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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    颱風引起海洋中尺度渦之動力過程
    (2023) 賀華; Ho, Hua
    過去有部分關於颱風對預先存在的中尺度渦構成影響之相關文獻,卻鮮少探討當海洋為中性環境時,由於颱風通過所引起之海洋中尺度氣漩渦 (Cyclonic Ocean Eddy, COE)。本研究透過比對1995年到2020年之颱風最佳路徑資料 (Best track) 以及中尺度渦漩軌跡圖集 (Mesoscale Eddy Trajectory Atlas),找出在西北太平洋中,歷年來颱風經過後由中性環境構成COE幅度變化最大的三個範例進行分析,此三例分別為1997年的Rosie、2009年的Nida以及2011年的Ma-on颱風。我們利用區域海洋模擬系統模式 (Regional Ocean Modeling System, ROMS) 對三個例子進行背景環境重建模擬和理想實驗,以還原颱風當下的海洋狀態,並通過設計實驗去確認COE是否為颱風所致。實驗結果顯示在颱風Rosie期間的COE生成係由當時海洋環境與颱風共同作用下的結果,Nida期間的COE則為颱風主導所致,Ma-on期間之COE為海洋環境所主導生成。在此之中特別針對由Nida颱風所生成的COE去進行更進一步的分析,探討其生成過程之動力機制。Nida颱風在生成COE時行進速度緩慢 (1.5216m⁄s) 小於當時海洋的第一斜壓模相位速度 (2.4534m⁄s),在緩慢移動的情況下使表層海水幅散,導致海表高度下降,同時引起艾克曼抽汲 (Ekman pumping),而海表高度下降使海水趨向地轉平衡,導致COE的生成。本研究也針對其生成過程進行能量計算,同樣顯示了相同的結果,在颱風駐留時強大的風力擾動上層海洋,使動能快速上升,並帶動艾克曼抽汲,強大的湧升流使等密度線傾斜,因此動能漸漸轉變為勢能,在颱風過後動能與勢能漸漸趨於平衡,也意味著COE的穩定。另外,透過渦度方程進行收支分析,分析顯示除了地轉平衡所帶來的正渦度以外,湧升以及平流造成的傾斜項也是增加相對渦度促使COE形成的主因之一。
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    南海渦漩、暖流及颱風溫降之數值模擬與動力解釋
    (2010) 江紫綾; Chiang, Tzu-Ling
    本研究使用一個南海區域的數值模式(South China Sea model)模擬向西移動的中尺度渦漩行為、冬季之南海暖流(South China Sea Warm Current)及颱風造成的海表面溫降,並解釋這些現象的動力過程與形成機制。由南海模式之海表面高度距平值顯示,起源於呂宋海峽附近之中尺度渦漩脫離後會向西移動,進而影響南海北部的水文及環流。此渦漩脫離的週期在冬天較短為40~50天,夏天較長為80~120天,此與黑潮入侵之季節性變化有關。南海模式也能成功地模擬出南海暖流。經由多個數值試驗得知,黑潮的存在並不會影響南海暖流的形成與否。冬季時東北季風的間歇性減弱(wind relexation),才是南海暖流產生的主要原因。也就是說,東北季風時期,海水會在東京灣(Gulf of Tonkin)岸邊堆積,使得海平面升高,待東北季風減弱後,海水回流進而形成南海暖流。我們也利用模式重新確認了暖流的發源處是在東京灣,而非過去所認為的海南島東南方。南海模式亦成功模擬了2000年夏季啟德颱風(Kai-Tak)在南海北部所造成的強烈海表面溫降。並利用數值試驗得知:湧升及垂直混合機制各自所占的表面降溫比例分別為62%與31%。啟德颱風能夠造成如此強烈之表面溫降原因為:一、颱風來臨前有異常淺的溫躍層存在,所以次表層的冷水較容易被帶到表面;二、颱風本身之移動速率較慢,因此由颱風引起之湧升效應更為強烈。
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    臺灣東部外海氣旋渦引起黑潮截斷之研究
    (2019) 劉宗銘; Liu, Tsung-Ming
    本研究探討氣旋渦西移至臺灣東部外海,撞擊黑潮後,對黑潮造成的影響。研究結果顯示,在研究期間 (1993年1月至2016年4月),衛星高度計資料指出,氣旋渦西移至臺灣東部外海 (123°E) 共發生18次,並且其中8次發生後有伴隨黑潮入侵呂宋海峽事件。氣旋渦西移路徑大致可以分3種:(1) 從呂宋島東側往西北移動(18°N~20°N) (2)從呂宋海峽東側向西移(20°N~22°N) (3)從臺灣東部外海西移(22°N~23°N)。本研究針對第三種氣旋渦移動路徑:從臺灣東部外海西移的氣旋渦事件進一步分析,發現當氣旋渦西移至123°E時,臺灣東部外海的黑潮受到氣旋渦影響,導致黑潮向北的流速減弱,隨後在黑潮上游處發生黑潮入侵呂宋海峽事件,並在臺灣西南產生順時針渦流。另一部份黑潮則向東沿著氣旋渦以逆時針方向向北流動,與Kuo& Chern (2011)有相同的結果。氣旋渦由黑潮東邊向西傳遞時,向西移動到經度123°E氣旋渦強度就會開始減弱,可能是受到黑潮北向流的影響而減弱並往北移,與Liang et al. (2003)所定義的黑潮東邊邊界123°E相符合。進一步用ROMS模式(Regional Ocean Modeling System)模擬,也同樣發現氣旋渦西移到臺灣東岸撞擊黑潮後,臺灣東岸的黑潮流速減弱,且發現黑潮上游有入侵呂宋海峽的現象,在臺灣西南也發現一順時針渦流產生。由ROMS模式結果輸出的地轉流場,計算呂宋海峽區域內的渦度情形,發現當氣旋渦碰撞黑潮時,渦度值從低值有顯著增加的現象發生,為黑潮入侵呂宋海峽所造成。進一步藉由渦度變化來解釋黑潮入侵呂宋海峽現象,當氣旋渦西移撞擊黑潮,導致臺灣東岸的黑潮向北流速減弱,進而造成呂宋海峽東側的黑潮流速減弱,使得呂宋海峽區域的渦度產生改變(正渦變小),為了維持區域內渦度守恆,因此黑潮向西轉而入侵呂宋海峽(正渦增加)。