學位論文
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Item 黑潮入侵東海之研究(2013) 林永富; Yomg-Fu Lin黑潮是北太平洋中最重要的西方邊界流，北赤道洋流由東向西流，遇到民答那峨島分支成南北兩股海流，向北的支流為黑潮，流經菲律賓東岸、呂宋海峽與台灣東部海岸。當黑潮流經台灣東北時，因遇到東西走向的東海陸棚，使得原本向北流動轉而向東流，大約沿著200公尺等深線流往日本東岸，黑潮在台灣東北部有季節性擺動的現象，在夏季時，容易向離岸(向東)方向擺動；在冬季時，容易向靠岸(向西)方向擺動，並進而入侵東海陸棚。本研究主要是利用1993年至2010年的衛星觀測資料來研究台灣東北部海流的時空變化，尤其是黑潮入侵東海陸棚的現象，我們定義經度121.67°E至122.5°E，緯度25.5°N至26.4°N之平均流速為黑潮入侵東海陸棚的指標 (Kuroshio Intrusion index, K. I. 指標)，結果發現在年際變化上K. I. 指標與氣候指標(如ENSO、PDO和PTO等)有顯著的相關性，在1997/98年與2002/03年的冬季，當PDO與ENSO皆呈正向時，入侵量有明顯減少的現象。進一步分析，在1997/98年的冬季，是受到熱通量梯度的改變所影響。2002/03年的冬季則是受到由東向西傳的中尺度渦漩靠近黑潮所影響，反氣旋渦漩容易造成黑潮向東蜿蜒，使得入侵量減少。Item 西北太平洋渦旋偵測與統計分析(2014) 李博硯西北太平洋渦漩的生成與傳遞，不僅影響了該區域的海高變化，也會影響到海洋生地化作用。本研究利用20年(1993-2012) 的衛星高度計資料，對此區域中尺度渦漩進行偵測，並且根據渦旋特性進行一系列相關統計。結果顯示，在此區域中，暖渦數量(16435) 明顯多於冷渦的數量(12333) ，除了在北緯19-21°範圍之內(冷渦數量多於暖渦數量)，暖渦主導了大部分的海域。一般而言，冷渦半徑稍大於暖渦半徑，兩者皆在20°N達到最大，並向南北逐漸減少，另外，暖渦之中心海表面高度異常變化 (Sea Level Anomaly, SLA) 平均較大於冷渦，並且隨經度向西增加，在黑潮附近達到最大，同樣地，渦旋受到向西傳播的影響，在黑潮附近數量最多，而渦旋動能(EKE)明顯在台灣東部海域為高值，主要是受到渦旋數量及中心SLA變化的影響。季節上，除了渦旋中心SLA外，冷暖渦之間差異不大。進一步分析渦旋的傳播，渦旋的平均移動速度為8.3cm/s，主要朝著西方移動，冷暖渦分別向北及向南偏轉，最後受到黑潮的阻隔，在此速度減弱，甚至消散。渦旋的傳播不僅受到背景的影響，冷暖渦獨特的性質更會造成傳播上的差異，根據傳播的統計結果，顯示暖渦擁有更完整的發展過程在長生命週期上，隨著季節的不同，冷暖渦傳播特性的差異更會影響到進入台灣東部海域的渦旋路徑。Item 1991-1995 長聖嬰個案診斷分析(2012) 徐尉傑; Wei chieh Hsu聖嬰現象的周期一般為1-2年，1991-1995年出現長達五年的聖嬰，是過去百年觀測紀錄最長的聖嬰個案。目前雖然已有些研究探討此個案，但此長生命聖嬰現象如何維持？全球暖化或太平洋年代際變化與此個案的關係？目前尚無清楚的答案。本研究主要利用SODA （Simple Ocean Data Assimilation） 2.0.2觀測資料以及濾波方法探討全球暖化與太平洋年代際變化對1991-1995 聖嬰個案的影響，並透過混合層熱量收支了解此長聖嬰個案維持的物理機制。 從海洋垂直結構與大氣環流發現此聖嬰為中太平洋型聖嬰與東太平洋聖嬰兩類型聖嬰的混合，前期（1991-1992）大氣與海洋結構近似東太平洋型聖盛嬰，後期（1993-1995）類似中太平洋型聖嬰。濾波分析顯示太平洋年代際變化對此聖嬰週期的延續具關鍵性影響，但全球暖化線性增溫的影響則不明顯。混合層熱量收支得到太平洋年代際變化主要透過氣候平均垂直運動之垂直溫度平流項與氣候平均緯向運動之南北向溫度平流項延長此聖嬰的周期。Item 淡水河流域及其河口近岸海域沉積物汞之時空變化(2013) 呂宗翰; Tsung-Han Lu本研究分析2009年淡水河流域及其河口近岸海域之表層沉積物中總汞、鋁、銅、鋅、鉛、鎘、有機碳、總氮等含量及粒徑分布，以了解總汞在研究區域內空間分布及時間變化、污染情形與通量變化。本研究結果顯示表層沉積物總汞濃度平均值為61 ± 42 ng g-1 (範圍介於6 ~ 284 ng g-1)，而總汞濃度最高值分別位於主河道鄰近獅子頭抽水站及近岸海域之隸屬八里污水處理廠放流管附近區域，其主要受到上述設施排放大量含汞之廢污水所致。另一方面，表層沉積物顆粒大小及有機碳分別與總汞具有良好的正向線性關係，表示顆粒大小及有機碳皆為影響總汞空間分布變化的主要控制因子。在近岸海域其總汞濃度之時間變化的部分，根據單因子變異數分析(One-way ANOVA)的結果顯示2009年近岸海域內表層沉積物總汞並無明顯的顯著差異，即無明顯的季節變化性存在。由本研究區域內表層沉積物總汞的EF (0.18 ~ 6.47)及Igeo (-3.32 ~ 2.24)之結果顯示，淡水河流域之主河道靠近獅子頭抽水站之河段及河口近岸海域的放流管附近區域皆有明顯的汞富集現象存在。另外，主成份分析(PCA)的結果除了指出顆粒大小及有機碳為影響表層沉積物總汞及其他重金屬之空間分布的主要二個因子之外，同時顯示本研究區域內重金屬總汞、銅、鋅、鉛、鎘的污染情形亦相當嚴重。最後，藉由本研究結果以估算近岸海域之海洋放流管附近區域的正常年年度顆粒態及總汞通量。就總汞而言，通量計算所概括之區域內主要的總汞輸入源為海洋放流管( ~428 kg yr-1，占總輸入量之88%)及淡水河(56 kg yr-1，占總輸入量之12 %)；另一方面，主要的輸出源為此區域內總汞經沉降並累積於表層沉積物的部分為5 kg yr-1，而經計算而得到之移出此區域送入外海的總汞通量約為479 kg yr-1，其中顆粒態汞約238 kg yr-1 (占總汞49.7 %)。其顯示自淡水河及海洋排放管所輸入的總汞大約有98.9% (顆粒態汞：97.9 %)在海洋放流管附近區域被移除。儘管有高達 98 %以上的顆粒態或總汞被移除，但遺留下來的部分仍造成近岸海域受到相當程度的汞污染，顯示八里污水處理廠之海洋放流管的放流水對淡水河流域及其河口近岸海域之影響不言而喻。Item 東海傳輸量變化之研究(2011) 彭書憶本研究利用一個海洋數值模式的輸出結果來分析進出東海主要通道的傳輸量變化及原因。另外，鰻苗是透過黑潮一路從赤道往北輸送，我們更進一步探討黑潮的年際變動是否會影響臺灣東岸鰻苗的漁獲量。 季節變化部分，各通道的傳輸量變化以夏冬季為主，夏季傳輸量增強，冬季則減弱，而黑潮流經的東臺灣通道與圖克拉海峽的傳輸量變化主要是受到東太平洋往西運動的渦漩所影響。藉由經驗正交函數（EOF）分析，我們發現東海各通道傳輸量變化亦呈現出春秋季的變化型態。年際變化部分，聖嬰年時，臺灣海峽受到東北季風減弱的影響，傳輸量會比反聖嬰年強，另一方面，黑潮流經的東臺灣通道與圖克拉海峽，在聖嬰年時傳輸量會比反聖嬰年弱。 東臺灣通道的黑潮受到年際變動會有強弱的差別，我們將臺灣東岸鰻苗的漁獲量與黑潮做比對，發現兩者有一定的相關性。當1998到2000的反聖嬰年黑潮傳輸量增強時，漁獲量也有增多的情形，然而在1998年黑潮傳輸量達到最強時，漁獲量卻沒有達到最大值，反而是到了2000年時達到最大，推測此原因是在1997聖嬰年黑潮傳輸量減弱時，鰻苗減少，加上過度捕撈使得鰻魚洄游之數量減少所致。Item 呂宋海峽東側海表面高度變化之研究(2014) 肖征地球暖化普遍引起了全球海平面的上升，其中西北太平洋是已知上升幅度快速的海域，然而此區域海表面高度的趨勢變化具有明顯的區域異質性，造成此現象的物理機制仍不明瞭。本研究藉由總經驗模態分解法分析了西北太平洋海域在過去20年期間衛星海高資料的長週期變化，結果顯示除了已知的西北太平洋大部分海域在過去20年期間呈現上升趨勢之外，進一步發現在2003年之後，西北太平洋暖池海域的海表面高度上升速率有增強的趨勢，而呂宋海峽東側有一條東西向帶狀的海域，其海表面高度呈現快速下降的趨勢。 呂宋海峽東側海域在2003年以後，海表面高度下降的原因主要來自水體冷卻引起的比容高度下降，研究中分別探討了幾種會造成此區水體冷卻的可能因素：表層熱通量變化、表面風造成的湧升或下沉、海洋中尺度渦漩的擾動以及風生大洋環流變異。研究結果支持Sverdrup風生環流理論為主要的影響因子，顯示北太平洋風場第一模態(EOF1) 與亞熱帶環流的強度變化有關，第二模態(EOF2) 則與亞熱帶環流的北側南北位移有關，第三模態(EOF3) 則與下降期出現的“小型環流”有重要關聯。這些氣候因子共同影響了亞熱帶環流的強度與位置變化，使得2003年以後呂宋海峽東側海域逐漸變成亞熱帶環流的南邊界，於是海表面高度下降且相對較低溫。Item 颱風通過臺灣於其東南角離岸生成冷舌之數值研究(2014) 陳斯維2009年莫拉克颱風通過臺灣，在臺灣東南角海域生成獨特的冷舌現象，為了釐清冷舌生成的主導因素，本研究使用區域海洋模式系統（ROMS），模擬2005年至2013年之17個颱風案例；與有限的現場觀測資料，進行系統性的分析，並對這17個通過台灣軌跡的颱風路徑進行研究探討。結果顯示，颱風的行進軌跡分布與冷舌生成之間有密切關聯。而後，在此研究，為了更加瞭解冷舌與軌跡之間的關係，我們進行三個理想化實驗，評估其他因素是否影響冷舌之生成，結果顯示，颱風強度與颱風移度速度皆會影響冷舌的溫降幅度：一般情況下，移動速度越慢，強度越強的颱風，冷舌造成的溫降幅度就越強。我們根據這些系統性的分析結果，能夠預估冷舌的生成，並且預防夏季時，冷舌受黑潮傳輸對沿途周遭之生態環境所造成的影響。Item 氣候變遷對強烈颱風之影響(2014) 陳侃鴻颱風不僅常常帶來嚴重的經濟損失，也危及民眾的生命安全，台灣位於颱風的好發區，颱風相關的研究十分重要，本研究以強烈颱風個數比例與影響颱風強度及個數的因素，在年際與趨勢變化兩方面進行討論。研究結果指出強烈颱風個數比例受到聖嬰的影響，使得颱風的生成位置在聖嬰年相對於正常年偏東，造成颱風在通過本研究區域的滯留時間增加，而850 hPa 風旋度場變化與強烈颱風個數比例有顯著的相關性，影響到颱風的動力，且850 hPa 風旋度場變化也反應出海表面壓力場的變化，進而影響到颱風軌跡，亦會造成颱風的滯留時間增加，使得颱風吸收到更多的颱風潛熱，故在聖嬰年，由於颱風生成位置偏東，且850 hPa 風旋度場變化值較大，故相較正常年與反聖嬰年容易形成強烈颱風。在趨勢方面，強烈颱風個數比例呈現逐年上升的趨勢，而滯留時間以及850hPa風旋度場變化皆逐漸不利於颱風發展，但颱風潛熱逐漸上升，所以在未來海洋可以提供颱風的能量也越多。而颱風個數逐年下降的趨勢，可能是與垂直風切與850 hPa 風旋度場變化有關。綜合來看，在風場的變化逐年不利於颱風發展的情況下，海洋所供給的颱風潛熱對颱風發展越來越重要。Item 鄂霍次克海深海沈積物鐵錳相的鉬含量與鉬同位素之初步探討(2014) 戴莉; Tai Li近年來多接受器感應電漿質譜儀（MC-ICP-MS）迅速發展，使學術界對於原本難以解離的過渡元素—鉬元素，得以有進一步的研究和了解。前人研究中對水體中的鉬元素與同位素的研究主要包含陸地湖泊、河流、河口、開放大洋、封閉海盆；並且包含錳核、遠洋沈積物、火成岩、熱液、冰川等，但對鉬的研究以區域的涵蓋而言仍有限。鄂霍次克海為西北太平洋的邊緣海，具有陸地及開放大洋的訊號，也含有極區的特性。因此本論文工作希望透過深海沈積岩芯的分析以期探究鄂霍次克海地區的鉬及其同位素的變動。 本論文研究使用岩芯MD012414的深海沈積物標本，經萃取沈積物鐵錳相取得澄清液後，取少量進行鉬含量分析；再經層析法純化鉬元素並利用質譜儀及雙示蹤劑同位素分析技術取得鉬同位素訊號值。然後經過重複分析及不同比例添加劑的鐵錳相萃取實驗之驗證後，確認本論文工作的鉬含量及同位素值之實驗分析結果確為標本源自海洋環境系統的訊號。 經前人研究得知海洋中鉬同位素的變動可受到來源、氧化還原環境及成岩作用的影響。萃取沈積物鐵錳相可排除陸源影響，反應海水環境的訊號。研究得知在自生鐵錳氧化物吸附下的氧化鉬之鉬同位素δ98/95Mo =–0.7‰；還原環境下硫化鉬之鉬同位素為δ98/95Mo =2.3‰。另外，在已知的研究發現早期成岩作用中鉬同位素的變動範圍為δ98/95Mo =–0.7～3.5‰。而本論文工作結果顯示MD012414之鉬含量為15.7ppb～162.8ppb，鉬同位素值為–0.99～–3.12‰；此些結果與前人研究比較，都顯示本論文工作的鉬同位素值偏輕，因此認為除了反應成岩作用及氧化環境外，鄂霍次克海之鉬含量的變動與同位素分化的機制當需進一步的探討。Item 利用可攜式腦波儀觀察不同難度下的認知負荷(2017) 簡宗信; Chien, Tsung-Hsin在學習的歷程中，學習者在對所感知的資訊及內容進行思考或整合時，皆須透過「工作記憶區」來處理，但是，工作記憶有容量的限制，因此，如果教材內容或學習步驟等超過學習者的工作記憶容量，便容易造成工作記憶負荷增加，有損了學習者的理解及學習的能力，影響他們順利解決問題，Sweller 將這種加諸在學習者認知系統上的負荷稱之為「認知負荷」。 在課堂中若教師能隨時了解學生認知負荷的狀況，注意學生是否處於極高的認知負荷，或已經認知超載，便能「立即」調整教學內容與速度，協助學生學習。為了注重「即時性」及價格、方便性等，「可攜式腦波儀」最具有硬體上的優勢。 由於「可攜式腦波儀」主要硬體部件已設計完成，發展相應的「演算法」來有效地預測「難度」為現階段的重要目標。本研究以20位大學學生為研究對象，並利用四個難度的數學乘法心算作為試題來進行測驗。為了考量可攜式腦波儀電極貼片的限制，黏貼位置選擇以前額葉及前額葉的左、右側共三點來觀察。另外，參考過去文獻指出額葉區的θ波與工作記憶的關係，因此，為評估受試者感受到的認知負荷，本研究初步以「θ腦波」為演算基礎來分析其與試題難度間的相關性。 研究結果如下：貼在前額葉及前額葉左、右側的數據皆呈高度相關，表示整體的預測力很高，尤其是前額葉右側的位置，相關性最高，預測力約達67%，表示某種程度上我們可以利用額葉區的θ波來預測學習者在學習歷程中感受到的負荷。