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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    空氣汙染對於台灣北部午後對流影響之分析與模擬研究
    (2022) 楊謹瑜; Yang, Jin-Yu
    人為活動產生的污染可能是造成極端天氣現象加劇的因子之一,而風向、洋流和降雨量的變動都會導致全球各地天氣型態的改變,其中又以人為排放的溫室效應氣體與懸浮微粒為最主要因子,因此懸浮微粒不僅會對人類健康造成危害,也會對環境產生影響。其中空氣中的懸浮微粒(如空氣汙染物:PM2.5 以及 PM10)會透過輻射作用以及雲微物理效應來改變雲的生命週期抑或是降水分布的變化,但迄今為止對於空氣汙染物增加會導致降水如何改變的估計仍有非常大的不確定性。因此本研究藉由中央氣象局的地面觀測資料與衛星資料來挑選出 2016 年至 2019 年台灣雨季:6 月到 9 月的午後對流個案與無降雨個案,接著再整合行政院環保署的空氣品質監測數據來計算個案期間降水量與空氣汙染物的相關性分析。深入研究不同時間段、不同濃度對於日累積降水量、降水強度與降水總時長的相關係數。最後使用日本名古屋大學所發展的雲解析風暴模式(Cloud-Resolving Storm simulator,以下簡稱為 CReSS)來進行不同粒子濃度的模擬。 分析結果顯示,PM2.5 在午後對流個案的空污粒子當日逐時之分布較為收斂,且粒子濃度的最大值落在當地時間中午 12 點到 13 點之間,整體分布為鐘形曲線,降水前會累積到最大值,降水後則有快速下降的趨勢,而 PM10 因為粒子粒徑尺寸大,被雨水沖刷的程度也更大,因此有更顯著的下降趨勢;無降雨個案除了分布較為發散之外,粒子濃度的最大值落在當地時間下午13 點到 14點之間,達到最大值濃度的時間較午後對流個案晚 1 個小時,其不同個案之間在凌晨與夜晚兩個極端值會有更大的差異性,顯示出午後對流個案比起無降雨個案,懸浮微粒的變化更有規律性。PM2.5 以及 PM10 對於降水量的相關性檢定統計結果有三個重要發現:(一)上午 0000-1000 LST 空污粒子濃度最小值,會影響午後對流的降水強度,兩者的相關係數為 0.48。(二)1100-1500 LST 空污粒子濃度最大值,則會影響午後對流當日降水總時長,兩者的相關係數為 0.473。(三)最小值與最大值之間的升幅變化,會影響午後對流的降水總時長,兩者的相關係數為 0.564。 最後 CReSS 模擬結果與上述統計結果的第一點及第二點相符,整體而言,本研究能夠透過統計與模擬的方式來知悉兩個空氣汙染物與雲微物理作用的重要機制:當雲凝結顆粒數愈少時,微粒能夠抑制毛毛雨現象的程度愈明顯;當顆粒數愈多時,微粒能夠使雲的生命週期愈持久。
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    雲模式對台灣梅雨降水系統雲微物理特徵模擬能力之評估研究
    (2021) 藍于堯; Lan, Yu-Yao
    本研究於2008年西南氣流觀測與豪雨實驗(Southwest Monsoon Experiment, SoWMEX)期間,選取三個伴隨梅雨鋒面不同類型的強降雨事件進行模擬研究,以評估模式對其動力結構與雲微物理特徵的模擬能力。此三個不同綜觀條件下的個案為:(一) IOP(intensive observing period)-8:6月14日的鋒前颮線(Pre-Frontal Squall Line, PFSL)、(二)6月16日伴隨西南氣流的中尺度對流系統(Southwesterly monsoon Mesocale Convective System, SWMCS)以及(三) IOP-3:5月31日的鋒面對流。利用S-POL(S-band polarimetric Doppler radar system)偏極化雷達觀測資料所獲得的雲微物理資訊,以及使用日本名古屋大學太空地球環境研究所開發的雲解析風暴模式(Cloud-Resolving Storm Simulator, CReSS)3.4.2版進行1公里高解析度模擬進行比較。IOP-8 PFSL是在不穩定綜觀環境下,由華東地區的梅雨鋒面所觸發的,個案於6月14日自西向東移向臺灣,形成東北-西南走向的線狀雨帶。SWMCS則於6月16日在臺灣南部海面、沿海地區發展,在南海北部的不穩定環境,有利SWMCS的維持與發展。IOP-3的鋒面對流個案是受到梅雨鋒面南下影響,西南部迎風面山坡在下午發生了局部性強降雨。中層環境暖濕、西南氣流在中央山脈被地形強迫舉升,提供局部強降水發展所需的條件。模擬實驗結果顯示,CReSS模式針對三個降水系統的高解析度模擬中,在時間和空間尺度上,均有合理的模擬出降水系統的發展與演變。模式可模擬出PFSL內狹長的回波分佈特徵與其強對流結構,和SWMCS在臺灣西南部陸地以及海域消長的大範圍零散對流胞的發展。另外,可以模擬出小尺度的鋒面對流胞的生命週期與強度,甚至是模擬出對流胞之間的合併過程。整體來說,在三個個案中,模式皆有合理的模擬出融解層下方雨水區域與融解層上方的軟雹與雨水混相區域。三個個案所模擬的冰晶區域、雪區域與觀測相比,其分佈位置也屬合理。但也發現到,模式在模擬強對流時,其軟雹區域都比觀測範圍還要更大,整體來說,雖然三個個案模擬中的軟雹區域都較觀測要來的廣,但在對流強度與軟雹發展區域的相關性,則與觀測的特性一致。