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 使用數值模擬深入了解颱風引起臺灣東北海域降溫(2023) 吳欣茹; Wu, Hsin-Ju夏季颱風通過後，多次在臺灣東北角龍洞外海引起海表溫下降。2001~2020年18個第5類颱風中有3個颱風路徑十分相似，分別是2001年的尤特(Utor)、2008年的如麗(Nuri)和2008年的哈格比(Hagupit)。然而透過龍洞浮標海表溫資料觀察發現這3個颱風對龍洞海域造成的降溫幅度卻差異甚大，尤特颱風期間下降最多達8.8℃，如麗期間降溫為2.7℃，而哈格比期間海表溫下降幅度僅1.4℃。前人文獻指出，臺灣周遭海域颱風引起之海表降溫與颱風行進軌跡間有良好之關係，為了進一步釐清為何相近軌跡之颱風卻引起近岸海表溫降有如此顯著之差異，本研究使用區域海洋模擬系統模式(Regional Ocean Modeling System, ROMS)，重建此三相近軌跡颱風個別引起之上層海洋響應。同時，為了瞭解潮汐可能對颱風引起降溫過程造成之影響，本研究於數值實驗中亦納入了潮汐作用。透過實驗設計以及熱收支守恆方程診斷分析，探討各物理過程對三個颱風期間海表降溫所造成之影響。模擬結果顯示在尤特颱風期間，東海黑潮入侵最為顯著，亦驅動較強的次層冷水抬升，進而導致較大幅度的海表溫降，如麗東海黑潮入侵幅度最小，次層冷水抬升較不明顯，海表溫降幅度亦較弱，表東海黑潮入侵在近岸海表溫降中扮演著重要的角色，而模擬在納入潮汐效應會強化冷卻響應，並使其更接近真實情況。這三個相似路徑和強度的颱風在臺灣東北海域引起不同的區域風，尤特期間龍洞海域出現強東北風，為三者之中最有利於東海黑潮入侵之風力條件，此與颱風半徑有關。另外，從理想實驗可以得知區域風為主要驅動東海黑潮入侵的因素，海洋的部分初始場對降溫影響較小，潮時則影響較為明顯。熱收支分析結果顯示，三個颱風降溫過程溫度變化主要是受到垂直平流項影響，而潮餘流則會透過垂直平流項強化近表層的冷卻響應。最後，當颱風移動至南海時，流向轉為西北，進而造成臺灣海峽流速增加，流速快且溫暖的臺灣海峽流流經龍洞海域，使海表水溫回復。Item 台灣周邊海域海流之數值研究(2008) 辛宜佳; Yi-Chia HsinA multiple grid-size nesting ocean model system is developed in this work to perform studies on the variations of the flow in the Taiwan Strait and the Kuroshio east of Taiwan. The transport in the Taiwan Strait is studied using the East Asian Marginal Seas (EAMS) model. Three model experiments using different wind data sets (ERA40, NCEP Reanalysis version 2, and QuikSCAT/NCEP blend wind) were performed. Model experiments suggested that the best simulation is achieved when the model is driven by the QuikSCAT/NCEP blend wind forcing. Involving the strong wintertime southward flow events in the Taiwan Strait, the annual averaged modeled transports through the Taiwan Strait is 1.09 Sv (1 Sv=106 m3/s). The result suggests that shipboard Acoustic Doppler Current Profiler (sb-ADCP) observations are biased toward estimates in summer and fair weather since bad weather during the winter northeast monsoon often prevents seagoing observations. Linear regression lines are also proposed to give simple relations between transport and wind stress for roughly evaluating the transport through a known wind stress value. The spatial and temporal variations of the Kuroshio east of Taiwan are investigated using model outputs, surface drifter trajectories, satellite-based altimetric data, and wind data. From the simulation of the EAMS model over a span of 24 years from 1982 to 2005, the variability of the Kuroshio east of Taiwan is studied in detail. Between 22 and 25°N, the mean state and variability of the Kuroshio, such as the two paths observed in the trajectories of surface drifters southeast of Taiwan and the branching of the Kuroshio northeast of Taiwan, are well reproduced by the model. Southeast of Taiwan, the Kuroshio is mostly in the top 300 m in the inshore path but extends to 600 m in the offshore path. Northeast of Taiwan, the Kuroshio follows the shelf edge in the East China Sea, but sometimes branches along a path south of the Ryukyu Islands. The latter path often meanders southward, and a significant portion of the Kuroshio transport may be diverted to this path. The Kuroshio extends from the coast to 123°E ~ 123.5°E between 22°N ~ 25°N with currents reaching a depth of 1000 m at some latitudes. The Kuroshio transports averaged over five sections east of Taiwan are 28.4 ± 5.0 Sv and 32.7 ± 4.4 Sv with and without the contribution from the countercurrent, respectively. Using satellite data and the Seas Around Taiwan (SAT) model simulation, the intra-seasonal variation of the Kuroshio southeast of Taiwan is further studied. Superimposed with the main stream of the Kuroshio, two intra-seasonal signals longer than 2 weeks are revealed in the study region, 20 ~ 30 days and 40 ~ 90 days. The variation of 20 ~ 30 days is only significant between Taiwan and the Lan-Yu Island. Amechanism is proposed to describe how the wind stress curl in the northeastern South China Sea modulates the circulation southeast of Taiwan on this timescale. The fluctuation with a longer period of 40 ~ 90 days is resulted from the westward propagating eddies.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 台灣東北海域之模式流場分析(2005) 盧鴻復; Hung-Fu Lu摘要 黑潮是北太平洋最為重要的洋流之一，北赤道流西流碰到陸地後，向北流的一支稱為黑潮，途經菲律賓東岸、呂宋海峽與台灣東部海岸向北方流動，持續輸送具有高溫高鹽特性之熱帶海水至中高緯度地區。當黑潮行至台灣東北部海域時，由於受到呈東西走向之東海陸棚邊緣地形影響，迫使黑潮主軸從向北流動轉變成為向東流動。此處的地形十分複雜，黑潮經台灣東部數千米的水深而來，到達宜蘭外海時先跨越過數百米深之宜蘭海脊，再進入深達兩千米之沖繩海槽南端，之後便遭遇200米高聳之東海陸棚而被迫轉向。過去的觀測發現，在此黑潮轉折處之上層有時會有產生一低溫冷水區域。根據前人的研究，在這個區域裡，冷水團的來源是湧升上至表層的次表層黑潮水，且整層海水都呈現氣旋式的渦漩。表層的反時針冷渦具有季節性的變化，其變化的主要的原因來自於相對應週期的黑潮東西向擺動。 受到冬季海上作業困難的影響，該區域冬季的觀測資料目前所得有限，因此，本研究使用時間與空間四維之數值模式資料來對此海域的流況進行深入之分析與瞭解。我們使用普林斯頓海洋模式（Princeton Ocean Model，POM） 作為基礎，建構了一個範圍在110.5°E到126°E、13.5°N到28°N，空間水平解析度達 1/20° 的北南海數值模式 （Northern South China Sea Model），並利用這個模式來對台灣東北海域小尺度的海洋運動進行模擬。北南海模式運用巢狀箝合的方法，使用大範圍模式 （East Asian Marginal Seas Model） 的模擬結果作為初始與邊界條件，再以北南海模式的模擬結果來分析台灣東北部海域1999-2003年的水文與流場。 北南海模式成功地重建了台灣東北海域的流場與水文狀況。模式模擬的黑潮入侵東海陸棚現象、台灣海峽出口的海流以及東海陸棚上的流場等，都與過去觀測的結果相當一致，本研究也進一步利用模式資料在時空分布上的連續性優點來探討該海域季節內變化的因子。經過檢視與分析模式輸出的結果，發現在冬季某些時間該海域表層仍然有冷渦反時針流場的出現。為了排除季節性變化的影響，利用調和分析的方法進行去除365天的週期變化，再以EOF進行分析表層20公尺的海水溫度後，得到約30天的季節內變化週期，這個變化週期與黑潮東西向擺動的週期相當接近 （也約在30天左右），因此台灣東北冷渦的表層流場除了文獻所提到的季節性變化週期以外，其季節內變化週期應為30天左右，且其季節內流場的變化也應是受黑潮的季內擺動週期所影響。