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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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 颱風數量年際變化之模擬與機制探討──WRF30公里解析度區域氣候模式(2013) 蔡孟光; TSAI, Meng-Kuang本研究目的在探討，西北太平洋地區颱風數量之年際變化。經由計算海表面溫度與颱風數量間之相關係數發現，西北太平洋颱風數量之年際變化與Niño3.4海溫相關不大。但與東北太平洋及北印度洋海溫之間，分別存在高度正相關與高度負相關。由NCEP觀測資料分析結果發現，颱風不活躍年季風槽及低層正渦度減弱，副熱帶高壓增強，在西北太平洋形成不利於颱風生成的環境。 本研究進一步使用Weather Research and Forecasting (WRF)區域氣候模式，30公里水平解析度，設計NWP(105°E-180°，0°-40°N)、NP(105°E-120°W，5°S-45°N)及IOP(45°E-185°W，20°S-40°N)三組不同範圍之模擬實驗，針對2000-2010年夏、秋兩季進行區域氣候模擬，以討論中、東太平洋及印度洋海陸效應與青藏高原對於西北太平洋颱風數量年際變化之影響。三組模擬實驗皆能掌握季風槽與副熱帶高壓等大尺度環流之主要氣候特徵。NWP實驗與NP實驗模擬中，季風槽與低層正渦度模擬過強，颱風模擬數量較觀測偏多。雖然兩者在大尺度環流場與颱風數量之氣候模擬結果相似，NP在颱風數量年際變化的模擬較NWP佳，表示中、東太平洋海溫是影響颱風數量的重要因素之一。然而包含印度洋的IOP實驗，能更有效改善氣候場與颱風數量年際變化之模擬能力，在季風槽強度與颱風數量年際變化模擬結果與觀測較為接近。此結果顯示，印度洋海溫、海陸效應與青藏高原，對於颱風數量年際變化之影響較中、東太平洋更為關鍵。 本研究進一步選取颱風數量最少、印度洋較暖的2010年，進行北印度洋增溫與北印度洋加倍增溫，五組成員之系集模擬實驗，探討北印度洋增溫影響颱風數量變化之相關機制。結果顯示，2010年當北印度洋較暖，但海陸溫差增大，故並非使季風槽減弱的主要因素。而可能透過Kelvin wave東傳，並在西北太平洋地區產生低層反氣旋式環流與負渦度距平，形成不利於颱風生成之大尺度環境。此外，2010年在西北太平洋海溫正距平的狀況下，北印度洋海溫的增暖所伴隨的東風距平，抵消氣候盛行之西風使風速減弱，將造成西北太平洋地區海洋提供大氣之潛熱通量減少，產生不利於颱風生成的條件。此應為印度洋增暖與西北太平洋颱風數量遙相關的重要因素之一。Item 尺度交互作用於秋季熱帶氣旋年際變化之影響(2011) 李庭慧; Ting-Hui Lee過去有許多研究顯示，夏季的熱帶氣旋會受到不同尺度的系統所影響而有明顯的年際變化，如聖嬰現象、季內振盪等。然而較少研究針對秋季熱帶氣旋進行討論。本研究將使用三維綜觀尺度擾動動能方程，來探討西北太平洋地區，秋季綜觀尺度擾動的能量收支，在年際變化上的差異。本研究將此方程的擾動部分分為綜觀尺度擾動(10天以下)以及季內振盪(10-90天)兩部分，因此可以進一步探討平均流及季內振盪與綜觀尺度擾動之交互作用。 利用累積氣旋能量，定義出年際變化的活躍期與非活躍期，並做能量的合成分析，探討兩時期能量轉換之差異。研究結果發現在活躍期時，正壓能量轉換與斜壓能量轉換皆有向東、南延伸的情形。正壓能量轉換項包含平均流與綜觀尺度擾動之交互作用，以及季內振盪與綜觀尺度擾動之交互作用。由於在西北太平洋地區有東北-西南走向之綜觀尺度擾動，且該波列呈西北-東南走向，故有利於綜觀尺度擾動從大尺度環境場擷取能量。另外，該區也存在一異常氣旋式風切距平、異常季內振盪的氣旋事風切距平以及異常西風噴流距平，故有利於平均流場與季內振盪將能量轉換給綜關尺度擾動。而對斜壓能量轉換項而言，由於在低層有明顯的海氣交互作用、中高層有較大的潛熱釋放，因此造成活躍期時斜壓能量轉換也增強。 因此可知在活躍期時，正壓與斜壓能量轉換皆增強且向東、南延伸，會有利於颱風在西北太平洋東南側之生成與發展，生成後颱風在海上停留的時間亦較久，故較有機會發展成為較強烈的颱風。Item 東太平洋間熱帶輻合帶的年際與年代際變化(2011) 施明甫; SHIH, MING-FU熱帶海洋地區有許多對流發展，稱為間熱帶輻合帶(Intertropical convergence zone；簡稱ITCZ)。其中的東南太平洋間熱帶輻合帶(Southeast Pacific intertropical convergence zone；簡稱SITCZ)位於東太平洋赤道南方，每年2~4月才會發展對流系統。分析顯示，東太平洋赤道北方的間熱帶輻合帶(簡稱NITCZ)和SITCZ的3~4月強度有年代際變化，由於赤道南方的海表面溫度(Sea surface temperature；簡稱SST)在1982年以後大幅上升，有利對流發展，且也使負值SST南北向梯度加強，導致原本的東南風減弱較多，而使SITCZ的輻合增強。NITCZ則因為對應SST原 本已高，SST略增對於對流強度增強沒有明顯幫助。年際變化方面，本研究先分析El Nino/Southern Oscillation(簡稱ENSO)對ITCZ的影響，發現強聖嬰年時，高SST是影響對流發展的主因。而SITCZ在強反聖嬰年，因為強的SST梯度會使輻合動力機制提前於2月發生，使SITCZ於3~4月能夠顯著發展。另外在研究的分析中也顯示SITCZ區域的SST並非影響SITCZ強度的唯一機制。利用高解析度資料分析，當NITCZ區域的SST在北半球冬季及春季較高時，3~4月的NITCZ可以維持較強強度，進而利用動力機制壓抑赤道南邊的SITCZ環流，使SITCZ較弱；反之若NITCZ區域的SST在南半球夏季及秋季較低溫時，3~4月的NITCZ則會明顯減弱，動力機制壓抑赤道南邊SITCZ的情形相對不明顯，因此SITCZ會較強。Item 臺灣海峽海流的季節與年際變化(2006) 許群; Chun Hsu摘要 本研究建構了一個高解析度的臺灣海峽模式，並利用此模式來研究海峽流場與溫度場之季節與年際變化。模式的初始條件及邊界條件是使用東亞邊緣海模式之輸出結果，水平的網格配置則使用正交曲線座標，模式解析度在海峽內部約3公里向外逐漸遞減至10公里。 臺灣海峽模式之輸出場與現有的觀測資料比對結果相當一致，可以重建臺灣海峽時空變化的特性。就季節變化而言，風向季節性的轉變對於臺灣海峽有顯著的影響；盛行西南季風的夏季時，海峽流場以北向海流為主，並在彰雲隆起一帶出現上下分層的流場結構。此外，在海峽西部及臺灣灘一帶，有湧升流所造成的低溫區出現。冬季時風場轉為東北風，隨風南下的低溫海水與經海峽凹陷地形北上的溫暖海水在烏坵凹陷一帶相遇，並在海峽北部與中部分別形成U型及順時鐘的環流型態；而溫度場則是呈現南暖北冷的分布狀況。另外，在東北風盛行的冬季，海峽流場對於東北增強事件，也會有相對應的反應歷程。 就年際變化而言，在2001 ~2003年間的夏季，臺灣海峽西南風場強度以2003年為最強，在此風場的帶動下，海峽西北方低溫區的範圍與強度呈現三年中最明顯的一次。在2002/2003 年ENSO發生的冬季，其東北風較正常年減弱，而使得海峽內部南向傳輸較正常年減弱，此時南向的冷水勢力退縮，而北上的暖水勢力增強，這兩股勢力的消長，因而讓海峽溫度場分布與正常年有所不同。整體而言，風場強度及風向之改變對於臺灣海峽流場與溫度場的變化型態有密切關係，流場與溫度場之季節或是年際變化都直接受到風場的影響。Item 西北太平洋-東亞地區 降雨之季節至年際變化(2005) 黃立凡; Li-Fan Hunag本研究將西北太平洋－東亞地區的降雨分為春雨期、梅雨期、西北太平洋夏季季風雨期、秋雨期以及冬雨期，對各降雨期降雨的主要機制以及水氣的主要來源分別做了探討。西北太平洋－東亞地區的濕季包括：5月底到7月中典型南北溫差造成的梅雨期；7月中到9月底海洋上的西北太平洋夏季季風雨期。梅雨期鋒面降雨水氣的主要來源為，夏季季風環流的西南風與副熱帶高壓的東南風輻合，提供了水氣給鋒面系統；南邊海上降雨系統主要為高海溫透過地表熱量通量的傳送，增加進入大氣的淨能（Fnet）而產生的對流為水氣主要來源。在西北太平洋夏季季風雨期，水氣的主要來源為和高海溫相關的Fnet所引起的對流系統。此季風系統造成季風槽的向東延伸，使副熱帶高壓北移，副高的下沉氣流抑制了北邊梅雨鋒面對流的發展，故此時北邊梅雨鋒面已減弱而消失。西北太平洋－東亞地區的乾季即為冬雨期，此時期大環境被強勁的東北風所影響，空氣乾冷，水氣的主要來源是北方的冷空氣和南方的暖空氣相遇，造成暖空氣的抬升而產生降雨。介於濕季與乾季間的過渡時期：9月底到11月中旬為濕季過渡到乾季的秋雨期；3月初到5月中為乾季過渡到濕季的春雨期。秋雨期降雨所需水氣的主要來源為高海溫所引起的熱帶對流，但此時北方已受東北風影響，大氣環境已經不利於降雨。當北方伴隨鋒面的冷空氣南下時，會抑制對流系統北緣對流的發展，使在北緯20度以北地區的降雨減少。春雨期大氣環境已經開始有利降雨，但相對於秋雨期而言，海溫偏冷不利於對流發生，春雨期水氣的主要來源為南方傳送過來的濕平流，此濕平流為伴隨向西延伸的太平洋副高所產生的。 在年際變化部份，ENSO為影響西北太平洋－東亞地區最強的年際變化現象，在ENSO發生期間，春雨期、秋雨期以及西北太平洋夏季季風雨期降雨有明顯變化。El Nio（La Nia）發展年（year 0），西北太平洋地區的海溫偏低（高），減弱（增強）了熱帶對流，造成秋雨期降雨減少（增加）。El Nio（La Nia）消弱年（year 1），西北太平洋上所產生的反氣旋（氣旋）距平，使南方帶來的水氣增加（減少），造成春雨期降雨增加（減少）。El Nio在發展年與消弱年對於西北太平洋夏季季風區的影響是相反的，這樣的雙年變化（biennial variation）包括降雨、850毫巴的重力位高度場、海溫、風速風向以及Fnet都可以看到這樣相反的變化情形。El Nio year 0（year 1）在西北太平洋氣旋（反氣旋）距平的影響之下，使得西北太平洋夏季季風區的風速增強（減弱），使得蒸發量增加（減少），進而造成由Fnet所引起的上升（下沉）運動，造成西北太平洋夏季季風雨期的降雨是增加（減少），此時海溫並不如我們預期的對降雨有正回饋的貢獻。