地球科學系(含 海洋環境科技研究所)

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本系設立的宗旨,首在養成學生具備地球科學五大學術領域–地質學、大氣科學、海洋科學、天文學和地球物理–充分之本職學能;本系的教育目標,則首重致力培養有志從事地球科學之專精人才,以培育優秀之地球科學研究人才和實務工作的專業人才為主軸,並以培養優良的中學地球科學師資為輔。特別是在國內各地球科學相關系所中,本系是唯一同時涵蓋五大地球科學研究領域,並擁有師範大學在科學教育專業基礎的高等學術機構,此為本系之特色。若志在從事中等學校地科教學,本系亦可提供地科教學知能和教育專業知識,充分培育健全之地球科學師資。

在課程上,為營造更優質的學習與研究環境,本系已適度調整原以師資培育目標為主的舊有課程架構,整合各地球科學次領域之基礎課程,降低本系必、選修課程之比例,大幅減少各次領域之必修課程學分,以增加學生在各次領域課程選修之自由度及彈性,進而充分落實各次領域之專業進階課程。此外本系並積極鼓勵學生,實際參與實驗、撰寫論文、從事專題計畫研究等,以豐富其研究經驗,訓練學生使其具備獨立研究之精神與能力。經由選修本系提供之更多進階專業課程,進而厚植學生之理論基礎、充實其專業背景,並強化其選定目標次領域之學術養成和專業訓練;連同充足的研究經驗,本系學生的未來發展,將更具時代性與面對挑戰時的競爭力,進一步達到「博而精、廣而深」的終極目標。近來本系更積極增聘優秀外籍專任師資,以全英語教學方式授課,期能增加學生之國際觀與國際競爭力。

本系在碩、博士班研究所的教育上,採一系多所之架構,除地球科學研究所外,還包括海洋環境科技研究所。本系研究所的研究重點與發展方向,首在地球科學各領域之深耕與研究發展,並加強各次領域間之跨學門合作,以進一步提升本系之學術研究及國際化,並為本系學生的訓練和學習,提供全面全方位的考量,以訓練學生從容面對多變的世界,因應未來的挑戰。

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    利用環境資料預測地表位移及坡地災害事件
    (2024) 何其恩; Ho, Chi-En
    自1940年代起,隨著全球氣溫逐年升高,災害發生頻率也顯著上升。重大災害事件數從每年約20起增加至每年超過400起,顯示全球均溫上升驅動了更多致災因子,直接反映在災害事件數量上及次生災害之比率。劇烈天氣事件能改變近地表地質特性、觸發地質災害事件如地層下陷、土壤液化、坡地災害等,由於這些地質災害事件可反應在地表變形資料上,如何利用環境資料(包含大氣類、地下水、潮汐等資料)預測地表變形資料(GNSS和地震資料)及坡地災害事件?這幾個問題驅動了我們對「天然災害鏈預測」可行性評估的動機。本研究的主要工作目標為利用長短期記憶模型(LSTM模型)及支持向量迴歸(SVR模型)之演算法,建立地下水位、地表變形及坡地災害之預測模型。首先我們利用2004年至2020年潮州地區兩個自動氣象站所提供的氣溫、雨量、風向、風速,以及目標預測測站之歷史地下水位,預測十二個地下水測站的地下水位,比較LSTM模型和SVR模型的表現,結果顯示,大部分地下水測站的LSTM模型在測試集上的平均決定係數高達0.90。其次,我們應用相同方法,探討2013年至2020年垂直地表變形預測,新加入了氣壓、相對濕度以及潮位資料,發現GNSS測站的LSTM模型在測試集上的平均決定係數達0.94,而更高採樣點率寬頻地震站位移場的平均決定係數達0.89,不同測試皆證實LSTM較SVR模型預測表現更佳。最後,我們以農業部農村發展及水土保持署的坡地災害事件目錄為基礎,評估了不同年份組成的四個資料集。由2010年至2012年的訓練集以及2013年至2014年的測試集組成的資料集表現最佳,顯示了環境資料在坡地災害預測中的潛力,準確率達0.83,精準率為0.95,召回率為0.67。綜合以上, LSTM模型展示了對於時序資料強大的預測能力,並強調了環境資料在地表變形及坡地災害預測中的關鍵作用。本研究並測試六個不同的氣象參數在預測模型之貢獻度,依照重要程度依序如下:氣溫、氣壓、風速、風向、相對濕度、雨量,然而同時考慮此六個氣象參數的模型,其預測效能仍優於單一氣象參數。本研究具體提供了氣象與地質災害間的預測方法論,期能在未來用於近即時警報/預報、並為未來政策制定提供即時參考依據。