理學院

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學院概況

理學院設有數學系、物理學系、化學系、生命科學系、地球科學系、資訊工程學系6個系(均含學士、碩士及博士課程),及科學教育研究所、環境教育研究所、光電科技研究所及海洋環境科技就所4個獨立研究所,另設有生物多樣性國際研究生博士學位學程。全學院專任教師約180人,陣容十分堅強,無論師資、學術長現、社會貢獻與影響力均居全國之首。

特色

理學院位在國立臺灣師範大學分部校區內,座落於臺北市公館,佔地約10公頃,是個小而美的校園,內含國際會議廳、圖書館、實驗室、天文臺等完善設施。

理學院創院已逾六十年,在此堅固基礎上,理學院不僅在基礎科學上有豐碩的表現,更在臺灣許多研究中獨占鰲頭,曾孕育出五位中研院院士。近年來,更致力於跨領域研究,並在應用科技上加強與業界合作,院內教師每年均取得多項專利,所開發之商品廣泛應用於醫、藥、化妝品、食品加工業、農業、環保、資訊、教育產業及日常生活中。

在科學教育研究上,臺灣師大理學院之排名更高居世界第一,此外更有獨步全臺的科學教育中心,該中心就中學科學課程、科學教與學等方面從事研究與推廣服務;是全國人力最充足,設備最完善,具有良好服務品質的中心。

在理學院紮實、多元的研究基礎下,學生可依其性向、興趣做出寬廣之選擇,無論對其未來進入學術研究領域、教育界或工業界工作,均是絕佳選擇。

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    利用遙測技術探討台灣福山地區森林之動態
    (2020) 白喬楠; Peereman, Jonathan Manuel Eric
    永久樣區與遙測為森林生態學研究提供新的可能性,使我們對森林的動態有更多的了解。頻繁而大規模的擾動透過對森林的結構與過程影響而成為森林動態變化的重要趨動力。然而現有森林樣區對其所在的地景系統的代表性、不同熱帶氣旋對森林影響是否可相類比、以及由遙測影像發展出的上些常用的植生指數的可對比性仍有很大不確定性。 本研究以遙測技術利用常用的植生指數探討五個颱風對台灣北部亞熱帶雨林--福山試驗林的影響。研究首先檢測25公頃的福山森林動態樣區對所在的地景系統的代表性,並檢驗涵蓋較廣海拔梯度以及不同形狀的替代樣區設計的代表性。其次本研究比較五個颱風對福山試驗林的影響及其與颱風風速風以及地形特徵(如坡度坡向以及海拔高度)的關係。研究亦分析颱風造成的植生損失的頻率和損失程度之間的關係,最後研究檢測五個颱風對四個植生指數造成的變動的一致性。 研究結果顥示,現有的永久樣區僅涵蓋現有植生覆蓋情形的一小部分。雖然颱風造成的植生指數變動在永久樣區和地景系統間不一致,但動態樣區並無高估或低估颱風對地景系統影響的趨勢。以最小歐幾里得距離(Euclidean distance)為代表性的指標的分析結果顯示,現有的樣區比其他替代的樣區設置更能代表颱風造成的影響,且分析亦發現不同颱風造成的植生損失的空間分布差異很大(即相關性低)。在福山試驗林地形和颱風造成的植生損害之間的關係相當複雜,即使路徑與強度相似的颱風所造成的損害的空間樣貌亦不相同。然而颱風的影響仍有一些相似性,如均增加植生覆蓋的異質性,颱風前的植生覆蓋度皆和颱風影響的程度有正相關,以及植生損失的頻率和損失的程度亦多有正相關。又研究結果顯示不同植生指數對颱風擾動偵測的敏感度在不同颱風間並不一致,故在探討颱風對植生造成的影響時,宜同時使用多個植生指標。 森林動態必然會受到擾動特性(如頻率、強度與發生時間)改變的影響,總結而言本研究發現相較於替代的樣區設計方式,現有的福山森林動態樣區對整個福山森林生態系有不錯的代表性,但要將樣區所得結果外推到整個地景系統仍應小心為之。由於熱帶氣旋對植生的影響在不同事件間並不一致,未來對擾動與森林動態的研究宜包括多個熱帶氣旋事件,才能對複雜的熱帶氣旋和地景系統的交互作用有較完整的了解。此外欲探討擾動對植生影響,最好要有定期的地面調查,以驗證利用遙測技術發展出來的植生指數所測得的結果。
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    西北太平洋颱風動力降尺度模擬及其氣候變遷推估
    (2013) 李智傑
      對於西北太平洋地區而言,熱帶氣旋是極具威脅性的天氣系統,常造成財物損失及危害生命安全;因此,增進對於熱帶氣旋的研究是非常重要的。近年來,關於全球暖化的議題,也逐漸受到重視。   而過去的研究大多提升模式內的二氧化碳濃度來模擬暖化的環境,在本次研究中則是利用Coupled Model Intercomparison Project Phase 5(CMIP5)的氣候模式資料作為初始場,並透過International Pacific Research Center的regional climate model作降尺度模擬。首先,會利用歐洲中長期預報中心所提供之30年再分析資料進行模式評估。結果顯示,模式有將環境場再現的能力,且熱帶氣旋的個數及生成位置都能有與觀測相似的結果。   接著,透過Root mean square error挑選出CMIP5中與實際觀測較相似的NCAR Community Climate System Model version 4 (CCSM4)模式結果對於兩組情境進行降尺度模擬,藉此比較出氣候變遷的差異。環境暖化的情境下,大氣底層顯著的增溫造成季節環流的改變,也使得雨量趨於集中在熱帶對流區。在未來熱帶氣旋雖然主要的生成位置變化不大;但在主要生成月7-10月平均生成個數則有顯著增加。在暖化情境下,熱帶氣旋數量上有增加的趨勢,而最大強度在20 m/s以下的熱帶氣旋數量上變化不大,但其他強度的熱帶氣旋數量上都有明顯增加的情形。由於高強度的熱帶氣旋增加,也使得熱帶氣旋所能挾帶的水氣增加,造成在未來熱帶氣旋所伴隨的雨勢也會有所增強。
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    使用大尺度環境因子預報熱帶氣旋生成之特性研究
    (2012) 陳建蒲; Jian-Pu Chen
    自然災害中颱風造成的人員傷亡和經濟損失影響甚大,在全球氣候暖化下熱帶氣旋如何改變,一直以來都是備受廣泛討論的問題。近年來,許多研究對於熱帶氣旋主要發展區域,利用動力模式來作出颱風季節預報。 利用全球模式和區域模式模擬熱帶氣旋通常利用客觀的方法在熱帶區域偵測出類似熱帶氣旋的渦旋和渦旋的演變。不過,受到解析度的關係,模擬出的渦旋強度無法與實際觀測的相比,且就算模式解析度達到幾十公里,氣旋中心內的複雜的動力機制也無法得到完善的解釋。故另一種方法是研究大尺度環境場與實際觀測颱風個數之間的關係,發展出大尺度環境場與熱帶氣旋生成相關的潛在生成指數,則可以簡單的利用模式模擬出的環境場作颱風季節預報。 本篇研究目的是使用不同的熱帶氣旋潛在生成指數來比較季節預報上的可行性,並使用不同的熱帶氣旋潛在生成指數應用在ECHAM4和ECHAM5全球模式。以季節循環、空間分佈、年際變化來探討模式的模擬的能力,也分析各項環境條件對於熱帶氣旋生成的影響。
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    兩類型聖嬰對西北太平洋氣旋活動影響之模擬
    (2014) 張雅惠; Ya-Hui Chang
    許多研究中發現在熱帶太平洋上,有兩種不同類型的聖嬰-南方振盪(El Niño-Southern Oscillation, ENSO)事件,並且在近年來吸引了不少相關主題的研究和熱烈的討論。在這些研究當中,也重新的審視了聖嬰-南方振盪所造成的影響,探討東太平洋聖嬰(EP El Niño)及中太平洋聖嬰(CP El Niño)對於全球氣候影響的差異。而在我們分析觀測資料的結果中同樣發現,在兩類聖嬰事件中,不同的海表面異常增溫位置,會造成大尺度環境有不同的反應,而其不同距平的分布差異,會進而影響西北太平洋熱帶氣旋活動頻率的距平分布。 本篇研究的目標為根據在近幾十年有限觀測資料下定義出的事件中,檢驗模式重現在兩類El Niño下環境場以及熱帶氣旋活動的能力。研究中以觀測及合成之典型EP El Niño、CP El Niño事件和氣候平均之海表面溫度,作為驅動馬克斯-普朗克研究室發展的全球模式(Max Plank Institute global climate model, ECHAM5)之邊界條件,並且同時與ECHAM5 AMIP-type長期模擬結果下的合成EP El Niño和CP El Niño 事件做比較。從西北太平洋熱帶氣旋活動模擬結果的分析中,我們發現CP El Niño事件下,有較好的模擬表現,而在EP El Niño事件的模擬下,則是在西北太平洋西北象限會產生偏差。此外,從模擬的結果中也可以發現,模式大致上可以掌握住在兩類型聖嬰現象下,主要的大尺度環流場距平特徵。