卒業研究

本研究室の学生による卒業研究を紹介するページです。

平成29年度

現在進行中・・・

平成28年度

「散乱や反射に着目した紫外線の観測」

「仙台市における六フッ化硫黄濃度の観測」

「全天カメラを用いた雲の動きの観測と理科教育への活用」

「デジタル地球儀と半球スクリーンを用いた教材研究」

平成27年度

「流跡線解析を用いた蔵王噴火に伴う降灰シミュレーション」

「カンボジアの理科教育に関する分析と改善の提案」

平成26年度

「赤外カメラを用いた雲の高さの観測」

「台風の進路に関する統計解析」

平成25年度

「中学校気象分野における前線移動と気象変化の関係」

過去2年間に低気圧に伴う前線が仙台市を通過したケースを全て抽出し、前線通過に伴う気温の変化や降雨について調べた。その結果、中学校の教科書などに記載されているような前線通過に伴う気象の変化のパターンに合致する例は、実は少ないということが判った。

「二次元大気化学気候モデルを用いた長期変動シミュレーション」

気候モデルを用いて、大気中のエアロゾルを増加させたときの気温の長期変化を調べた。

「仙台におけるヒートアイランド現象と土地利用の関係」

仙台市を東西方向に移動しながら気温を計測し、そのアノマリの平均をプロットすると、仙台市におけるヒートアイランド現象が明瞭に確認された。仙台市の土地利用の状況などとあわせて検討した。

「小学校気象分野における雲の種類と天気の変化の関係について」

小学校における雲のようすと天気の変化の学習に関連して、雲観察カメラの雲画像を用いて、雲の種類と天気の変化がどの程度関係しているのかを調べた。

平成24年度

「雨の教材に関する研究」

小麦粉で雨粒を捕集して雨粒の粒径を計測する実験

雨粒の粒径分布

送風機を使った雨粒浮遊実験

「虹に関する教材の活用」

虹ビーズを使った虹スクリーンの作成

人工光源で再現された虹

雲観察カメラを応用した虹の観察

「雪の結晶成長実験」

透明な容器の中で雪の結晶を成長させ顕微鏡で観察

「森林大気中の二酸化炭素の観測」

青葉山の森林の中を移動しながら二酸化炭素を測定

二酸化炭素濃度の分布をGoogle Earth上に投影した様子

 

平成23年度

「気象教育のための気象情報発信サイトの作成」

コンテンツはこちら

  • 中学校で学ぶ気象要素を実際の観測データ(最新3日間)を使って表示するコンテンツの作成
  • 現在の気温と湿度から水蒸気量を計算してグラフ表示するコンテンツの作成
  • 任意の気温と湿度における水蒸気量や露点をJavaScriptを用いて計算するコンテンツの作成
  • 青葉山と仙台管区気象台(榴ヶ岡公園)の気温の比較と気温減率の関係

「仙台市中心部の二酸化炭素濃度測定と放出量の推定」

  • 仙台市中心部での観測結果の一例
  • 仙台市中心部での自動車による二酸化炭素放出量推定

「雲の画像を用いた小学校における気象教育への応用」

  • 全天カメラ画像を用いた雲量スケールの作成
  • 地上からみた雲の動きと衛星画像との関係

「気球を用いた風観測の教材研究」

  • パイロットバルーンによる海陸風の観測例
  • 係留風船を用いた地上の風の可視化

平成22年度

「東北地方における2010年夏の猛暑に関する考察」

要約

2010年の夏は日本において異常な高温が続いた。高温が続いた期間について、宮城、岩手、山形、福島の94地点における月平均気温平年差の分布と、平均気温平年差と降水量平年比、平均気温平年差と日照時間平年比それぞれの関係について、気象庁の観測データを用いて調べた。2010年7月から9月の宮城、岩手、山形、福島の月平均気温は全地点で平年値を上回った。7月8月の月平均気温平年差の分布は、空間的には一様ではなかった。9月の月平均気温平年差の分布は、ばらつきが少なく特に特徴はみられなかった。4県のうち平均気温平年差が+3.0 ℃を超えたのは7月が94地点中36地点、8月が94地点中38地点であり、平均気温平年差が最も大きかったのは志津川の+3.7℃(7月)であった。日本の月平均気温平年差を超えたのは、7月が94地点中91地点、8月が94地点中82地点であり、宮城、岩手、山形、福島は7月8月の平均気温が平年に比べ、特に高かったことがわかった。平均気温平年差が大きい地点は降水量平年比が小さいという傾向があった。このことから、2010年の高温が続いた期間は降水量が平年より少なく、潜熱が小さかったため、潜熱の輸送による冷却作用の影響が少なくなり、平年に比べて気温が上昇しやすかったということが考えられる。全体的に平均気温平年差が大きい地点は日照時間平年比が大きいという傾向があった。これは、地表面に受ける太陽放射のエネルギーが平年に比べて大きかったため、平均気温が平年より高くなったと考えられる。また、地表面に受ける太陽放射のエネルギーが平年に比べて大きかった理由として、平年に比べ雲が少なく雲によって遮蔽される太陽放射が少なかったことが考えられる。全体としてみると平均気温平年差と日照時間平年比の間に強い相関がみられたが、一部でその傾向が弱いものがあった。これは、太陽光が入射する角度によって日射量が変化するため、日照時間の長さが必ずしも地表面に受ける太陽光のエネルギーの大きさを表していないということが考えられる。本研究によって、2010年夏の猛暑に関する宮城、岩手、山形、福島の月平均気温平年差の分布や、平均気温平年差と降水量平年比、日照時間平年比との関係がわかった。しかし、それらは4県を対象にした結果であり、他の県や日本全土の傾向は明らかではない。また、潜熱や日射量が気温変化にどの程度影響しているかは分からない。本研究をより発展させるために、より広い領域の解析を行ったり、潜熱の輸送量や全天日射量のエネルギーの収支を比較したりすることで、猛暑に関する空間的傾向や気象要素との関連が一層明らかになると考える。

図抜粋

平成21年度

「風の観測のための教材開発」

簡易風力計、簡易風向計を開発するとともに、中学校第2学年を対象として、観測教材を利用した学習指導案を作成した。

「降雪量と温暖化の関係」

要約

北日本23地点とアメリカ合衆国(アラスカ・西アメリカ)15地点における降雪量の長期変化について、気象庁とWRCCの気象データを用いて調べた。北日本(北緯36°~45°)での降雪量は、ほぼ減少傾向を示していた。しかし、北海道の一部では増加傾向がみられた。減少傾向でその有意性が高かった釧路・相川・伏木について、降水量の減少にともなって降雪量が減少しているのかを調べるために、降水量に占める降雪量の割合について調べた。その結果から、降雪ではなく、降雨になった、または、水蒸気供給が弱くなったため降雪量が減少したと考えられる。増加傾向でその有意性が高かった函館・旭川・網走について、降水量の増加にともなって降雪量が増加しているのかを調べるために、降水量に占める降雪量の割合について調べた。その結果から、旭川・網走では、降雨で降っていたが、降雪で降るようになった可能性が示唆される。函館では、温暖化しても雪が降るには十分寒冷なため、水蒸気供給が強くなったことにより、降雪量が増加したと考えられる。アメリカ合衆国(アラスカ・西アメリカ)における降雪量は、ほぼ減少傾向を示していた。これは、IPCC第4次評価報告書によると、亜寒帯高緯度とくに北緯55°地域(カナダやロシア西部)では、降水量に占める降雪量の割合は減っているという結果と一致している。変化の原因として、雨季が3週間ほど早まり、春になる時期も早まったため、本来冬の時期に降る雪が雨となって降るためであると考えられることが判った。北日本での傾向とアラスカ・アメリカでの傾向を比較すると、アラスカ・アメリカの方が減少傾向の有意性のパーセンテージが高いことが判った。日本は地域により傾向にばらつきがあることが判った。KOTZEBUE・NOMEを除けばアラスカ・アメリカはほぼ降雪量が減少傾向にあることが判った。北日本全地点の変化率の平均値は-0.50cm/year(±1.18)となり、さらに減少傾向の地域だけでみると、減少率の平均値は-0.92 cm/year(±0.95)となった。アラスカ・アメリカの全地点の変化率の平均値は-0.67 cm/year(±0.86)となり、さらに減少傾向の地域だけでみると、減少率の平均値は-0.94 cm/year(±0.52)となった。ばらつきを考慮すれば北日本とアラスカ・アメリカの降雪量は同じ程度の変化率であることが判った。

図抜粋

「仙台市内における定点気温測定」

要約

近年、世界の至る所で都市化が進み、都市部の気温上昇つまりヒートアイランド現象がみられる。都市化が進むことにより、緑地や水面、裸地などが減少する。これらが減少することにより、葉や土壌等の蒸散効果が減少し、冷却効果が失われる。その反面、舗装面や建築物が増え、アスファルトやコンクリートが増加している。アスファルトやコンクリートは、土壌よりも比熱が大きく、熱の吸収蓄熱が大きい。そのため、塗装面や建築物が熱をためていると考えられている。また、オフィスビルや工場などの増加により、人工排熱が増大している。本研究では、温度データロガーを測定器として用いている。この測定器は、専用ソフトで、開始日時などを設定すれば、その時刻から開始し、一定間隔で温度を自動計測する。直径が1円玉よりも小さなボタン電池サイズでありながら、温度センサー、メモリー機能、さらに電池が内蔵されている。配線不要で、そのコンパクトさから、設置箇所を選ばず、過酷な環境に対応でき、様々な用途での温度計測が可能である。観測の結果、都市部では、約2.0~3.0℃のヒートアイランド現象が観測された。ヒートアイランド現象は、夏季よりも冬季に顕著にみられる。また、一日の気温平均よりも夜間の気温平均の方がヒートアイランド現象を観測できる。宮教では、一日の気温平均では多少青葉山と差が生じている。この差は植生や地面の違いにより、小規模のヒートアイランド現象のようなものが生じた可能性もある。今後の課題としては、まず観測する期間をのばすことである。本研究では、7月から12月の6ヶ月ほどしかデータを取得できなかった。期間をのばすことにより、真冬の気温の変化や一年間を通した変化が観測できる。また、ヒートアイランド現象は風の影響も受けるので、観測地点の風の状態を観測することで、都市部または郊外でもヒートアイランド現象の生じ方に影響が見られるかもしれない。

図抜粋

「成層圏における大気年代に関する研究」

要約

成層圏における大気循環の強度はTropical upwellingに大きく依存しているため、このTropical upwellingの強化が大気循環の強化に直結すると考えられている。それに加え、海水温の上昇によって、プラネタリー波の伝搬も強化され、大気循環の強度が強化されるという研究結果も出されている。循環が強化されることによって物質の平均的な子午面方向の輸送が強化される。この効果で、成層圏に滞留しているフロンなどのオゾン層破壊物質の輸送も強化される。そのことにより、成層圏に滞留しているオゾン層破壊物質が予想よりも早くオゾン層から取り除かれ、オゾンの減少に歯止めがかかる。その結果、オゾン層量の回復が早まるのではないかと言われている。このようにして、一見すると独立な現象と考えられる地球温暖化とオゾン層破壊の二つの地球環境問題が、成層圏の大気循環のプロセスを通じて密接に関連づけられるのである。そのため、地球温暖化に伴う成層圏のオゾン層や大気循環の変化について、化学気候モデルを用いた研究がなされるようになった。これらの研究では、モデルごとに多少の違いはあるものの、すべてのモデルにおいて成層圏の循環は年々強化されるという結果が出ている。ここでは、物質輸送において重要となる平均子午面循環の強度を見る指標として大気年代(Age-of-air)を用いている。Age-of-air(以後Ageとする。)が若くなれば、循環が強化されるという関係にある。(Ageと循環の関係は2章で詳細に記載する。)一方では、観測によるAgeの研究も進んでいる。これらによると、実際のAgeはほぼ変化しておらず、むしろ増加の傾向にあるという興味深い結果が出ている。本研究では、AGCMの計算結果を解析し、成層圏大気の年代がどのように再現されているかを詳細に調べ、また、気球観測による実測の結果と比較した。

図抜粋

平成20年度

「二酸化炭素濃度の季節振幅の長期変化」

大気中の二酸化炭素濃度の季節変化は主に陸上植物圏の光合成・呼吸の働きによって生み出されている。したがって、その季節変化の強度の長期的な傾向は、陸上植物圏そのものの活動の盛衰を反映している可能性がある。そこで、NOAA/CMDLの長期的なCO2データを解析し、季節変化の長期傾向を詳しく調べた。

「日本上空の成層圏大気の気温トレンドに関する研究」

現在、地球温暖化が進みつつあるが、どの場所でも温暖化するわけではなく、特に成層圏では逆に寒冷化していることが知られている。日本の各地で実施されている気象庁のゾンデ観測のデータを解析し、成層圏の寒冷化傾向を詳しく調べた。

「都市の気温変化に関する研究」

長期的に人口が増加してきた都市について、その気温の変化を調べ、ヒートアイランドと地球温暖化のそれぞれの効果を分離し、都市化の指標と気温の上昇の関係を調べた。

平成19年度

「後方流跡線解析を用いた大気輸送過程の考察」

「可搬型CO2濃度測定装置の開発と都市大気への応用」

平成18年度

「簡易ガス測定器による 海水中の無機炭素量の測定 -地球温暖化問題と炭素サイクルの理解のための教材化に向けて-」

「植物の二酸化炭素吸収の直接観察法の開発」

平成17年度

「稚内における温室効果気体の変動について」

「波照間における温室効果気体の変動について」

平成16年度

「青葉山における大気中 二酸化炭素濃度の連続測定」

平成15年度

「NGRIPフィルン空気中のメタン濃度の解析」

平成14年度

「仙台市における気温の連続観測 ~過去20年間の航空機観測データの解析~」

「氷床における空気の拡散について」

平成13年度

「生活環境における紫外光強度の観測」

平成11年度

「オゾン層と紫外線強度の関係について」

平成10年度

「紫外線の放射伝達に関する理論的研究」

平成8年

「青葉山における二酸化炭素濃度の観測」

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