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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    遠域颱風對臺灣東北龍洞海域降溫之影響
    (2022) 陳毅睿; Chen, Yi-Rui
    颱風生成於廣大的熱帶海洋上,當其經過海洋時,沿著颱風附近的海表面溫度,會因颱風的經過而有明顯的海表溫下降,並且前人文獻指出颱風造成海表降溫通常發生在颱風行進路徑右側附近( Price, 1981 )。然而,我們通過龍洞氣象浮標過去20年 ( 1998至2017年)的連續觀測資料,發現行經呂宋海峽的遠域颱風多次在遠在颱風軌跡420 km外的龍洞海域造成6 ℃以上的降溫,為了釐清其中的機制,本研究使用區域海洋模擬系統模式 ( Regional Ocean Modeling System, ROMS ),模擬2001年至2018年具備類似路徑之6個颱風案例,分別為2001年的尤特( Utor )、2003年的杜鵑( Dujuan )、2005年的珊瑚( Sanvu )、2011年的南瑪都( Nanmadol )、2013年的天兔( Usagi )及2016年的莫蘭蒂( Meranti );並搭配龍洞潮位站之潮位資料與浮標之海溫資料對模擬進行驗證,系統性分析遠域颱風在龍洞地區造成上層海洋冷卻響應之過程。此外,由於龍洞位於近岸區域,潮汐作用對颱風引起冷卻響應過程可能造成之影響,亦為此研究欲釐清之重點。研究結果顯示,遠域颱風在龍洞引發較為強烈之降溫,主要透過颱風引起臺灣東北海域黑潮入侵之機制,並且,敏感度實驗顯示,臺灣東北海域當地風力為決定黑潮入侵是否形成之關鍵因素。同時,結果亦顯示,在未加入潮汐作用之實驗當中,颱風引起降溫在六個研究範例當中平均較觀測資料弱6.8 °C。在納入潮汐作用後,颱風引起近岸區域降溫趨於強烈,與觀測資料對比,溫度平均差異大幅度縮小至1.0 °C,整體而言,納入潮汐作用後,颱風引起近岸區域降溫之過程模擬獲得系統性改善。最後,透過系統性分析發現,加入潮汐作用主要透過底下機制增強颱風引起上層海洋降溫之過程,包含: (1) 在半個潮汐週期性振盪內會有上升流,因此潮汐作用可以加強上升流的強度,而且潮汐混合會破壞水體分層,提供有利環境供次層冷水上升,加上颱風通過時造成此區的強烈的上層混合和上升流,更容易使冷水抬升至較淺的水層、(2) 潮流與海底地形的交互作用,導致底部水層動能增強且底部應力增大。此外,底部應力也可以驅動額外的底部艾克曼傳輸( Bottom Ekman transport ),弱化底部水體分層,容易產生較強的上升流,進而使颱風通過後造成的海表降溫更強、(3) 龍洞次表層的南向潮餘流引發向下的底部艾克曼流( Bottom Ekman flow ),造成底部向東的艾克曼傳輸( Bottom Ekman transport ),而後因海底地形的關係,在離岸約20公里處產生向上的流,整體構成一逆時針環流,由於該區域上下翻轉流作用,使潮餘溫呈現次層水冷卻而下層水增溫之情形。綜合上述效應,我們建議後續在模擬颱風對近岸上層海洋冷卻響應時,納入潮汐作用可相當程度改善近岸降溫之情形並使之更符合真實之海洋狀態。