担当講義・演習 (2009年度)
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担当講義・演習 (2009年度)
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◆ 地球環境科学総論 (Introduction to Environmental Earth Science) 2単位
担当教員: 池田 元美・山中 康裕・長谷部 文雄・東 正剛・笹 賀一郎・田中 俊逸
キーワード: 地球温暖化, オゾン層破壊, 生態系保全, 環境修復
授業の目標等: 破壊されつつある地球環境の現状を知り、地球システムが持つしくみを理解することに基づいて、地球環境の将来を予測する。 特に大気海洋陸域の物理機構と生態系との相互作用、および双方の間に介在する化学過程に注目する。
到達目標: 地球環境の将来を予測することの重要性を理解すると共に、実際の予測結果を知る。 大気海洋陸域の物理機構と生態系との相互作用、および双方の間に介在する化学過程の間のフィードバックを理解する。 過去のデータから現状理解と将来予測へのヒントを読み取る。
授業計画:
1. 地球環境の現状、温暖化を中心に水循環、オゾン層破壊、酸性雨、生態系応答を関連付け、それぞれの重要性を認識する。
2. 地球温暖化の現象・実態に関し、現在を過去のデータに基づいて、炭素収支と炭素循環を理解し、地球温暖化の影響が現れる生態系、水資源、食物生産について考える。
温暖化の機構を理解することを目的に、温室効果および海洋循環の変動を調べる。
将来の昇温分布予測と対策に関して、研究の最前線を知る。
3. オゾン層、南極オゾンホールの形成メカニズムに加え、中緯度オゾン層破壊、対流圏広域汚染について、力学・化学両面から理解する。
オゾン層破壊に伴う紫外線増加による海洋生物の生理変化を理解し、海洋の生態系および物質循環への影響を考察する。
4. 地球環境変化に最も強く影響を受ける北方林を取り上げ、その森林更新植生変動、生物多様性に及ぼす環境変化の影響について考察する。
森林の環境保全機能について、流域の水分動態とCO2の吸収・固定の観点から考え、森林保全の必要性について学ぶ。
5. 内分泌撹乱物質を含む環境汚染化学物質の状況と対策を学び、環境問題として認識される天然有機化合物の探索についても考察する。
地球環境の保全と修復のための科学と技術として、グリーンケミストリーと環境修復技術を学び、その現状と課題について考える。
授業を分担する内容: オゾン層破壊と大気汚染 配布資料
| 1. 地球大気 | 2. 成層圏オゾン | 3. オゾンホール | 4. 広域大気汚染 | 5. 気候変動との関わり | ホームへ移動 |
◆ オゾン層破壊・紫外線影響評価総論 (Introduction to the Ozone Depletion and the Effects of UV Radiation) 2単位
担当教員: 東 正剛・長谷部 文雄・廣川 淳・藤原 正智・露崎 史朗・鈴木 光次・豊田 和弘
キーワード: オゾン層, 極渦, オゾンホール, 輸送過程, 放射過程, 化学過程, オゾン消失反応, 極成層圏雲, 異相反応, 紫外線, DNA, 生物多様性
授業の目標: 地球環境問題の1つであるオゾン層破壊のメカニズムと将来予測を解説するとともに、これによって増加する紫外線が陸域環境、海洋生態系、動植物にどのような影響を及ぼすか考察する。
到達目標: オゾン層破壊の仕組みと紫外線強度増加による生物への影響について理解する
授業計画:
| 1. 総説、生物-地球環境相互作用系 (東) | ||
| 第1部 大気オゾンの物理と化学 | 第2部 増加する紫外線の影響評価 | |
| 2. オゾン (藤原) | 8. 紫外線による地表物質への影響 1 (豊田) | |
| 3. 大気圏の構造 (長谷部) (資料) | 9. 紫外線による地表物質への影響 2 (豊田) | |
| 4. 南極オゾンホール (長谷部) (資料) | 10. 水中の紫外線環境 (鈴木) | |
| 5. オゾン層の光化学 (廣川) | 11. プランクトン等への影響 (鈴木) | |
| 6. オゾンホールに関わる化学過程 (廣川) | 12. 陸上植物への影響 1 (露崎) | |
| 7. オゾン層破壊の歴史と将来予測 (藤原) | 13. 陸上植物への影響 2 (露崎) | |
| 14. 動物への影響 (東) | ホームへ移動 |
教科書:「オゾン層破壊の科学」, 北海道大学大学院環境科学院編, 北海道大学出版会
◆ 成層圏オゾン変動特論 (Advanced Course in Stratospheric Ozone) 2単位
キーワード: 成層圏, オゾン層, 平均子午面循環, 大気大循環, ポテンシャル渦度, 極渦, オゾンホール, 輸送過程, 放射過程, ラジカル, 触媒的オゾン消失反応, 極成層圏雲, 異相反応
授業の目標: 力学・化学・放射の相互作用により形成される成層圏大気環境を理解するために、大気微量成分を支配する物理・化学過程について学び、成層圏大気力学、オゾン層の形成、人為起源のオゾン破壊、極域オゾンホールの生成機構、成層圏オゾンの長期変動について理解するとともに、地球温暖化とオゾン層変動との相互作用について考察する。
到達目標: 成層圏オゾン変動を引き起こす、大気中の力学・化学・放射過程の基礎について習得する。
授業計画:
| 1. 序論 (長谷部) (資料) | 8. オゾンホールの力学過程 (長谷部) | |
| 2. 大気運動の支配法則 (長谷部) | 9. 大気中の放射過程 (廣川) | |
| 3. 渦度と波動 (長谷部) | 10. 大気中の化学過程 (1) 光解離反応 (廣川) | |
| 4. ロスビー波 (長谷部) | 11. 大気中の化学過程 (2) 二分子反応、三体反応 (廣川) | |
| 5. 平均子午面循環 (長谷部) | 12. オゾン層の形成理論 (廣川) | |
| 6. 大気大循環と物質輸送 (長谷部) | 13. ラジカルによるオゾン消失反応 (廣川) | |
| 7. ポテンシャル渦度 (長谷部) | 14. オゾンホールの化学過程 (廣川) | ホームへ移動 |
参考書:「オゾン層破壊の科学」, 北海道大学大学院環境科学院編, 北海道大学出版会
◆ 対流圏広域汚染特論 (Advanced Course in Regional and Global Air Quality) 2単位
キーワード: 対流圏, 大気質, オゾン, 大気輸送, 光化学
授業の目標: 対流圏における大気物質の輸送・混合過程について理解するとともに、対流圏において環境影響が懸念されている光化学オキシダントの生成に関わる化学過程を学ぶ。
到達目標:
1. 大気汚染に影響を及ぼす大気の輸送・混合過程を理解する。
2. 窒素酸化物、炭化水素などの人為汚染物質から光化学オキシダントが生成される化学過程を理解する。
授業計画: 以下の項目に関連して、下記テキストの輪読を行う。
| 大気汚染への気象の影響 | 都市大気汚染 | |
| 1. 大気の運動 | 1. 都市大気汚染とその規制の歴史 | |
| 2. 逆転層 | 2. 対流圏のバックグラウンド域での化学 | |
| 3. 汚染物質の輸送 | 3. 光化学スモッグの化学 | ホームへ移動 |
教科書: Mark Z. Jacobson, Atmospheric Pollution HISTORY, SCIENCE, and REGULATION, Cambridge University Press, ISBN 0-521-01044-6
◆ 統合環境観測法実習 大気環境の部 オゾン・水蒸気観測 (環境起学専攻) 4単位の内の1単位分
担当教員: 長谷部 文雄 (地球圏科学専攻の大気観測法演習と共同開講)
目的: 大気オゾンの測定原理について学び、実際に機器を操作して大気オゾン観測を体験すると共に、グループごとに各メンバーが協力・分担して観測データを解析する。
内容: 紫外吸光法による地上オゾンの連続観測を実施すると共に、Electrochemical Concentration Cell (ECC)オゾンゾンデを飛揚(QuickTime movie 3.2MB; 低解像度 964kB; 高解像度 130.5MB)し、地上から高度30 km付近までの鉛直オゾン分布を観測する。 続いて、観測されたオゾン量を各種気象データなどと合わせて解析し、その変動要因について議論・考察し、レポートにまとめる。 資料 ホームへ移動
◆ 南極学特別講義 I (Special Lecture on Antarctic Science I) 2単位
担当教員: 青木 茂・福井 学・杉山 慎・長谷部 文雄・澤柿 教伸
キーワード: 南極, 北極, 海氷, 氷床, 気候システム, 生態系, 南極観測
授業の目標等: 南極氷床や凍土の融解、大陸氷河の後退や北極海の海氷面積の減少など、雪氷圏は気候変動の影響を強く受けると同時に、その変動が海洋循環や地球環境に大きな影響をもたらすという相互作用によって、地球システムの重要な要素と認識されている。 本講義では、極域観測の成果に基づいて、変動する南極や北極の実態を理解するとともに、極地から眺めた多元的な地球環境理解を目指す。
到達目標: 極域に固有の気候システム・生態系についての基礎的なメカニズムを理解し、その変化の現状を知る。 極地の現状から地球環境の今を考える。 南極観測等、フィールドの最前線で観測に携わってきたエキスパートの体験に触れ、そのフロンティア・スピリットに学ぶ。
授業計画:
1. 極域の大気 -大気大循環とオゾンホール-
2. 極域の海洋と海氷 -海洋深層循環と地球環境のセンサー-
3. 氷床・氷河 -氷床のダイナミクスと海水位変動との関わり-
4. 極地の生物 -極限の生命と生態系-
5. 南極と人間 -南極観測の歴史と南極条約-
◆ 巡る空と海 (Dynamic Atmosphere and Ocean) 2単位
キーワード: 大気大循環, 海洋大循環, 水循環, エネルギー・水収支, 地衡風/地衡流, 風成循環, ロスビー波, 気候変動・予測, 地球温暖化, 災害
授業の目標: 我々は、陸の上に立ち、大気に包まれ、海と接して生きている。これらの巨視的な構造と成り立ちを理解することは、したがって最も基本的な環境の理解に他ならない。 本授業では，地球規模の大気循環、海洋循環、陸域水循環を把握し、さらに発展的な内容にすすむために必要な大気・海洋物理学と陸水学の基礎を理解することを目標とする。
到達目標: 大気や海洋における大規模な流れの形成と構造を物理の概念を用いて説明できる。 大気-海洋-陸面間の水・エネルギー収支を理解できる。
授業の内容・計画等:
| 大気編 (長谷部) | 海洋編 (久保川) | 陸水編 (知北) | 1. 空を観る物理の眼 (資料) | 6. 大気と海洋の類似性と相違点 | 11. 地球のエネルギー収支と水循環 | 2. 地球を巡る風 (資料) | 7. 地衡流と海洋上層の流れ | 12. 陸域の水循環と災害 | 3. 空を駆ける波 (資料) | 8. 渦位の保存と風成循環 | 4. 気候の振り子 (資料) | 9. 密度差による流れ(海洋の深層大循環) | 5. 空の神を演ずる (資料) | 10. 海洋循環の理論的描像 | 試験 大気編解答例 (pdf) ホームへ移動 |
◆ 気候変動を科学する 1単位
担当教員: 山崎 孝治・石渡 正樹・山中 康裕・江淵 直人・谷本 陽一・白澤 邦男・藤原 正智・長谷部 文雄・堀之内 武・池田 元美
キーワード: 地球環境変動, 地球温暖化, オゾンホール, 天気予報, 大気大循環, 海洋循環, エルニーニョ, 海氷, 古気候, 異常気象
授業の目標: 地球の気候はどのようにして定まっているのだろうか、また、それはどのように変動しているのだろうか。 地球温暖化・オゾン層破壊といった人間活動による環境破壊が進行しつつある今日、気候変動の科学は大学で学んでおくべき必須の事柄といってよい。 この講義では、大学院環境科学院を担当する気象学・海洋学の専門家が、それぞれの専門分野の最新の知見に基づき、気候を形成している大気・海洋の循環や天気予報・気候予測などについて、文科系の大学初年度生にも理解できるように解説する。
到達目標: 自然界は不思議な事柄にあふれている。 大学で求められているのは、現象の記憶に力点が置かれていた高校までの勉強から脱却し、自らの問題意識で解明すべき課題を発見し追究すること。 そのためには、必要な事柄を学習し様々な知見を統合し推論を積み重ね、物事の一般化を図らねばならない。 こうした一連の作業による問題解決の経験は、人生を豊かにしてくれる。 到達目標は、気候変動を題材として日常生活の中にこうした「科学する」心を培うこと。
授業の内容・計画等:
| 1. 地球の気候の概要 (山崎) | 8. 海氷と気候の変動 (白澤) | 2. 太陽系惑星の構造と起源 (石渡) | 9. 大気微量成分とその役割 (藤原) | 3. 過去の気候変動(古気候/古海洋) (山中) | 10. 成層圏の気候と大気循環 (長谷部) 資料 | 4. 対流圏の気候と天気予報 (山崎) | 11. オゾンホール (長谷部) 資料 | 5. 人工衛星で海を見る (江淵) | 12. 地球温暖化 (堀之内) | 6. 世界の海洋循環と気候 (谷本) | 13. 持続可能な社会へ (池田) | 7. エルニーニョと気候変動 (谷本) | 14. 試験 解答例 ホームへ移動 |