所属
宇宙地球環境研究所 基盤研究部門 陸域海洋圏生態研究部 教授
大学院担当
大学院環境学研究科
職名
教授
連絡先
アイキ ヒデノリ
相木 秀則
AIKI Hidenori
学位 1
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博士（理学） （ 2003年3月 東京大学 ）
研究キーワード 21
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各種波動解析
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大気海洋境界層
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海洋圏数値シミュレーション
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海洋物理学
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渦
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赤道波
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風波
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海洋物理学
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気象学
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波動
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波浪
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エネルギー
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ソリトン
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モンスーン
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ロスビー波
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傾圧不安定
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内部重力波
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地球流体力学
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惑星波
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数値シミュレーション
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海洋物理
研究分野 2
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自然科学一般 / 大気水圏科学
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自然科学一般 / 大気水圏科学
現在の研究課題とSDGs 2
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海洋圏の環境・災害問題についての数値シミュレーション
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太平洋・インド洋・大西洋・南大洋における各種波動と気候変動の相互関係の解析
経歴 11
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名古屋大学 大学院環境学研究科 地球環境科学専攻 教授
2024年4月 - 現在
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名古屋大学 宇宙地球環境研究所 基盤研究部門 陸域海洋圏生態研究部 教授
2024年4月 - 現在
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名古屋大学 大学院環境学研究科 地球環境科学専攻 准教授
2016年1月 - 2024年3月
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名古屋大学 宇宙地球環境研究所 准教授
2016年 - 2024年3月
国名：日本国
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海洋研究開発機構（主任研究員）
2010年 - 2015年
国名：日本国
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ハワイ大学（客員研究員（兼任））
2007年 - 2008年
国名：日本国
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日本学術振興会（海外特別研究員（兼任））
2007年 - 2008年
国名：日本国
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海洋研究開発機構（研究員）
2005年 - 2009年
国名：日本国
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海洋科学技術センター（ポスドク研究員）
2003年 - 2004年
国名：日本国
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宇宙開発事業団（招聘研究員（常勤））
2001年 - 2002年
国名：日本国
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日本学術振興会（特別研究員DC1）
1998年 - 2000年
国名：日本国
学歴 3
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東京大学 理学系研究科 地球惑星科学専攻
1998年4月 - 2001年3月
国名： 日本国
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東京大学 理学系研究科 地球惑星物理学専攻
1996年4月 - 1998年3月
国名： 日本国
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名古屋大学 理学部 数学科
1992年4月 - 1996年3月
国名： 日本国
委員歴 1
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日本海洋学会 評議員
2019年4月 - 現在
団体区分：学協会
受賞 3
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優秀査読者賞
2019年 米国気象学会 Journal of Physical Oceanography
相木秀則
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優秀査読者賞
2015年5月 米国地球物理学会
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竜門賞
2004年9月 日本流体力学会
論文 43
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Hidenori Aiki, Richard J. Greatbatch, Martin Claus
Progress of Earth and Planetaty Science 4 巻 2017年3月
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An ensemble Kalman filter system with the Stony Brook Parallel Ocean Modelv1.0
Ohishi, S; Hihara, T; Aiki, H; Ishizaka, J; Miyazawa, Y; Kachi, M; Miyoshi, T
GEOSCIENTIFIC MODEL DEVELOPMENT 15 巻 ( 22 ) 頁： 8395 - 8410 2022年11月
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Kanada, S; Aiki, H; Tsuboki, K
SOLA 17A 巻 頁： 38 - 44 2021年7月
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Kanada, S; Aiki, H
GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS 51 巻 ( 1 ) 2024年1月
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Interpreting Negative IOD Events Based on the Transfer Routes of Wave Energy in the Upper Ocean 査読有り
Li, ZM; Aiki, H
JOURNAL OF PHYSICAL OCEANOGRAPHY 54 巻 ( 1 ) 頁： 95 - 113 2024年1月
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Equatorial wave diagnosis for the Atlantic Niño in 2019 with an ocean reanalysis 査読有り
Song, QY; Aiki, H
OCEAN SCIENCE 19 巻 ( 6 ) 頁： 1705 - 1717 2023年12月
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Toyoda, T; Urakawa, LS; Aiki, H; Nakano, H; Shindo, E; Yoshimura, H; Kawakami, Y; Sakamoto, K; Yamagami, A; Ushijima, Y; Harada, Y; Kobayashi, C; Tomita, H; Tozuka, T; Yamanaka, G
SCIENTIFIC REPORTS 13 巻 ( 1 ) 2023年9月
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Editorial: Multi-scale air-sea variability and its application in Indo-Pacific regions
Ogata, T; Horii, T; Aiki, H; Chang, YLK; Iskandar, I; Masumoto, Y
FRONTIERS IN CLIMATE 5 巻 2023年7月
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Dual Wave Energy Sources for the Atlantic Nino Events Identified by Wave Energy Flux in Case Studies 査読有り
Song, QY; Tang, YM; Aiki, H
JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-OCEANS 128 巻 ( 7 ) 2023年7月
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Song, QY; Aiki, H; Tang, YM
JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-OCEANS 128 巻 ( 4 ) 2023年4月
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Kameyama, K; Kanno, Y; Ohishi, S; Tomita, H; Fukutomi, Y; Aiki, H
FRONTIERS IN CLIMATE 4 巻 2022年3月
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An ensemble Kalman filter system with the Stony Brook Parallel Ocean Model v1.0 査読有り
Shun Ohishi, Tsutomu Hihara, Hidenori Aiki, Joji Ishizaka, Yasumasa Miyazawa, Misako Kachi, Takemasa Miyoshi
2022年3月
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Li, ZM; Aiki, HIDENORI
JOURNAL OF PHYSICAL OCEANOGRAPHY 52 巻 ( 3 ) 頁： 459 - 473 2022年3月
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海洋学の 10 年展望 2021：大気海洋境界 招待有り 査読有り
岩本 洋子, 相木 秀則, 磯口 治, 大林 由美子, 近藤 文義, 近藤 能子, 西岡 純
海の研究 30 巻 ( 5 ) 頁： 199 - 225 2021年11月
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Aiki, H; Fukutomi, Y; Kanno, Y; Ogata, T; Toyoda, T; Nakano, H
JOURNAL OF THE ATMOSPHERIC SCIENCES 78 巻 ( 11 ) 頁： 3745 - 3758 2021年11月
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Song, QY; Aiki, H
JOURNAL OF PHYSICAL OCEANOGRAPHY 51 巻 ( 9 ) 頁： 3037 - 3050 2021年9月
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The vertical structure of annual wave energy flux in the tropical Indian Ocean 査読有り
Li, ZM; Aiki, H; Nagura, M; Ogata, T
PROGRESS IN EARTH AND PLANETARY SCIENCE 8 巻 ( 1 ) 2021年7月
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Energy Flow Diagnosis of ENSO from an Ocean Reanalysis 査読有り
Toyoda, T; Nakano, H; Aiki, H; Ogata, T; Fukutomi, Y; Kanno, Y; Urakawa, LS; Sakamoto, K; Yamanaka, G; Nagura, M
JOURNAL OF CLIMATE 34 巻 ( 10 ) 頁： 4023 - 4042 2021年5月
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Kanada, S; Aiki, H; Tsuboki, K; Takayabu, I
SOLA 17A 巻 ( Special_Edition ) 頁： 14 - 20 2021年1月
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10 Hz測定光学粒子計による海上波浪境界層観測 招待有り 査読有り
相木 秀則, 近藤 文義, 根田 昌典, 田中 潔, 藤田 敏男
エアロゾル研究 35 巻 ( 3 ) 頁： 160 - 169 2020年9月
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A global eddying hindcast ocean simulation with OFES2 査読有り
Sasaki, H; Kida, S; Furue, R; Aiki, H; Komori, N; Masumoto, Y; Miyama, T; Nonaka, M; Sasai, Y; Taguchi, B
GEOSCIENTIFIC MODEL DEVELOPMENT 13 巻 ( 7 ) 頁： 3319 - 3336 2020年7月
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Song, QY; Aiki, H
JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-OCEANS 125 巻 ( 2 ) 2020年2月
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Li, ZM; Aiki, H
GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS 47 巻 ( 2 ) 2020年1月
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Ogata, T; Aiki, H
SOLA 15 巻 頁： 262 - 267 2019年12月
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Future Changes in Typhoon-Related Precipitation in Eastern Hokkaido 査読有り
Kanada, S; Aiki, H; Tsuboki, K; Takayabu, I
SOLA 15 巻 頁： 244 - 249 2019年11月
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Kimura, N; Kiri, H; Kanada, S; Kitagawa, I; Yoshinaga, I; Aiki, H
WATER 11 巻 ( 11 ) 2019年11月
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Salinity frontogenesis/frontolysis in the northeastern subtropical Pacific region 査読有り
Ohishi, S; Katsura, S; Aiki, H
CLIMATE DYNAMICS 53 巻 ( 9-10 ) 頁： 5927 - 5943 2019年11月
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Frontolysis by surface heat flux in the eastern Japan Sea: importance of mixed layer depth 査読有り
Ohishi, S; Aiki, H; Tozuka, T; Cronin, MF
JOURNAL OF OCEANOGRAPHY 75 巻 ( 3 ) 頁： 283 - 297 2019年6月
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Maúre, ER; Ishizaka, J; Aiki, H; Mino, Y; Yoshie, N; Goes, JI; Gomes, HR; Tomita, H
JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-OCEANS 123 巻 ( 9 ) 頁： 6841 - 6860 2018年9月
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Honda, MC; Sasai, Y; Siswanto, E; Kuwano-Yoshida, A; Aiki, H; Cronin, MF
PROGRESS IN EARTH AND PLANETARY SCIENCE 5 巻 2018年8月
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Impacts of SST Patterns on Rapid Intensification of Typhoon Megi (2010) 査読有り
Kanada, S; Tsujino, S; Aiki, H; Yoshioka, MK; Miyazawa, Y; Tsuboki, K; Takayabu, I
JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-ATMOSPHERES 122 巻 ( 24 ) 頁： 13245 - 13262 2017年12月
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Mesoscale Eddies Control the Timing of Spring Phytoplankton Blooms: A Case Study in the Japan Sea 査読有り
Maúre, ER; Ishizaka, J; Sukigara, C; Mino, Y; Aiki, H; Matsuno, T; Tomita, H; Goes, JI; Gomes, HR
GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS 44 巻 ( 21 ) 頁： 11115 - 11124 2017年11月
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Ardhuin, F; Suzuki, N; McWilliams, JC; Aiki, H
JOURNAL OF PHYSICAL OCEANOGRAPHY 47 巻 ( 9 ) 頁： 2377 - 2385 2017年9月
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Future Enhancement of Heavy Rainfall Events Associated with a Typhoon in the Midlatitude Regions 査読有り
Kanada, S; Tsuboki, K; Aiki, H; Tsujino, S; Takayabu, I
SOLA 13 巻 頁： 246 - 251 2017年
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A Divergence-Form Wave-Induced Pressure Inherent in the Extension of the Eliassen-Palm Theory to a Three-Dimensional Framework for All Waves at All Latitudes 査読有り
Aiki Hidenori, Takaya Koutarou, Greatbatch Richard J.
JOURNAL OF THE ATMOSPHERIC SCIENCES 72 巻 ( 7 ) 頁： 2822-2849 2015年7月
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A New Expression for the Form Stress Term in the Vertically Lagrangian Mean Framework for the Effect of Surface Waves on the Upper- Ocean Circulation 査読有り
Aiki Hidenori, Greatbatch Richard J.
JOURNAL OF PHYSICAL OCEANOGRAPHY 44 巻 ( 1 ) 頁： 3-23 2014年1月
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Editorial-the 4th International Workshop on Modeling the Ocean (IWMO 2012) 査読有り
Oey Lie-Yauw, Miyazawa Yasumasa, Aiki Hidenori, Masumoto Yukio, Ezer Tal, Waseda Takuji
OCEAN DYNAMICS 63 巻 ( 11-12 ) 頁： 1345-1347 2013年12月
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Layering and turbulence surrounding an anticyclonic oceanic vortex: in situ observations and quasi-geostrophic numerical simulations 査読有り
Hua Bach Lien, Menesguen Claire, Le Gentil Sylvie, Schopp Richard, Marsset Bruno, Aiki Hidenori
JOURNAL OF FLUID MECHANICS 731 巻 2013年9月
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The Vertical Structure of the Surface Wave Radiation Stress for Circulation over a Sloping Bottom as Given by Thickness-Weighted-Mean Theory 査読有り
Aiki Hidenori, Greatbatch Richard J.
JOURNAL OF PHYSICAL OCEANOGRAPHY 43 巻 ( 1 ) 頁： 149-164 2013年1月
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Thickness-Weighted Mean Theory for the Effect of Surface Gravity Waves on Mean Flows in the Upper Ocean 査読有り
Aiki Hidenori, Greatbatch Richard J.
JOURNAL OF PHYSICAL OCEANOGRAPHY 42 巻 ( 5 ) 頁： 725-747 2012年5月
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Maintenance of the mean kinetic energy in the global ocean by the barotropic and baroclinic energy routes: the roles of JEBAR and Ekman dynamics 査読有り
Aiki Hidenori, Richards Kelvin J., Sakuma Hirofumi
OCEAN DYNAMICS 61 巻 ( 5 ) 頁： 675-700 2011年5月
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Energetics of the global ocean: The role of layer-thickness form drag 査読有り
Aiki Hidenori, Richards Kelvin J.
JOURNAL OF PHYSICAL OCEANOGRAPHY 38 巻 ( 9 ) 頁： 1845-1869 2008年9月
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The Red Sea outflow regulated by the Indian monsoon 査読有り
Aiki Hidenori, Takahashi Keiko, Yamagata Toshio
CONTINENTAL SHELF RESEARCH 26 巻 ( 12-13 ) 頁： 1448-1468 2006年8月
書籍等出版物 1
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海の波と渦と平均流 −相互作用理論の背景と展望−, 気象研究ノート, 235号, 全175頁
相木秀則（ 担当： 単著 , 範囲: 気象研究ノート, 235号, 全175頁）
日本気象学会 2018年3月 （ ISBN:9784904129180 ）
MISC 3
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海洋衛星データ同化システムの構築検討
沖理子, 可知美佐子, 日原勉, 相木秀則, 大石俊
宇宙航空研究開発機構特別資料 JAXA-SP-(Web) ( 20-002 ) 2020年
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海洋衛星データ同化システムの構築検討
中島映至, 可知美佐子, 日原勉, 相木秀則, 宮澤泰正, 大石俊
宇宙航空研究開発機構特別資料 JAXA-SP-(Web) ( 18-007 ) 2019年
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海洋衛星データ同化システムの構築検討
松浦直人, 可知美佐子, 日原勉, 相木秀則, 大石俊
宇宙航空研究開発機構特別資料 JAXA-SP-(Web) ( 19-002 ) 2019年
講演・口頭発表等 4
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季節風から年周期表層波動へのエネルギー入力の見積もり 招待有り
相木秀則
日本海洋学会2019年度秋季大会, 富山 2019年9月26日
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Towards a seamlessly diagnosable expression for the energy flux associated with both equatorial and mid-latitude waves 招待有り
Hidenori Aiki
2nd Asia-Pacific conference on plasma physics (AAPPS-DPP2018), Kanazawa, Japan 2018年11月12日
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Coastal physical data from satellite and assimilation
Hidenori Aiki
11th GEOSS Asia-Pacific Symposium, Kyoto, Japan 2018年10月24日
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Towards a seamlessly diagnosable expression for the energy flux associated with both equatorial and mid-latitude waves 招待有り
Hidenori Aiki
JpGU-AGU Joint Meeting 2017, Chiba, Japan 2017年5月20日
共同研究・競争的資金等の研究課題 1
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海洋内部の渦形状抵抗の解析とインド太平洋域の中深層循環のモデリング研究
2007年 - 2008年
海外特別研究員
資金種別：競争的資金
科研費 13
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大気と海洋の波動エネルギーのライフサイクル解析による熱帯気候変動メカニズムの解明
研究課題/研究課題番号：18H03738 2018年4月 - 2022年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(A)
相木 秀則, 菅野 湧貴, 尾形 友道, 豊田 隆寛, 福富 慶樹
担当区分：研究代表者
配分額：44200000円 （ 直接経費：34000000円 、 間接経費：10200000円 ）
インド太平洋域の様々な熱帯大気海洋結合システムは熱帯域だけでなくグローバルな気候・天候変動に影響する。まず理論的な枠組みにおいては時間平均を仮定していたために予想されていなかったが、本研究では時間平均を施さずにホフメラー図を用いてイベントの発生・波及・終息を追跡するような解析処理方法の方がむしろ有用であることを示した。次に熱帯インド洋や熱帯大西洋における季節および経年変動について、波エネルギーの循環像の提供、という新しい立場から考察した。最後に、本研究で示した解析処理方法は、インド洋や大西洋だけでなく、太平洋や全球大気においても、総観規模の波動力学の理解の向上に応用できる可能性を示した。
長期間のデータ解析からテレコネクションのような物理的連鎖のメカニズムを明らかにしたり、世界各地の気 候変動イベントの正確な動向を予測したりすることがかつて難しかった。従来の大気海洋研究においては、赤道域の力学と中緯度の力学が別々の体系で定式化されてきたため、大規模な波動の役割を解析する際に、熱帯-亜熱帯相互作用を統一した尺度で評価できないという問題があった。これを解決するための一策として、波動エネルギーの新しい診断表式が近年提案されたが、理論的な枠組みに留まり、その実証研究が無い状況であった。この背景において、世界初となる実証研究を積み重ねたことが本研究の意義である。 -
研究課題/研究課題番号：15H02129 2015年4月 - 2020年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(A)
岩崎 俊樹, 小林 ちあき, 山崎 哲, 相木 秀則, 高谷 康太郎, 須賀 利雄, 宮崎 和幸
担当区分：研究分担者
大気力学と海洋力学には多くの類似性が指摘されるが、対象が異なる故に独立に発展してきた。本研究では、温位座標による大気大循環の表現と密度座標による海洋大循環の表現を比較対照し、波動と平均流の相互作用に関する共通の新しい展開を目指す。断熱状態では、気塊は等温位面で運動し、水塊は等密度面で運動する。流体素片の集団的な振る舞いを解析すれば、ラグランジェ平均の描像を得る。質量加重を考慮した帯状（東西）平均や時間平均に基づいて波動平均流相互作用を定式化し、質量輸送、熱輸送、角運動量輸送、物質輸送を統一的に理解する。また、特定温位以下の極域寒気の流出現象の気候変動影響を調査する。
温位座標/密度座標に基づく大気/海洋大循環の解析手法を開発した。質量加重付平均は、流体の正味の変位に対応したラグランジェ平均を示唆し、波動と平均流の相互作用の厳密な表現を可能にした。特に、大気の3次元の質量加重付平均法を開発し、大気に関するボーラス速度や波動の3次元伝播を明らかにした。
特定温位以下の寒気の解析手法を開発した。大陸北部・海氷上で形成された寒気は、主に東アジアと北アメリカ東海岸で強い流出現象を起こし、海洋上のストームトラック周辺で温められて消滅する。この手法を用いて、気候変動、異常気象、低緯度・中高緯度相互作用などの様々な視点で、寒気流出現象を解析した。 -
大気と海洋の波動エネルギー循環のシームレス解析による熱帯・中緯度相互作用の解明
研究課題/研究課題番号：22H00176 2022年4月 - 2027年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(A)
相木 秀則, 藤波 初木, 豊田 隆寛, 尾形 友道, 菅野 湧貴, 名倉 元樹, 野口 峻佑
担当区分：研究代表者
配分額：41990000円 （ 直接経費：32300000円 、 間接経費：9690000円 ）
研究代表者らの最近の理論・モデル診断研究によって、大気海洋中の擾乱エネルギーの３次元の伝達経路を緯度帯の制限なくシームレスに世界地図上で表示・定量化することが可能となった。この強力な診断ツールは、熱帯海洋の変動の解析については実績をあげているが、大気の変動や世界の人口が集中している中緯度の現象への適用例が少ないのが課題である。本研究では熱帯域の気候変動現象(MJO/ENSO/IOD)の遠隔影響を含む様々な連鎖過程に対して統一した尺度による熱帯中緯度相互作用の理解を縦糸、診断ツールの開発から社会応用までのアプローチ構築を横糸として双補完的に推進する。
エルニーニョ現象およびラニーニャ現象にともなう海洋表層波動が、海盆の西部、中央部、東部の相互作用をどのように担うのかについて、エネルギー循環の立場から考察を行った。近年の研究において波動エネルギーの循環経路を、群速度ベクトルをトレースしたように、且つ、赤道域と中緯度の力学の垣根なく描くことが可能になった。ところが、このエネルギーフラックスベクトルの分布を地図上に表示するだけでは、擾乱の発生・伝達・消散を連鎖的に追跡したり定量化したりすることが自明ではなかった。この問題を解決するために本研究では、エネルギーフラックスの分布に対してヘルムホルツ分解を適用し、その流線関数成分とポテンシャル成分それぞれの極大値と極小値の時系列をNino3と呼ばれる気候学における一般的な指数時系列と比較した。この比較をする中で、エネルギーフラックスがエルニーニョ現象の時でもラニーニャ現象のときでも、ともに東向きの伝達イベントを示し、深いケルビン波と浅いケルビン波の区別ができないことに着目した。一方で、Nino 3指数は東太平洋赤道上の水温の気候偏差を表すものであり、深いケルビン波と浅いケルビン波を区別することができるが、その定量的な意味が位置エネルギーに関する物理要素のみを反映するものとなっており、運動エネルギーに関する物理要素が加味されていないことについて考察した。並行して、大気海洋中のどのような現象に対して、エネルギー循環経路を同定することが有効なのかを探るために、将来気候における大気循環のエネルギーサイクルや熱帯低気圧の励起起源としての低緯度ロスビー波の考察も行った。
太平洋だけでなく、インド洋や大西洋の波動について、インド洋ダイポールモード現象やベンゲラニーニョ・ニーニャ現象に対応した解析を行っている。また準地衡力学の定式化で一昔前に使われていたエネルギー入力の評価方法からアイディアを得て、位相依存性の少ない（＝東西の縞構造が出にくい）評価方法を提案する論文を執筆中である。この新しい評価方法は、数式上で、ロスビー波とケルビン波どちらにも垣根なく適用できるようになっている。風から海洋へのエネルギー入力の評価方法を修正したことによって、エネルギー収支式の左辺と右辺の整合性を保つ都合上、波動擾乱の水平伝達が群速度ベクトルに沿っているかを評価する箇所にも数式上の変更が生じることについて考察を継続する予定である。
対流圏・海洋区分の熱帯から中緯度への影響については、海洋においてMJOとしばしば結合系を形成し、ENSO/IODイベント発生に重要な海洋長周期波動のメカニズムを、南北アメリカ大陸やインドネシア多島海の海岸地形を考慮しながら、沿岸ケルビン波によるエネルギー流出が北赤道海流や北赤道反流に与える影響を考察する。海洋再解析データGONDOLAを用いたヘルムホルツ分解プログラムを作成し、より現実に近い海洋大循環がある中での赤道波によるエネルギーフラックスについて、赤道域と中緯度を連続的に接続する表現方法を示す。MJOは、北半球へのロスビー波伝播を通じて東アジアの天候に影響を与える。MJOの季節性を考慮し北半球寒候期と暖候期に分け、暖候期はMJOの夏季型でアジアモンスーン変動に関わるBSISOとして解析されているが、日本の大雨への影響解明は発展途上である。南アジア・東南アジアモンスーン域ではBSISOやQBWといった雲・降水システムと結合した季節内振動が卓越する。冬季においては、東アジアの寒波の頻度に熱帯からのシグナルが影響することが指摘されている。これらの起源を特定し各力学過程の最重要なものを同定するために、大気再解析データJRA-3Qを用いた渦位のインバージョンプログラムを作成し、エネルギー循環の定量化を行う。成層圏区分の中緯度から熱帯への影響については、例えば大気のロスビー波が中緯度から熱帯に貫入することによって、赤道上の成層圏準2年振動を崩壊させたり、極域の成層圏突然昇温の遠隔的な影響によって熱帯の対流が活発化したりすることが指摘されている。これについて波動エネルギーフラックスによる診断を行い、従来の診断手法との比較を行う。 -
産業用ミリ波レーダーと光学式粒径別計数装置を用いた海面砕波観測システムの開発
研究課題/研究課題番号：21K18652 2021年7月 - 2024年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)
相木 秀則, 近藤 文義, 民田 晴也
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
配分額：6240000円 （ 直接経費：4800000円 、 間接経費：1440000円 ）
台風通過時の海面では強風によって波浪が発達し無数の白波砕波が発生する。その１つ１つの波の峰が強風に引きちぎられて大量のシースプレーが海上数10mの高さに浮遊したのちに海面に落下する。大粒径飛沫は質量が大きいため大気海洋間の運動量・熱・CO２輸送において重要な役割を果たす。小粒径飛沫は海洋性エアロゾル（海塩粒子およびプランクトンを起源とする有機物粒子の複合体）となって上空数kmで雲の凝結核となるとともに大気の放射収支に寄与する。本研究では自動車部品用のミリ波レーダー電子回路ボードを用いて海上の白波砕波の時空間構造を測定するシステムを開発する。
波しぶき計（光学式粒子数計）による海塩粒子の粒径分布の時系列測定については、前年度までの試験で超音波風速計と併設して桟橋で同期測定した際には、測器システムの波被りによる海水の吸い込みが原因と思われる機能停止があった。そこで、海面からの高さがある船舶観測に体制を切り替え、北海道沖での航海における２週間の試験を経て、南極観測航海における５ヶ月の連続運用におけるデータ取得に成功した。渦相関法によるフラックスの見積もりについては、粒子数統計と質量統計に分けて処理プログラムの調整を行っている。砕波の水平構造を捉えるために並行して開発している産業用ミリ波レーダーモジュールT18については、総務省技術基準適合証明を取得しており、試作機を沿岸で運転してみたところ、送信アンテナ（TX）3素子、受信アンテナ（RX）4素子の高性能なデバイスであり、特に近距離観測の有効性を見出した。観測領域は50-100m離れた海面を想定しているが、自然現象を対象とした省電力レーダーにとってmid-rangeの40mでも遠く、T18シリーズの製品選択としては送信電力を重視、個々の送受信アンテナのパッチアレイ数が多い型番（送信ビーム幅を絞り、エネルギー密度を高める設計）を選択した。しかし、全天候の野外観測、潮をかぶりやすい海岸での運用では、ミリ波では避けられない。今後の研究においてアンテナ付着水滴による大きな減衰を取り除くアイディアの重要性を再確認した。
波しぶき計による海塩粒子の粒径分布の時系列測定については、凍結防止とレーザー光源安定化のための暖機運転や数ヶ月間渡って10Hz測定のデータをSDメモリーに記録する際の設定が必要であった。これは前年度までの調整試験の甲斐あって、信頼度に足る稼働をさせることができた。産業用ミリ波レーダーモジュールについては、反射強度空間マップを得るためにT18を用いた電子走査方向の分解能改善はかる手法として、アンテナ機械回転とシグナル合成による空間補間、合成開口レーダー同様アンテナを水平移動して仮想アレイ数を増やす方法の試験を順調に進めた。これとは別にT18は速度スペクトルも取得でき、観測ドップラー速度ー距離分布も得ることができた。海波観測については、T18のフレーム取得レートが0.1秒であり、S/N改善効果を見込むためにレーダーシグナルの積算平均時間を5秒と20秒としての見え方の比較をするなど、試験を建設的に進めることができた。
時間分布は波しぶき計で科学データとして使うための検証段階、水平分布はミリ波レーダーモジュールでS/N比・探索距離・電力消費量などの測器の特性に応じた観測項目の選定段階である。特に後者の電力消費量についてはパソコンを並置して稼働させるために制限が大きい。これについての総合的なバランスを見出すことが2023年度の課題である。並行して、海上のエアロゾルの高度分布を捉えるために簡易小型の光学式センサーモジュールに着目した測器開発も行う。 -
研究課題/研究課題番号：19H05698 2019年6月 - 2024年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
立花 義裕, 柏野 祐二, 榎本 剛, 滝川 哲太郎, 本田 明治, 木田 新一郎, 相木 秀則, 加古 真一郎
担当区分：研究分担者
異常天候をもたらす「犯人」は大気だけなのか？東アジアには縁辺海(東シナ海・黄海・日本海・オホーツク海)が存在する．縁辺海は，海洋上を東進する低気圧の「ゆりかご」である．ゆりかごの中で動く低気圧は，ゆりかごを再び揺らし，また低気圧を揺らす．言い換えれば，「縁辺海上で発生した低気圧に伴って吹く風は海流を駆動し、海流による熱の輸送は水温分布を変える．水温は海面での熱交換を経て気圧分布に反映され風系を変え，その風がまた海流を駆動する．つまり大気と海洋は不可分一体の平衡状態または振動系である」この新概念を，船舶等による機動的観測と技巧的数値実験を融合し，実証することを研究目的とする．
異常天候をもたらす「犯人」は大気だけなのか？東アジアには縁辺海(東シナ海・黄海・日本海・オホーツク海)が存在する．縁辺海は，海洋上を東進する低気圧の「ゆりかご」である．ゆりかごの中で動く低気圧は，ゆりかごを再び揺らし，また低気圧を揺らす．言い換えれば，「縁辺海上で発生した低気圧に伴って吹く風は海流を駆動し、海流による熱の輸送は水温分布を変える．水温は海面での熱交換を経て気圧分布に反映され風系を変え，その風がまた海流を駆動する．つまり大気と海洋は不可分一体の平衡状態または振動系である」この新概念を船舶等による機動的観測と技巧的数値実験を融合し実証することを研究目的とする．
2021年度は冬期日本海観測を実施した．この観測で，日本海寒帯気団収束帯（JPCZ）を1時間毎のラジオゾンデ観測によりその実態を捉えることに成功し，その成果を国際誌に投稿，掲載された．また2022年度に予定されている東シナ海における梅雨観測について，東シナ海近傍を母港に持つ練習船を有する機関の研究分担者や協力者，そして担当の航海士と船舶観測のすりあわせ等2021年度に引き続き行った．また海が豪雨に及ぼす影響についての気象庁と共同観測の実施に向けた作業も行った．また，離島に大気海洋観測装置を設置した．また測器開発なども行った．
これらに平行して，海洋が大気に及ぼす影響や縁辺海の長期変動に関する数値的統計的研究を2020年度から引き続き実施した．大気海洋の物理過程が，海洋生物生産過程へ及ぼす影響についての調査も2020年度から継続して実施した．また気象キャスター等と連携した一般マスメディアでの情報発信活動も積極的に行った．海氷や海面水温が厳冬に及ぼす効果や，大気へ遠隔的に及ぼす影響や冷たいオホーツク海が梅雨に及ぼす影響，台風の進路誤差の研究，日本海の水温の長期トレンドなど特筆すべき新たな研究成果が原著論文となった．
コロナ中にも拘わらず，冬期の日本海観測を成功させ，JPCZの中心部での1時間毎のラジオゾンデ観測に成功し，観測直後にそれを速報論文として発表出来たことは，当初の予想を上回る成果であった．さらに気象庁との共同研究へと発展できたことも，当初の予想を上回る研究の進展であった．全球予報モデルを用いた縁辺海で発生した台風や爆弾低気圧の予報実験を行いメカニズムや予測可能性を調べるとともに、アンサンブル変分法に基づくデータ同化手法の特性に関して調査した．また，中止となったいくつかの会合の代替としてオンラインにて会合を行ったことで，研究の遅延を避けることが出来た．また，観測以外の数値的研究は順調に原著論文としてその成果を公表することができ，原著論文として，海氷や海面水温が厳冬に及ぼす効果や，大気へ遠隔的に及ぼす影響や冷たいオホーツク海が梅雨に及ぼす影響，台風の進路誤差の研究，日本海の水温の長期トレンド，偏西風蛇行に及ぼすサヘル雨雲の影響など特筆すべき新たな研究成果が原著論文となった．また，研究成果の記者発表を複数回行った．それらは新聞やテレビなどで多数報道された．
コロナの影響で梅雨期の観測を後年度にずらしたことを踏まえ，それに応じた研究を進める．また，冬期の日本海観測を再度実施し，梅雨期の観測を後年度に実施し，それら観測結果と数値実験を融合した研究に発展させ，海洋が大気へ及ぼす影響と大気が海洋へ及ぼす影響の双方の理解を進展させる．また国際学会などでの発表を活性化させる．また，それ以外の研究項目は当初の予定通り進め，本計画研究の目的を達成するため，以下の活動に着手または前年度から継続する．
1) 大気・海洋の数値実験の予備実験を実施する．例えばデザイン設定等は，仮定的においた海面微細構造とそれを解除した設定で予備実験を開始する．予備実験では過去に豪雨や豪雪をもたらした事例を中心に行い，モデリングの結果は翌年の観測計画(集中域の設定など)にも反映させる．
2) 観測的研究と数値的研究を有機的連携し研究を円滑に行うために，研究の打ち合わせ対面会合を頻繁に行い，観測を成功させる．
3) WEBやSNSでの情報発信はもちろんのこと気象キャスター等と連携した一般マスメディアでの研究情報発信活動を実施し，成果の記者発表などを行う． -
大気と海洋の波動エネルギーのライフサイクル解析による熱帯気候変動メカニズムの解明
2018年 - 2021年
文部科学省 科学研究費補助金(基盤研究(A))
相木秀則
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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2015年 - 2019年
文部科学省 科学研究費補助金(基盤研究(A))
岩崎俊樹
資金種別：競争的資金
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双補完的アプローチによる海洋の中規模渦と海面波浪の消散過程の研究
研究課題/研究課題番号：26400474 2014年4月 - 2018年3月
相木 秀則
担当区分：研究代表者
配分額：4810000円 （ 直接経費：3700000円 、 間接経費：1110000円 ）
従来の大気海洋力学の理論では，中緯度と赤道域の力学を連続的に接続できないという問題があった．このため，波動エネルギーのライフサイクルを熱帯から中緯度まで追跡することができなかった．本研究では，モデル解析による群速度ベクトルの同定方法について，緯度帯に関するシームレス機能と波動の種類（Rossby波，慣性重力波，Kelvin波など）に関するオートフォーカス機能を共に有する診断式の導出に成功した．これによって気候変動メカニズムに関与する波動エネルギーの生成・循環・消散過程を，群速度ベクトルという意味づけを持って，どの種類の波動にも共通の尺度で世界地図上で追跡できるようになった．
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双補完的アプローチによる海洋の中規模渦と海面波浪の消散過程の研究
2014年 - 2016年
科学研究費補助金 基盤研究(C)
相木 秀則
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非静力大気海洋結合モデルを用いた台風等の数値的研究
2011年 - 2012年
科学研究費補助金 新学術 公募研究
相木 秀則
雲解像大気モデル(CreSS:Croud Resolving Storm Simulator:名古屋大学)と非静力海洋モデル(NHOES:Nonhydrostatic Ocean model for the Earth Simulator:海洋研究開発機構)の結合モデルをベースにしてモデル開発を進めた.従来の結合モデルでは大気海洋間の各種フラックス(風応力や熱フラックス)が単純なバルク式によって見積もられ、海面の波浪の砕波などの情報が考慮されていなかった。そこで新たに波浪モデルをコーディングして大気・海洋・波浪の(三者)結合モデルを開発した.これによって大気海洋間のフラックスを見積もるバルク式に波齢や海面粗度依存性を導入し高度化していくためのプラットフォームが完成した.波浪による摩擦によって台風が弱化されることはしばしば指摘されていたが、これをモデル感度実験を用いて確かめたり、大気境界層内の乱流収支を計算したり、運動量の収支を「風から波浪」に行く分をまず計算しその後「波浪から海流」に行く分を計算する等、さまざまなプロセスについて今後の発展が期待される,波浪の影響を取り入れることによる海洋混合層の力学の変化についてまとめた論文(Aiki&Greatbatch,2012 JPO)を出版した.モデル開発と平行して、海洋混合層が台風の発達に与える影響を調べた季節感度実験、インド洋の船舶観測(CINDY2011/DYNAMO)に合わせた毎日の予報実験(2011.10.01から2012.01.31まで)等を行った.
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統一残差平均理論に基づく南極周回流および赤道流のエネルギーと鉛直構造の解析の研究
2009年 - 2011年
科学研究費補助金 若手研究(B)
相木 秀則
海流と地形の作用および波と平均流との相互作用を対象とした統一的なエネルギー解析のフレームワークを開発した.このフレームワークを用いて各種海洋シミュレーションの結果の診断を行い,南極周回流がドレーク海峡で受ける地形の効果やインドネシアの潮汐流による非静力内部重力波の形成に関する素過程と類似性について考察した.また傾圧不安定渦のパラメタリゼーションで培った残差平均手法を海面波に応用するための理論基盤を構築した.
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海洋内部の渦形状抵抗の解析とインド太平洋域の中深層循環のモデリング研究
2007年 - 2008年
科学研究費補助金 日本学術振興会海外特別研究員
相木 秀則
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海洋の中層孤立渦の連続生成に関する研究
1998年 - 2001年
科学研究費補助金 日本学術振興会 特別研究員DC1
相木 秀則
担当経験のある科目 (本学) 3
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地球流体力学
2018
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物理海洋学
2018
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物理海洋学
2016
担当経験のある科目 (本学以外) 6
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2022年12月 （神戸大学）
科目区分：学部専門科目
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2020年12月 （神戸大学）
科目区分：学部専門科目
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惑星学特別講義IX 海洋学
2018年12月 （神戸大学）
科目区分：学部専門科目
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海洋科学
2016年4月 - 2017年3月 （東京学芸大学）
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海洋科学
2014年4月 - 2015年3月 （東京学芸大学）
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海洋科学
2012年4月 - 2013年3月 （東京学芸大学）
社会貢献活動 5
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海を観る・地球を知る ～体験！海洋研究最前線 in 蒲郡～
役割：運営参加・支援
蒲郡市生命の海科学館・名古屋大学宇宙地球環境研究所 2024年3月
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役割：企画, 実演
蒲郡市生命の海科学館・名古屋大学宇宙地球環境研究所 2023年3月
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役割：講師
蒲郡市生命の海科学館 講演会「回転水槽実験から学ぶ大気と海洋の流れの仕組み」 2021年3月
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役割：企画, 実演
蒲郡市生命の海科学館・名古屋大学宇宙地球環境研究所 2019年3月
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役割：企画, 実演
蒲郡市生命の海科学館・名古屋大学宇宙地球環境研究所 2018年3月
学術貢献活動 1
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日本海洋学会2022年度秋季大会実行委員会事務局長
役割：企画立案・運営等
日本海洋学会 2021年7月 - 2022年9月