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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    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。
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    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。
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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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    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。
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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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    北台灣海峽數值模擬研究
    (2007-11-30) 張育綾; 吳朝榮; 李忠潘
    本研究利用一個高解析度的台灣海峽數值模式,根據其海溫、海水流速流向、風向風速等,分析台灣海峽的海水流況,並利用數值模式時間及空間連續的特點,了解台灣海峽流況之年際與季節變化,並根據年際及季節變化中呈現的的特殊暖水現象做進一步的分析及研究。台灣西北海域在春季出現的暖水區域具有年際變化,而暖水的成因為東來的黑潮水與台灣海峽水輻合所致,1999 與2000 年春季為反聖嬰年,輻合較強,故有局部暖水出現,而2001、2002、2003年春季為正常年,輻合較弱,故沒有局部暖水出現。另外分析模式資料也發現台灣東北海域之冷渦現象亦具有年際變化,並且在北台灣海峽與暖水區域形成有趣的一暖一冷現象。
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    臺灣東北海域湧升流之時空變化
    (2007-11-30) 盧鴻復; 吳朝榮; 李忠潘
    黑潮為世界重要洋流之一。前人觀測發現黑潮流經臺灣東北海域之時,受到東海陸棚走向之影響,黑潮與複雜的海底地形交互作用,在此處產生湧升流與冷渦現象。過去的研究多以現場觀測為主,難以連貫研究資料的時空變化。因此,本研究以普林斯頓大學所開發之三維海洋數值模式為基礎,採用真實地形與巢狀箝合方法,將較大範圍模式之輸出作為本模式之初始與邊界條件,建構一個水平空間解析度達1/20°之海流模式。本模式可用來模擬臺灣東北海域之海流運動,其結果成功地重建該處之流場與水文型態,藉由分析、研究模式資料,可以瞭解東北海域之流場時空變化。模擬結果顯示,黑潮衝擊陸棚產生湧升流,於表層以冷渦流場表現,此現象受到黑潮運動影響,有季節性的變化,與過去觀測結果一致。除此之外,模式資料更進一步明確表現東北海域冷渦流場在季節尺度內的變化,其資料分析結果反應觀測資料之缺憾,亦指出上層黑潮主軸之擺動週期受到不同機制的作用而有所差異,進而對東北海域之上層流場產生顯著影響。
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    Seasonal to interannual variations in the intensity and central position of the surface Kuroshio east of Taiwan
    (American Geophysical Union (AGU), 2013-09-01) Hsin Y.-C.; B. Qiu; T.-L. Chiang; C.-R. Wu
    Seasonal and interannual changes of surface Kuroshio intensity and central position east of Taiwan during 1993–2012 are investigated by quantitatively analyzing the satellite altimetry product. The Kuroshio moves inshore (offshore) off northeast of Taiwan in winter (summer), whereas it has an offshore (inshore) path off southeast of Taiwan in winter (summer). The seasonal change of heat flux over the East China Sea shelf is found to cause the seasonality of the Kuroshio central position off northeast of Taiwan, whereas the seasonal Kuroshio movement off southeast of Taiwan is found to be induced by the combined effect of the Kuroshio changes through the Luzon Strait and the eastern Luzon Island. In contrast to this y-dependent path changes, the Kuroshio becomes weaker (stronger) as a whole east of Taiwan in winter (summer). On the interannual time scales, the Kuroshio throughout the eastern coast of Taiwan intensifies and has a concurrent offshore path during the periods of 1995–1997 and 2004–2007. The relative intensity of cyclonic eddies to anticyclonic eddies off eastern Taiwan are found to contribute to these interannual Kuroshio changes.
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    Fluctuations of the thermal fronts off northeast Taiwan.
    (American Geophysical Union (AGU), 2011-10-01) Hsin, Y.-C.; T.-L. Chiang; C.-R. Wu
    A high-resolution sea surface temperature (SST) data derived from several satellites is used to investigate the variability of the thermal front off northeastern Taiwan. Hidden by a dominant annual cycle, the SST data cannot reveal the thermal front fluctuation in the form of Hovm闤ler diagram. An innovative methodology has been applied to the SST satellite imagery to derive the SST Standardized Index (SSTSI), capable of revealing the frontal variability with multiple time scales. Principal component analysis shows that the SSTSI variation consists mainly of two modes. Mode 1 represents a strong annual cycle related to the seasonal reversal of the monsoonal winds. The temperature gradient is enhanced in winter and a cold dome is observed off northern Taiwan in summer. Mode 2 is highly correlated with the upstream Kuroshio variability. The shoreward (seaward) migration of the thermal front takes place when the Kuroshio transport weakens (strengthens). The results are consistent with transports estimated by tidal gauge measurements, satellite altimeter-based sea level anomaly, and surface flow patterns derived from high-frequency radars. Mode 2 is coherent with the Kuroshio transport through the East Taiwan Channel at periods of 120 and 45 d with a time lag of 40 and 11 d, respectively. This 120 d fluctuation is due to the interaction between westward-propagating eddies and the Kuroshio east of Taiwan, while the 45 d signal arises from the Kuroshio's self-instability. The interannual variations of the SST pattern in winter and summer are also discussed.
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    Air-sea interaction between Tropical Cyclone Nari and Kuroshio
    (American Geophysical Union (AGU), 2008-06-01) Wu, C.-R.; Y.-L. Chang; L.-Y. Oey; C.-W.J. Chang; Y.-C. Hsin
    The air-sea interaction between tropical cyclone Nari (Sep/6 – 16/2001) and Kuroshio is studied using satellite observations and an ocean model. Nari crossed the Kuroshio several times, which caused variations in typhoon intensity. Nari weakened when it was over the shelf north of Kuroshio where cooling took place due to mixing of the shallow thermocline. The cyclonic circulation penetrated much deeper for the slowly-moving storm, regardless of Nari’s intensity. Near-inertial oscillations are simulated by the model in terms of the vertical displacement of isotherms. The SST cooling caused by upwelling and vertical mixing is effective in cooling the upper ocean several days after the storm had passed. At certain locations, surface chlorophyll-a concentration increases significantly after Nari’s departure. Upwelling and mixing bring nutrient-rich subsurface water to the sea surface, causing enhancement of phytoplankton bloom.