒸発及び吸着を計算する新しいスキームが導入された。このモデルは、イスラエルのネゲブ砂漠において観測された地表面フラックス,土壌中温度及び土壌水分量を詳細に再現しうる。土壌中の蒸発及び吸着過程は、大気-陸面間の熱・水交換過程に大きな影響を与えると同時に、これらの予測には必要不可欠である。開発したモデルと広く用いられる陸面モデルを用いて、土壌の乾燥過程に関する数値実験を実施した。土壌中に乾燥層(DSL)が形成されるとき、大気への水蒸気フラックスは地表面よりもむしろ土壌中で生じた蒸発によって引き起こされる。また、吸着過程が地表面における水・熱バランスに影響する。日中の上向き水蒸気フラックスは、夜間吸着によって土壌に蓄えられた乾燥層内における土壌水の蒸発による。DSLが十分に発達したとき、大気-地表面間では等量の水が日中の蒸発及び夜間の吸着によって交換される。この場合、土壌中蒸発と吸着に伴う潜熱が地表面温度の日変化を大きく減衰させる。

論文

核融合の研究開発

牛草 健吉; 関 昌弘; 二宮 博正; 乗松 孝好*; 鎌田 裕; 森 雅博; 奥野 清; 柴沼 清; 井上 多加志; 坂本 慶司; et al.

原子力ハンドブック, p.906 - 1029, 2007/11

原子力ハンドブックの第VIII章核融合の研究開発において、核融合炉の概念,炉心プラズマ物理と炉心制御技術,国際熱核融合実験炉(ITER)計画,核融合ブランケット技術,核融合燃料循環処理技術,核融合炉用材料技術,核融合動力炉概念とシステム工学課題について、研究の現状を解説する。

論文

Numerical study of fog occurrence and fog water deposition on the vegetation at a semi-arid coastal area in Saudi Arabia

堅田 元喜; 永井 晴康; 植田 洋匡*

Proceedings of 4th International Conference on Fog, Fog Collection and Dew, p.33 - 36, 2007/07

半乾燥環境の山岳地域の沿岸部における霧の発生をメソスケールモデルMM5を用いて調べた。本研究では、2002年1月に発生したサウジアラビアの西部アシール山脈に形成された濃い霧のイベントに焦点を当てた。MM5は、山岳地域でのタワー観測による霧水量,風速及び風向,気温,湿度及び日射量を再現した。計算された風速及び風向,気温,湿度はゾンデ観測ともよく一致した。この地域における水資源に及ぼす霧水の影響を評価するために、霧水沈着過程を考慮した大気-土壌-植生鉛直1次元モデル(SOLVEG)を用いた数値実験を実施した。数値実験には、MM5のシミュレーション結果である最下層における気象及び霧水量のデータを用いた。沿岸地域に発生する霧が、この地域に生息する植物にとって重要な水資源となりうる可能性が示唆された。

論文

Progress in physics and technology developments for the modification of JT-60

玉井 広史; 松川 誠; 栗田 源一; 林 伸彦; 浦田 一宏*; 三浦 友史; 木津 要; 土屋 勝彦; 森岡 篤彦; 工藤 祐介; et al.

Plasma Science and Technology, 6(1), p.2141 - 2150, 2004/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:6.89(Physics, Fluids & Plasmas)

JT-60定常高ベータ化計画(JT-60改修計画)の最重要課題は高ベータ,臨界クラスのパラメータを持つ高性能プラズマの100秒程度以上の維持を実証することである。このため、高ベータプラズマを達成するためのプラズマパラメータや運転シナリオ,制御手法の検討を行うとともに、超伝導磁場コイルの要素技術の開発を始め、放射線遮蔽や真空容器等の設計検討及び試験開発を行い、その成立性を確認した。本発表は、以上の物理・工学設計と試験開発の進捗状況を詳述する。

論文

Objectives and design of the JT-60 superconducting tokamak

石田 真一; 阿部 勝憲*; 安藤 晃*; Chujo, T.*; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 後藤 誠一*; 花田 和明*; 畑山 明聖*; 日野 友明*; et al.

Nuclear Fusion, 43(7), p.606 - 613, 2003/07

原型炉の経済性と環境適合性のさらなる向上を図るため、大学等との連携協力によりJT-60を超伝導トカマクへ改修する計画を推進している。目的は、原型炉と同様に強磁性体である低放射化フェライト鋼をプラズマの近くに設置して、高ベータで自発電流割合が高く、高度なダイバータ熱粒子制御を持ち、ディスラプション頻度の少ない定常運転を実現することである。JT-60の既存設備を最大限活用し、新たに導入する超伝導トロイダル及びポロイダル磁場コイルを用いて、主半径2.8m,プラズマ電流4MA,トロイダル磁場3.8Tの高非円形かつ高三角度配位のシングルヌル・プラズマの100秒運転を行う。原型炉の設計例から設定された高い達成目標の実現を目指し、高ベータプラズマ制御,高性能・高自発電流プラズマ制御,ダイバータ熱粒子制御、及びフェライト鋼のプラズマ適合性の実証という重要課題に取り組むことができるよう設計を行った。

論文

Objectives and design of the JT-60 superconducting tokamak

石田 真一; 阿部 勝憲*; 安藤 晃*; Cho, T.*; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 後藤 誠一*; 花田 和明*; 畑山 明聖*; 日野 友明*; et al.

Nuclear Fusion, 43(7), p.606 - 613, 2003/07

 被引用回数:33 パーセンタイル:71.47(Physics, Fluids & Plasmas)

原型炉の実現に向けて経済性と環境適合性の向上を図るため、大学等との連携協力によりJT-60を超伝導トカマクへ改修する計画を推進している。目的は、原型炉で想定されているように、強磁性体である低放射化フェライト鋼をプラズマの近くに設置して、高ベータで自発電流割合が高く、高度なダイバータ熱粒子制御をもち、ディスラプション頻度の少ない定常運転を実現することである。新たに導入する超伝導トロイダル及びポロイダル磁場コイルを用いて、主半径2.8m,プラズマ電流4MA,トロイダル磁場3.8Tの高非円形かつ高三角度配位のシングルヌル・プラズマの100秒運転を行う。既存のJT-60設備を最大限に生かし、原型炉の設計例から設定された高い達成目標の実現に向けて、高ベータプラズマ制御,高性能・高自発電流プラズマ制御,ダイバータ熱粒子制御、及びフェライト鋼のプラズマ適合性の実証という克服すべき課題に取り組むための設計を行った。

論文

Trend of acid rain and neutralization by yellow sand in east Asia; A Numerical study

寺田 宏明; 植田 洋匡*; Wang, Z.*

Atmospheric Environment, 36(3), p.503 - 509, 2002/01

 被引用回数:43 パーセンタイル:69.25(Environmental Sciences)

東アジアにおける酸性雨のトレンドと黄砂による中和作用を大気質予測モデリングシステム(AQPMS)によって調べた。AQPMSは移流、拡散、気相・液相化学、乾性・湿性沈着を考慮している。また、砂塵負荷の情報を得るために新しい黄砂の巻き上げ過程モジュールが考案された。これは以前のサハラ砂漠等についてのものとは異なり三つの重要な予測要素(摩擦速度、地表面湿度、支配的気象条件)を考慮しており、AQPMSと連結されている。モデルの検証として、雨のpH値や硫酸・硝酸イオン濃度、ガス状汚染物質の地表面濃度の予測結果を大気汚染測定局での観測値と比較し妥当な結果を得た。このモデルにより中国からの汚染物質の排出量の急速な増大による1985年から1995年にかけての酸性雨地域の急速な拡大が再現され、月平均降水pH値は中国中央部から北東部にかけて0.3から0.8、韓国、日本においても0.lから0.2下降する結果となった。また1995年4月の計算結果から黄砂による降水の中和作用の存在が示され、これによって中国北部での月平均降水pH値は0.6から1.8上昇し、一方中国南部では0.1以下の上昇にとどまることが示された。また韓国、日本においても黄砂による中和は0.1から0.2のpH値の上昇をもたらすことが示唆された。

論文

Neutralization of acid rain by yellow-sand in East Asia; A Numerical study

寺田 宏明; 植田 洋匡*; Wang, Z.*

Proceedings of 7th International Joint Seminar on the Regional Deposition Processes in the Atmosphere, p.115 - 122, 2001/11

東アジアにおける酸性雨の黄砂による中和作用について大気質予測モデリングシステム(AQPMS)を用いて調べた。AQPMSは移流, 拡散, 気相・液相化学, 乾性・湿性沈着を考慮している。また砂塵発生の情報を得るために新しい黄砂の巻き上げ過程モジュールが考案された。これは、既存のサハラ砂漠やオーストラリアの砂漠のためのものとは異なり、三つの重要な予測要素(摩擦速度, 地表面温度, 支配的気象条件)を考慮しておりAQPMSと連結されている。モデルの検証として、雨のpH値や硫酸・硝酸イオン濃度, ガス状汚染物質の地表面濃度の1995年4月の予測結果を大気汚染測定局での観測値と比較し妥当な結果を得た。このAQPMSにより黄砂の化学的寄与に関する感度実験を行った結果、降水の黄砂による強い中和作用の存在が示された。これによって中国北部での月平均降水pH値は0.6から1.8上昇し、一方黄砂の飛散域ではない中国南部では0.1以下の上昇にとどまることが示された。また韓国, 日本においても黄砂による中和は0.1から0.2のpHの上昇をもたらすことが示唆された。

報告書

核融合動力炉A-SSTR2の物理検討

西尾 敏; 牛草 健吉; 植田 脩三; Polevoi, A.*; 栗田 源一; 飛田 健次; 栗原 良一; Hu, G.; 岡田 英俊*; 村上 好樹*; et al.

JAERI-Research 2000-029, 105 Pages, 2000/10

JAERI-Research-2000-029.pdf:4.19MB

本論文は、定常トカマク核融合原型炉SSTR、コンパクトで高出力の改良型定常トカマク動力炉A-SSTR及び環境適合性を高め稼働率向上を目指した大型核融合動力炉DREAM等の設計をベースに、高い経済性、稼働率を有し環境適合性に優れた小型で大出力の高効率核融合動力炉A-SSTR2のプラズマ物理の成立性を論じたものである。JT-60で得られている実験データをもとにこれからの炉心プラズマ研究の進展を予測して、主半径6.2m、小半径1.5mでプラズマ電流が12MAの高磁場トカマクとし、規格化$$beta$$値4で4GWの核融合出力とした。超伝導コイルは高温超伝導を用いた高磁場コイルとし、最大経験磁場を23Tとした。超伝導マグネット系の簡素化及び強い電磁力支持の観点から、中心ソレノイドコイル無しの設計とするとともに、分解・保守用大型水平ポートを想定して、ポロイダル磁場コイルを装置の上下に6個の設置することとした。このような著しく簡素化されたコイル系で、プラズマの平衡、形状制御性、着火、12MAまでの非誘導電流駆動立ち上げ、ダイバータを検討し、A-SSTR2概念の成立性が明らかにされている。

口頭

土壌水の吸着を考慮した新しい土壌モデルの開発

堅田 元喜; 永井 晴康; 植田 洋匡*

no journal, , 

土壌水の吸着過程を含む新しい鉛直1次元土壌モデルを開発した。Negev砂漠における地表面フラックス,土壌温度及び土壌水分量のデータを用いてモデルを検証した。モデルは、これらの観測値の日変化をよく再現した。特に、地表面熱・水収支を予測するうえで重要な地表面温度と夜間の吸着に伴う潜熱フラックスを正確に予測した。以上の結果から、本モデルが乾燥・半乾燥地域へ適用可能であることが示された。

口頭

Composite-type optical fiberscope for laser surgery for Twin-to-twin Transfusion Syndrome (TTTS)

岡 潔; 山下 紘正*; 中村 哲也*; 植田 裕久*; 千葉 敏雄*

no journal, , 

双胎間輸血症候群(TTTS)を対象とした現行の胎児鏡下胎盤吻合血管レーザー凝固術(FLPC)では、(1)レーザー光拡散により標的部位の焼灼エネルギー密度が低下する、(2)時に胎盤表面に垂直にアプローチすることが困難である(特に腹側付着胎盤の場合)、(3)レーザーファイバ先端と胎盤表面との測距ができない、(4)被焼灼血管の血流遺残・再発が確認できないという問題がある。このような背景の下、これまでにわれわれは外径2.2mmの複合型光ファイバスコープシステムを開発した。今回われわれは、安全・確実な手技を提案するため、本システムに対して、レーザーの反射光量を利用した距離計測機能及びレーザードップラーの原理を利用した血流計測機能を付加し、機能検証のため豚を用いた動物実験を実施した。その結果、水中にて5$$sim$$20mmまでの連続した距離計測が可能であった。併せて、血管中を流れる血流量,血液量,血流速の測定が可能であることを確認した。

口頭

乾燥・半乾燥地域における植生への霧水沈着に関する数値的研究,1; 霧水沈着量の定量的評価

堅田 元喜; 永井 晴康; 梶野 瑞王*; 植田 洋匡*

no journal, , 

数値環境システムSPEEDI-MPで構築を行っている包括的動態予測モデルのうち、物質動態の媒体となる水循環を詳細に計算するモデルを水環境問題に適用した。陸面における水交換過程は、一般に降水量(Pr)と蒸発散量(E)のバランスによって決定される。乾燥地域に生息する植物の水資源として、大気中の霧水が植生へと沈着する霧水沈着量(Pf)が重要であることが指摘されている。本研究では、乾燥地域の霧水沈着量が地表面の水バランスに与える影響を数値的に評価した。その結果、対象地域の霧水沈着量は、全降水量に対して20から30パーセントを占め、植物にとって無視できない水資源となりうることを示した。

口頭

乾燥・半乾燥地域における植生への霧水沈着に関する数値的研究,2; 緑化ポテンシャルの広域的評価

梶野 瑞王*; 堅田 元喜; 永井 晴康; 石川 裕彦*; 植田 洋匡*

no journal, , 

数値環境システムSPEEDI-MPで構築を行っている包括的動態予測モデルのうち、物質動態の媒体となる水循環を詳細に計算するモデルを水環境問題に適用した。本研究では、シリーズ発表その1で行った霧水沈着を考慮した陸面水収支の詳細計算結果に基づき、植林による緑化を想定した際の存続可能性をあらわす指標として陸面植生モデルで計算した一定期間の正味降水量を「緑化ポテンシャル」と定義し、西アジア域での分布を評価した。その結果、緑化ポテンシャルが正となる領域は海岸沿いや山岳地域に分布しており、霧水沈着の寄与率が50パーセントを超える地域も多く存在することが示された。

口頭

TTTSに対するFLPCのためのレーザー内視鏡の高機能化

岡 潔; 中村 哲也*; 植田 裕久*; 鳥谷 智晶*; 妻沼 孝司*; 長縄 明大*; 渡邊 慎介*; 石山 昭彦*; 山下 紘正*; 千葉 敏雄*

no journal, , 

双胎間輸血症候群(TTTS)に対し、われわれは胎盤付着部位にかかわらず、低侵襲で安全・確実な胎児鏡下胎盤吻合血管レーザー凝固術(FLPC)を可能とするため、胎児外科治療用レーザー内視鏡装置(複合型光ファイバスコープ)の開発を行っている。本件では、これまでに製作した複合型光ファイバスコープシステムに、(1)対象までの距離計測機能,(2)標的血管の血流計測機能を付加した。検証のため、豚を使用したin vivo実験を実施し、レーザー照射中に画像観察を行いながらリアルタイムに焼灼度を調節できることを確認した。また、焼灼した血管をマイクロスコープで観察し、レーザー焼灼により血管径が約1mmから0.28mm(1/3以下)に収縮し、血流が停止していることを確認した。併せて、5-20mmの範囲で腸間膜までの距離計測がリアルタイムに可能となることを確認し、血流の減少及び停滞の様子も定量的に把握できた。以上より、複合型光ファイバスコープシステムの応用により、(1)画像観察,(2)距離計測,(3)血流計測,(4)レーザー照射をシームレスに行えることを示した。

口頭

Modeling fog chemistry and its deposition on a mountain forest in summer in Japan

梶野 瑞王*; 堅田 元喜; 平木 隆年*; 藍川 昌秀*; 小林 禧樹*; 植田 洋匡*

no journal, , 

1999年7月における六甲山地の森林への主要な大気汚染物質(SO$$_{4}^{2-}$$, NH$$_{4}^{+}$$, NO$$_{3}^{-}$$, Cl$$^{-}$$及びNa$$^{+}$$)の沈着経路を数値的に調べた。霧沈着を考慮し改良版WRFモデル(fog-WRF)と領域大気質モデル2(RAQM2)をシミュレーションに用いた。モデルの再現性能を確かめるために、霧水中の化学物質濃度の測定結果をモデルによる計算結果と比較した。計算期間中、大阪湾から六甲山に向かう南風によって湿潤な空気が流入し、夜間、高度400mを超える山岳の尾根に沿って凝結が起こっていた。シミュレーション結果から、HNO$$_{3}$$の高い沈着速度のために窒素の乾性沈着量は大きかったが、全般的に霧沈着が主要なメカニズムであることが示された。

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