海洋環境科技研究所(104學年度起合併至地科系)

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在全球環境急遽變遷及資源耗竭下,環境議題日受重視,「環境教育」自1970年代起即成為先進國家積極推動的專業;近年來聯合國教科文組織更倡議將2005~2014訂為「永續發展教育十年」,呼籲各國積極推動環境教育及「永續發展教育」之研究與發展。國立台灣師範大學環境教育研究所為國內第一個設立的「環境教育研究所」,於民國八十二年開始招收碩士班研究生,並於民國九十五學年度起增設博士班,積極培養環境教育專業人才、推動學校及社會之環境教育與學術研究。近年則積極參與區域與地方永續發展相關研究及推廣教育,推動綠色學校、永續校園、綠色大學、自然教育中心、環境學習中心等,並與國際著名大學或研究中心合作,朝向亞太「永續教育區域專業中心」(Regional Center for Expertise on Education for Sustainable Development)發展。

本所努力方向:
  1. 學術研究國際化,進行環境教育及永續發展創新研究,提昇學術實力;
  2. 深化環境教育相關理論與應用研究,培養專業人才;
  3. 進行環境教育教與方案之研發、應用與評估,提昇環境教育專業品質;
  4. 協助政府與民間進行環境教育系統規劃、政策研究與人力培訓發展,增進整體社會環境倫理與典範轉移;
  5. 協助政府與民間運用不同自然環境與文化資源,開創環境學習場域,提供全民多元環境學習機會,提昇國民環境素養。

依據本所98.5.22課程委員會、理學院98.5.30課程委員會及本校98.6.2.校級課程委員會三級課程委員會通過之「環境教育研究所課程架構與學生能力指標」, 本所之發展願景、教育目標及學生能力指標如下:

一、發展願景
  1. 發展成為世界第一流的環境教育研究與教學機構,引領國內環境教育之推展;
  2. 學術研究國際化,進行環境教育及永續發展創新研究,提昇學術研究實力;
  3. 環境關懷在地化,培育具有深刻環境關懷及環境教育專業能力之人才;
  4. 學理探討深刻化,奠立環境教育相關理論及哲學基礎,培育兼具科學基礎與環境倫理之優秀研究人才;
  5. 環境素養跨界化,提升科學及人文素養,培養理解自然與人文領域之整合能力,推動永續科學及永續教育之研究與社會實踐
二、教育發展目標
(一)博士班教育目標:
  1. 培育具有精深學術素養與環境哲思基礎的環境教育學術研究人才;
  2. 培育國家環境教育領域之領導與創新專業人才;
  3. 培育兼具科學及人文素養,發展永續科學與永續教育領域之研究人才;
  4. 培育大專院校與人才培訓機構之環境教育相關領域研究與教學師資;
  5. 培育國內外環境保育、環境學習、永續產業的研究教學及專業研發人才。
(二)碩士班教學目標:
  1. 培育具備環境倫理及環境素養之環境教育專業人才;
  2. 培育以永續發展科學為基礎的永續教育推動及管理人才;
  3. 培育各級學校具有學科整合能力之環境系統管理及環境教育規劃人才;
  4. 培養環境保護與自然保育行政部門的教育訓練規劃及整合推動之人才;
  5. 培養民間團體、自然教育中心、環境學習中心等領域之環境教育專業課程設計、活動企畫經營的專業人才;
  6. 培養協助企業社會責任、具有環境溝通與推廣能力之人才。

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    北赤道洋流與黑潮上游之流況研究
    (2009) 嚴偉力
    北赤道洋流(North Equatorial Current)為一支由東向西流動的海流,到了菲律賓東邊以後,分成兩支,一支往北形成黑潮(Kuroshio),一支往南形成民答那峨海流(Mindanao Current),而海流分開的地方一般就稱為分支點(Bifurcation Point)。黑潮會將高溫高鹽水由低緯度往高緯度輸送,對於所經過區域如呂宋海峽、台灣、東海及日本的氣候變化,漁場分布等,都會產生很大的影響。所以對於黑潮上游及其源頭-北赤道洋流的變化,就值得探討。本研究是利用一個已經建構完成且有良好模擬結果的數值模式,來探討北赤道洋流與黑潮上游的流況。 透過模式的結果,我們瞭解到分支點會隨著時間的不同而有所改變。一般來說當它移動到較低緯度時,是在六月,移動到較高緯度時,是在十二月。另外北赤道洋流以及黑潮的傳輸量(Volume Transport)一樣也會隨著時間而有所改變,不過兩者都是呈現春夏較強,秋冬較弱的情形。而當聖嬰發生時,北赤道洋流的傳輸量會變多,分支點會往北移動,黑潮傳輸量會變少;當反聖嬰時,北赤道洋流傳輸量會變少,分支點往南移動,黑潮傳輸量變多。 黑潮上游的傳輸量,一直以來幾乎都是以18°N作為代表,對於18°N以南的黑潮流況,並不是很清楚,所以利用模式來對18°N以南的黑潮流況做一個探討。得到當緯度越來越接近18°N時,黑潮的傳輸量也就越來越多,而這主要是因為迴流(Recirculation)所導致的。 北赤道洋流與赤道反流兩者的主軸在聖嬰時會相距較遠,由動力高度圖來看可以發現北赤道洋流主軸兩側的高度差異較大;反聖嬰時,則是剛好相反,兩者主軸則是靠得比較近,北赤道洋流主軸兩側高度差異較小。透過動力高度圖,當海表面高度差異越大,海流流速就會越快,當差異越小,海流流速就會變小。
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    北南海及西菲律賓海浮游性植物族群結構之分析
    (2009) 楊絮涵
    海洋浮游性植物各族群體內獨特的色素組成可成為分析其族群結構的重要訊息。本研究利用高效能液相層析儀(HPLC)分析北南海及西菲律賓海中單細胞藻類體內色素之組成,並利用化學分類運算程式(CHEMTAX)進行藻類族群分布之運算。由於藻種體內各別色素濃度與葉綠素甲濃度比值(pigment ratio)為CHEMTAX推算族群結構之關鍵訊息,本研究以循環收斂運算方式(Latasa, 2007)應用於CHEMTAX的計算,以獲取較可信賴的色素比及族群分布結果。 本研究發現南海北部表水以Cyanobacteria和Prochlorococcus為主要優勢藻種,在浮游植物族群總量上分別占有36+15%和30+12%;SEATS測站則以Prochlorococcus (51%)為優勢藻種;東沙環礁內測站,以Prochlorococcus與diatom為優勢藻種,各別為35+17%和23+3%;綠島西北及西南測站,以Prymnesiophytes (25+2%)及Prochlorococcus (23+4%)為優勢藻種;西菲律賓海以Prymnesiophytes (49+3%)為主要優勢藻種。此結果對於海洋暖化、海水酸化或是人為活動由河川大氣輸出物等環境變遷對於南海北部及西菲律賓海之浮游植物族群分布之影響提供了基礎的背景訊息。
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    太平洋赤道洋流系統之研究
    (2009) 王儷樵; Li-Chiao Wang
    太平洋(Pacific Ocean)赤道地區(140°E~80°W,20°N~20°S),主要的洋流包括:由東向西流的北赤道洋流(North Equatorial Current, NEC)、南赤道洋流(South Equatorial Current, SEC),以及由西向東流的北赤道反流(North Equatorial Countercurrent, NEC)、赤道潛流(Equatorial undercurrent, EUC)。這些洋流主要生成機制和風力、柯氏力及壓力梯度力和有關。 本論文使用GODAS(Global Ocean Data Assimilation System)模式1988~2007年的月平均資料,來研究赤道太平洋的主要洋流在正常年、聖嬰年及反聖嬰年夏冬兩季的流況變化。由模式結果我們發現,夏季時NECC與SECn緯度位置相近,因此遇上SECn後有分支北移的現象,NECC分支點的位置在聖嬰年偏東,正常年次之,反聖嬰年偏西。冬季時NECC比SECn要偏北,因此不會和SECn相遇。另外,正常年冬季出現於SECs南邊的SECC,在反聖嬰年冬季流速增強,到了聖嬰年冬季時則消失不見。 不論是正常年、聖嬰年或反聖嬰年的夏季,NEC自90°W有NECC往北匯入,流至110°W又往回匯入NECC,因此在90°W~110°W之間形成一個環流(Costa Rika Dome)。到了冬季,NEC在110°W沒有往回匯入NECC的現象,故冬季時此環流並不存在。
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    2008年晚春到初夏期間台灣周遭海域的二氧化碳交換通量與分佈
    (2009) 賴星宇; Hsin-Yu Lai
    本研究主要是探討台灣周遭海域表水二氧化碳的分佈及其海氣交換通量,並進一步瞭解其變化的成因及與水團分佈的關係。研究時間於2008年晚春初夏(5月28日至7月13日)於南海(South China Sea, SCS)、西菲律賓海(West Philippine Sea, WPS)、台灣西部近岸(Western Taiwan Coast, WTC)和東海(East China Sea, ECS)進行二氧化碳分壓(fCO2)的現場立即偵測,利用”二氧化碳分壓自動分析系統”(Automated Underway pCO2 System)來測量海水與大氣中之fCO2;所量測到的大氣fCO2範圍為367.4~402.2 μatm,其高值均發現在較靠近陸地的區域(台灣、中國大陸、呂宋島),高低濃度相差可達35 μatm。表水fCO2範圍:SCS介於352.3~415.6 μatm(389.3±16.5, n=1400)、WPS介於346.9~399.0 μatm(377.6±5.8, n=840)、WTC介於370.5~407.3 μatm(389.2±4.8, n=836)、ECS介於162~707 μatm(378±69, n=1497),以ECS的變化幅度最大,可達545 μatm;在長江和閩江沖淡水舌(Plume)區域發現海水中有著最低、次低的fCO2值(217、162 μatm),且fCO2分佈隨著經度由西向東而增加,與葉綠素a濃度的分佈趨勢相反,因此海水fCO2分佈主要隨浮游生物量的減少而產生梯度漸增的變化。長江與沿岸湧升流溫度低區,發現到海水中之fCO2分別有顯著的高值(707、676 μatm)存在,此區域有極低的透光度(13.9 %),極高的營養鹽(NO2+NO3)及葉綠素a(Chl-a)(32.2 μM、106.7 mg/m3),此海水含較高的fCO2推測可能來自於長江河水和沿岸湧升的底層水。SCS及WPS海域之水團較為穩定,其fCO2變化梯度均是由陸棚向外洋增加,這是由於近岸海水溫度較低且富含營養鹽葉綠素a,使得海水中的fCO2減少;在外洋區域生物作用較低,主要是反應日夜溫差(0.2~0.3℃),因此在SCS和WPS可清楚看出fCO2白日高晚上低(△fCO2 =7.9)。WTC表水fCO2整體變化幅度不大,但大氣fCO2受控於較接近陸源影響而呈現區域性的峰值。在晚春初夏期間,台灣周遭海域對於大氣來說皆是個二氧化碳的源(source),其二氧化碳溢散至大氣之整體交換通量在SCS約為1.74±2.06 mol C/m2/yr、WPS約為0.54±0.59、NWT約為0.29±0.18和ECS約為0.28±4.94。
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    東南亞河川流域及海洋之碳循環---南海海水通之數值模擬研究值(VI)
    (行政院國家科學委員會, 2009-07-31) 吳朝榮
    本子計畫主要是利用數值模式研究南海與菲律賓海、蘇祿海、巽它海峽之海水通量 與交換以提供總計畫及其他子計畫之碳通量與碳循環研究。水量平衡將包括蒸發降雨與 南海周邊地區河川流量,所以本研究將會修改已建立之東亞邊緣海模式(範圍:東經99 度到140度與0度到北緯42度,解析度為1/8°×1/8° ),我們要將河川流量與蒸發降雨的資 訊加入東亞邊緣海模式中,並將新的東亞邊緣海模式的模擬流場先與歷史觀測資料作比 對與驗證,再針對南海的環流與水文(包含表層與深層)作一個較完整的研究與描述, 最後提供正確的海水傳輸量給其餘計畫作參考與研究。 南海雖然是侷限在東南亞的一個半封閉邊緣海,但仍舊會受到全球性氣候環境的影 響,例如聖嬰現象的影響等。除了數值模式外,本計畫亦將使用人造衛星的測高資料來 作輔助工具,來研究黑潮入侵呂宋海峽行為的時空變化,包括季節性變化、季內變化與 年際變化等。
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    南海之物理-生物耦合模式研究(III)
    (行政院國家科學委員會, 2004-07-31) 吳朝榮; 劉康克
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    北南海變動研究---子計畫四:南海東北海域之時空變化
    (行政院國家科學委員會, 2005-07-31) 吳朝榮
    本項研究計畫將建立一個高解析度的北南海數值模式來研究南海東北海域之時空變化。北南海附近海域的流況相當複雜,除了海底地形變化劇烈外,南海季節性變化的環流系統與台灣海峽海流也同時彙集作用於此海域,另外,黑潮流經呂宋海峽入侵北南海,黑潮流量與路徑皆隨時間改變,這些因素相互作用並造成附近海域流況呈現相當複雜的時空變化。要解釋本海域複雜的海象需要建立一個嚴謹完整且高解析度的數值模式,我們將應用上年度所建立之北太平洋模式(東經99度到西經77度間與南緯20度到南緯60度)輸出結果來提供區域模式之開口邊界條件,且北南海模式將是屬於資料同化數值模式(Data assimilation model),我們將把衛星測高資料(TOPEX/Poseidon)同化進北南海模式中,以求得較佳的模擬結果,並同時和總計畫中其它子計畫現場觀測所得之資料以及衛星資料等作比較以驗證模式之正確性,並藉由數值模式結果和現場觀測數據間的相互比較分析去對本海域有正確且全面性的瞭解。
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    北南海變動研究---子計畫五:南海東北海域之時空變化(II)
    (行政院國家科學委員會, 2006-07-31) 吳朝榮
    本項研究計畫將建立一個高解析度的北南海數值模式來研究南海東北海域之時 空變化。北南海附近海域的流況相當複雜,除了海底地形變化劇烈外,南海季節性 變化的環流系統與台灣海峽海流也同時彙集作用於此海域,另外,黑潮流經呂宋海 峽入侵北南海,黑潮流量與路徑皆隨時間改變,這些因素相互作用並造成附近海域 流況呈現相當複雜的時空變化。要解釋本海域複雜的海象需要建立一個嚴謹完整且 高解析度的數值模式,我們將應用上年度所建立之北太平洋模式(東經99 度到西經 77 度間與南緯20 度到南緯60 度)輸出結果來提供區域模式之開口邊界條件,且北 南海模式將是屬於資料同化數值模式(Data assimilation model),我們將把衛星 測高資料(TOPEX/Poseidon)同化進北南海模式中,以求得較佳的模擬結果,並同時 和總計畫中其它子計畫現場觀測所得之資料以及衛星資料等作比較以驗證模式之 正確性,並藉由數值模式結果和現場觀測數據間的相互比較分析去對本海域有正確 且全面性的瞭解。
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    中央氣象局多尺度海流模式之建立(I)
    (交通部中央氣象局, 2004-12-31) 吳朝榮
    氣象局的海流/潮汐數值模式需要有較佳的開口邊界條件才能更進一步改進模式結果,現階段符合國際標準的開口邊界條件是要由外圍大尺度模式提供,故須先建構一個大範圍數值模式,然後由這個大範圍模式提供開口邊界條件給較小尺度的氣象局海流/潮汐模式使用。為達成此目標,本研究計畫會建立一個涵蓋整個北太平洋範圍的海流數值模式,並在建構完成後和現有的實測資料以及衛星資料作比較以確定模式之準確性。待測定模式可行後,北太平洋模式將提供開口邊界條件給氣象局現有的中尺度海流/潮汐模式使用,以提高其準確度。進而獲得正確的台灣沿海海流資訊。
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    南海海洋動力過程實驗---南海海域之流況分析
    (行政院國家科學委員會, 2007-07-31) 吳朝榮
    本項研究計畫分為三個部分,其一是應用上年度所建立之北南海數值模式 (範圍:東經110.5 度到126 度與13.5 度到北緯28 度,解析度為1/20°×1/20° ) 來 研究南海東北海域之流況變化以及在呂宋海峽產生之渦漩對南海水文與環流的 影響。其二是利用東亞邊緣海模式 (範圍:東經99 度到140 度與0 度到北緯42 度,解析度為1/8°×1/8° ) 來研究黑潮經由呂宋海峽入侵北南海的現象。其三是 運用南海資料同化數值模式 (範圍:東經99 度到124 度與2 度到北緯24 度,解 析度為0.4°×0.4° ) 來探討南海海域的年際變化。 北南海模式的模擬流場除了將與歷史觀測資料與總計畫之現場觀測資料作 比對與驗證外,也將針對南海暖流 (South China Sea Warm Current, SCSWC) 的 現象作一個較完整的研究與描述。另外,在呂宋海峽所產生之中尺度渦漩向西傳 遞過程中,顯然會對南海水文與環流造成影響,本計畫希望藉由分析模式流場資 料來提供其影響行為與程度等。 較大範圍的東亞邊緣海模式則用以研究呂宋與臺灣東邊黑潮的時空變化與 黑潮入侵北南海的行為現象,黑潮本身顯然有季節性變化、季內變化與年際變 化,只有先瞭解黑潮本身的行為後,才能進一步研究黑潮經由呂宋海峽入侵北南 海的現象。 南海雖然是侷限在東南亞的一個半封閉邊緣海,但仍舊會受到全球性氣候環 境的影響,例如聖嬰現象的影響等,本計畫的第三部分會使用一個南海區域的衛 星測高資料同化模式,來研究近十餘年來南海海域的年際變化,包含對表層環 流、表層海溫與湧昇流等的影響。