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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    利用數值試驗探討黑潮入侵南海的機制
    (2011) 許珮慈
      黑潮是北太平洋的西方邊界流,屬於北赤道洋流碰到西邊界陸地後向北的分支,途中經過菲律賓東岸、呂宋海峽後,再沿著東台灣通道繼續往東北流。在流經呂宋海峽時,有時會發生入侵至南海的情形。透過分析AVISO衛星資料發現,黑潮在呂宋海峽的入侵現象,存在著季節變化,當冬季東北季風強盛時,黑潮較常被發現到會入侵至南海內部,而西南季風盛行的夏季期間,並未發現有入侵的情況。   本研究透過模式試驗,發現黑潮入侵南海的現象與臺灣西南邊的風應力旋度有關。冬季時,臺灣西南邊負的風應力旋度轉為強烈,黑潮會明顯偏向西側,進而入侵至南海。反之,夏季時,臺灣西南邊的風應力旋度微弱甚至消散,黑潮則會沿著呂宋海峽東側一路向北前進,並未入侵至南海。   進一步將臺灣西南邊(119.5。E~121。E、21。N~22。N)的風應力旋度,與黑潮入侵至南海所流經區域(120。E~122。E、21。N~20.5。N)之動能計算其相關性,得到的相關係數達0.67,呈現顯著正相關,再次證實,臺灣西南邊的風應力旋度與黑潮入侵南海存在著密不可分的關係。
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    比較由一般至相對極端之季節預報技術
    (2010) 鄭鈺靖; Yu-Ching Cheng
    極端的季節性變化,通常對我們的環境會造成很大的影響,所以評估各海氣耦合模式對於極端事件預報技術的特性與準確度,便可以幫助我們去修正各個模式間的誤差,以求建立更為準確的模式系統提供氣候模擬及預報。 本研究將利用DEMETER計畫中的多模式預報系統的模式資料,與世界降雨氣候計畫(Global Precipitation Climatology Project, GPCP)的觀測資料,分別利用決定性預報分析使用 Extreme Dependency Score (EDS)此種技術得分及機率性預報分析使用Relative Operating Characteristics(ROC)技術得分兩類,來針對各模式的預報技術能力作探討及分析。 在作氣候模式預報技術分析前會針對我們氣候模式的特性,將使用所技術得分的繪圖或計算方式作修正,之後再利用修正過的技術得分來作分析。 研究發現當預報技術隨著狀況由一般到相對極端時,氣候模式預報的技術是有相當程度提升,但在決定性預報中當預報的狀況達到相對極端小於4.5%後,模式的預報技術則有急遽下降的趨勢。
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    臺灣周邊海域海面水溫分析及其於珊瑚白化監測之研究
    (2015) 廖美慧
    近年來全球暖化及氣候變遷相關議題已成為國際矚目焦點,其中東太平洋海域水溫異常變化之聖嬰及反聖嬰現象,其發生頻率及強度皆不斷提升,對整個太平洋海域(包含臺灣周邊海域)之自然環境及生態可能造成之衝擊,也已成為重要研究課題。本研究處理分析1981-2010年臺灣周邊海域衛星遙測海面水溫資料,探討臺灣近海主要海面水溫分布特徵及其時空變動特性,並利用高解析衛星遙測海面水溫資料,嘗試建立珊瑚白化監測及預警模式。 本研究初步結果顯示,由近三十年衛星月平均海面水溫分布圖,發現臺灣周邊海域,冬、夏季海面水溫分布型態有明顯差異。夏季時期,臺灣周邊海域海面水溫可高達29℃左右,且於澎湖西南海域及臺灣東北海域均出現冷水塊分布,特別是澎湖西南海域之冷水塊分布面積廣大,呈下弦月狀分佈於200米等深線附近海域。冬季時期,臺灣海峽會出現密集的等溫線分布,東西水平向水溫梯度變化顯著,靠近大陸沿岸海面水溫下降至20℃以下。此時,臺灣東部海域則受黑潮暖流作用影響,水溫變化較不顯著。 另外,臺灣周邊海域珊瑚白化的高峰期,出現於夏季時期的7至9月份,9月之後珊瑚白化發生的風險隨著水溫下降快速減低。2010至2014年間,以2014年的珊瑚白化警戒等級最高且熱區分布海域範圍最大,從5月份開始,臺灣東北及南部海域均有珊瑚白化熱區(Coral Bleaching HotSpots)出現,6月開始熱區海域逐漸擴大,7月時涵蓋海域範圍達最大,但於10月後熱區數值下降迅速恢復正常。此外,本研究初步結果亦顯示,利用高解析衛星遙測海面水溫影像(G1SST)不僅適用於建立臺灣周邊海域珊瑚白化監測及預警模式,亦可有效應用於面積範圍較小的區域性海域珊瑚白化監測利用。
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    氣候模式極端降雨指標的統計降尺度研究
    (2011) 陳正昌; Cheng-Chang CHEN
    本研究利用長期高解析度逐日觀測資料,嘗試建立極端降雨指標的空間差異變量,並用此變量對IPCC AR4(2007)的氣候模式資料進行降尺度,以提升GCMs針對區域極端降雨的強度及空間分布描述。為了降低氣候模式本身因物理方法及參數設定對於極端降雨模擬的誤差,本文應用Wood(2004)發展的誤差修正方法,將觀測資料排序成累積機率分布(CDF)曲線,利用此曲線為基準,對模式歷史模擬及未來模擬作整體強度範圍的校正,以消除模式本身的誤差。 透過統計降尺度及誤差修正方法,本文探討了下列四種極端降雨指標: 1.年最大單日累積降雨量(RX1DAY);2.年最大五日累積降雨量(RX5DAY);3.年期間雨日日數(RR1),以及4.年平均雨日降雨強度(SDII)。 研究結果顯示,此方法對極端降雨在氣候變遷的區域特徵及強度推估上均有顯著描述。(1)季風亞洲地區:可將氣候模式解析度提升至0.25度X0.25度,在原始解析度下強度不足的大陸東南沿海區域及孟加拉灣北部極端降雨特徵都有明顯的改善。(2)台灣地區:透過本研究方法提升解析度和強度特徵後,可顯示出北部、中部,及南部之極端降雨特徵。另外利用此方法將目前推估未來氣候變遷的低解析度氣候模式,可得到高解析度極端氣候事件長期變遷的推估,而且可以保留多個氣候模式推估結果,以呈現多個氣候模式的不確定性範圍。
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    波浪動能影響海溫結構之數值模擬研究
    (2010) 林幼淳
    本研究透過數值模擬的方式,分析波浪對海水溫度的影響。首先利用波浪模式將海表面波浪的大小參數化,再換算為波浪引起之混合動能,並將混合動能定義為 值,希望透過波浪所引起之混合動能,去改善一般海流模式在夏、秋時期對於表層溫度模擬較差的問題。   本研究所使用的模式分別為MASNUM波浪模式與南海模式,將波浪模式計算的波浪動能依照不同程度放入南海模式內,並配合南海SEATS測站的溫度資料作為模式的驗證。比較SEATS測站資料與海流數值模式的結果顯示,在秋季的時候,海流模式對溫度的模擬確實較差,而包含 值的海流-波浪耦合模式能夠加強表層海水的混合,改善海流模式對溫度模擬較差的問題。然而增加的混合動能卻也會加深其他月份的混合層深度,造成其他月份有較大的誤差。   此外,本研究選用強颱—玲玲(2001) 作為研究強風下波浪對溫度影響的對象,並將原波浪模式中線性拖曳係數改變為Oey et al.(2006)的拖曳係數,減低因高風速造成的誤差。結果顯示,包含 值的海流-波浪耦合模式與一般海流模式間的差異在於 值的作用會導致颱風過後的湧升流深度不同。
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    聖嬰在全球暖化下之改變
    (2013) 黃姿瑛; Zi-Ying Huang
    全球暖化對聖嬰的影響看法仍相當分歧,目前尚無一致結論。本研究透過比較CMIP3模式中GFDL-CM2.1模式及UKMO-HADCM3模式對不同氣候情境模擬,探討暖化對聖嬰的影響,旨在歸納影響(1)兩類型聖嬰(即,中太平洋聖嬰與東太平洋聖嬰)出現頻率與(2)極端強聖嬰振幅的關鍵因子。研究中選擇GFDL-CM2.1模式及UKMO-HADCM3模式的原因是,兩個模式在現今氣候模擬(20C3M)對赤道東太平洋海溫的統計特徵(如平均態、變異度與偏度)皆與觀測非常相似,但在未來氣候模擬(A1B)則出現完全相反的結果。 在工業革命前控制實驗(pre-industrial control experiment,PICTL)長期模擬顯示,GFDL-CM2.1模式與UKMO-HADCM3模式皆顯示或中太平洋聖嬰(Central Pacific El Niño,簡稱CP-EN)偏多時期,赤道東太平洋平均場之斜溫層深度(或海溫、海水高度)變淺(小),東太平洋聖嬰(Eastern-Pacific El Niño,簡稱EP-EN)偏多時期則反之。此外,研究發現平均場的計算若移除聖嬰與反聖嬰年,與不移除聖嬰年與反聖嬰年的結果相反(即,CP-EN偏多時期赤道東太平洋斜溫層深度變深)。此結果表示,聖嬰對平均場的調整作用不容忽略。 A1B模擬與PICTL實驗比較發現,平均場在赤道西-東太洋斜溫層厚度的斜率變化對兩類型聖嬰出現頻率具關鍵性影響。相較於PICTL實驗,UKMO-HADCM3模式在A1B模擬,平均場之赤道西-東太平洋斜溫層厚度之斜率明顯變小,由於赤道中太平洋斜溫層厚度變淺,有利於斜溫層-海溫回饋,CP-EN出現頻率明顯增多。然而,上述平均場變化在GFDL-CM2.1模式並不明顯,CP-EN出現頻率,因此未明顯增多。 至於暖化對極端強聖嬰振幅的影響,GFDL-CM2.1在A1B模擬顯著減弱,但UKMO-HADGEM1模式反而增強。GFDL-CM2.1極端強聖嬰振幅減弱,歸納原因為:(1)風-海溫回饋機制,(2)斜溫層-海溫回饋機制與(3)IOD-ENSO回饋機制的減弱。UKMO-HADGEM1模式,極端強聖嬰振幅在A1B模擬增加則歸納與赤道大西洋海溫變冷有關。
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    近二十二年颱風對臺灣東北外海黑潮上層海流的影響
    (2015) 潘俞佑; Pan, Yu-Yu
    黑潮是位於北太平洋重要之西方邊界流,其傳輸量具有年變化、年際變化和近100日的週期變化。例如,受到季風的影響,黑潮位置有季節性變化,冬季時,黑潮距離臺灣東岸較近,夏季時,則是距離臺灣東岸較遠。許多研究對黑潮的季節性變動有相當程度的瞭解 (Liu and Yang, 2001; Hsin et al., 2013; Wu et al., 2013),然而颱風通過時,造成黑潮之擺動變化可能會影響其季節性規律。由於黑潮擺動會對臺灣東北區域之海洋環境造成明顯影響,本研究希望能釐清颱風通過期間引起臺灣東北外海之黑潮擺動的變化,以及不同類型的颱風影響黑潮擺動之差異。本研究運用二十二年的衛星高度計資料分析颱風對黑潮擺動的影響,研究結果顯示,根據中央氣象局颱風軌跡類型之定義,第一類型颱風 (通過黑潮並切入東海陸棚)容易使鄰近東海陸棚之黑潮產生擺動的現象;第二類型 (登陸臺灣北部)颱風不易造成黑潮的擺動,只改變黑潮主軸之流速;第三類型颱風 (登陸臺灣中部)接近黑潮時,北風造成上層流速會減弱,颱風通過後,造成黑潮上層流速增強。此外,第三類型颱風容易造成黑潮主軸入侵東海陸棚,使下游之上層流速平均減弱。然而,黑潮主軸變動主要受到颱風的強度、暴風半徑、與黑潮的作用時間等因素影響。例如,當颱風強度越強、暴風半徑越大、且作用時間越長時,臺灣東北外海的黑潮擺動程度越明顯。當通過黑潮的緯度低於23° N之第四類型至第七類型的颱風,則對於臺灣東北外海的黑潮影響有限,因此,此時黑潮主軸的位置沒有明顯的擺動現象。
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    高職生能源知識、內隱及外顯態度與決策行為之研究—以核能、綠能為例
    (2015) 林佳蓉; Lin, Chia-Jung
    本研究目的主要在瞭解學生核能、綠能的知識與態度之現況,同時評估能源知識與態度之間是否有關聯性。此外,也分析性別與態度是否與其對於核能、綠能電廠支持/決策之間具有影響性。本研究以問卷調查法為主要研究工具。除此之外,為了避免社會期望反應之影響,在態度測量方面,應用內隱聯結測驗來測量學生對於核能、綠能的內隱態度。本研究結果發現: 一、學生擁有較多的綠能優點概念與核能缺點概念。 二、在態度方面,無論是內隱態度或是外顯態度,學生對於綠能皆持有較正 向的態度。部分學生在內隱與外顯態度的支持立場上有差異。 三、能源概念與態度之間並無顯著相關性,僅「核能優點概念數」與外顯能源態度之間具有顯著相關性。 四、學生能源內隱態度與核能電廠支持度之間具有顯著相關性。且相關係數高於外顯態度與核能電廠支持度間的相關,顯示能源內隱態度較能預測學生的能源決策。 五、在學生性別上,男性較支持興建核能電廠。
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    全球變遷對西北太平洋臺灣海域海洋生物地球化學與生態系統影響之長期觀測與研究(I)-子計畫:全球變遷因子對東海及西北太平洋黑潮海域環流與渦流變動之影響:環流數值模式
    (行政院國家科學委員會, 2013-07-31) 吳朝榮
    近年來,東海環流之研究已經有很顯著的進展,也勾勒出東海的洋流系統與其 季節性變化。最近有許多以短時間尺度擾動為主的研究,然而少有研究是針對 長時間尺度的氣候變遷因子,如聖婴現象和太平洋年代際震盪等,因而這些因 素對於環流系統的影響還不甚明瞭。東海的環流系統是生地化領域用來探索東 海的重要依據之一,如研究區域湧昇對基礎生產力的影響等,這些都必須考量 環流系統如何受氣候影響而改變,所以明瞭環流系統在不同氣候變遷因子影響 下的變動是相當重要且迫切的議題。東海環流系統主要受兩項因素主導,其一 是作用風場,季節性風向的轉換與強弱變動是季節性海流變化的成因,其二是 上游黑潮傳輸量的變化。要釐清複雜的東海環流變化,需要連續的時空序列資 料來做分析。雖然實地觀測是取得海洋環境參數最佳的方法,然而人力與設備 的有限、無法兼顧長時間與廣範圍的觀測。而衛星遙測最大的優點在於能夠大 範圍的監測整個海域,比起實地觀測更有助於研究其連續性變化。數值模式的 優點在於時間序列上是完整連續的,且空間上能完整得到不同深度的物理量。 故本研究主要以數值模擬來探討在不同氣候變遷因素影響下,東海環流及黑潮 的變異與歸因,並輔以衛星遙測與實測資料來做比對。
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    西太平洋邊緣海波浪-環流耦合數值模式之發展(II)
    (行政院國家科學委員會, 2011-07-31) 吳朝榮