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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    梅雨季西南氣流氣候平均與個案之數值研究
    (2010) 洪玉秀; Yu-Hsiu Hung
    春末夏初之梅雨期為東亞獨特天氣與氣候,西南季風約於5月肇始,並由熱帶地區挾帶豐沛的水氣從孟加拉灣經南海北部傳送至台灣,較強的西南氣流往往導致台灣西南部出現可觀的降水量。   本文主要分成二部分討論台灣梅雨季西南氣流,第一部份利用National Centers for Environmental Predication (NCEP) reanalysis的資料將1948~2006年間5、6月西南氣流發生時期,以台灣西南方之降水量分成有降水與無降水類型,及以降水分布位置分成北、中和南區降水類型,並使用合成分析法(composite analysis)求取台灣西南方強西南氣流發生時各層的平均氣象場,並討論各類型綜觀天氣系統的差異;第二部份選定2008年6月16日強西南氣流有降水個案及2009年6月27日強西南氣流無降水個案,以WRF模式進行中尺度數值模擬,分析強西南氣流影響下,有、無降水之天氣系統相異之處,並與合成分析之結果進行比較。   由59年的合成分析中,可發現西南氣流影響下之有降水類型與南區降水類型相似,台灣西南方低層都具備暖濕水氣與環境高不穩定度之有利雲系發展之條件。西南氣流影響下之無降水類型與北區降水類型相似,皆由於太平洋高壓西伸,使梅雨鋒面雲系北抬,台灣西南方為乾燥下沉的空氣,不利雲雨生成,但孟加拉灣往南海的水氣傳送於各類型則略有不同;此外,造成南、北降水位置不同之梅雨鋒面分別有弱、強斜壓的特性,弱斜壓性鋒面需要較多的水氣提供雲系發展,而強斜壓性鋒面雲系主要可透過本身的動力機制維持。   針對中尺度之個案模擬結果分析,強西南風增強並持續期間,中國華南上空存在一局部低壓,其氣旋式環流加強西南風風速(≧ 12.5 m s-1)吹往台灣;2008年有降水個案中,台灣西南方低層(1000和850 hPa)之水氣由南和西南方而來,對流雲系不斷於海面上生成並往台南、高雄移入,造成可觀的降水量,而對流雲系南方為強西南風區之北緣,帶來潮濕的空氣;反觀2009年無降水個案,台灣西南方低層之空氣來自於東南與西南方,由東南方帶來的為太平洋高壓之下沉且乾燥的空氣,不利雲雨生成,而強西南風區的南緣位於台灣西南方處。其強風區之分佈位置相似於有降水個案後期因太平洋高壓西伸,強風軸北移的情形,但無降水個案中之台灣西南方的風速並未因此而減弱,而是受到華南局部低壓強度較強且滯留時間久,使得強西南風風速得以維持。
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    2006年6月9日豪雨個案之模擬分析
    (2008) 梁育儒
    2006年6月8日至6月11日梅雨鋒面滯留於台灣地區,在6月9日帶來大量的降水,造成中南部地區有嚴重的水災以及造成許多農作物的損失。為了解造成豪雨的原因以及鋒面滯留、北退的情況,我們使用WRF模式模擬此個案,分為兩個部份,第一部分初始時間為2006年6月8日0600 UTC(Run1),分析鋒面降水、滯留、北退的情形。第二部分初始時間為2006年6月9日1200 UTC(Run2),分析鋒面消散的過程。 從綜觀環境、水平風場、台灣東西兩側鋒面結構以及西南氣流的垂直剖面、加上風場和氣壓場隨時間的變化等獲得結論如下:造成強降水的原因有低層輻合高層輻散、西南氣流帶來暖濕的水氣,加上鋒前屬於對流不穩定區,當鋒面南移激發對流的產生,因而在9日上午於中部地區造成豪雨。而在鋒面北退期間,西北風分量減弱,即東南風分量增強而使得鋒面有短暫北退的情形。到了對流後期時,由於低層噴流(LLJ)東移,鋒面也移至南部地區,而使得降水多集中在南部,直到LLJ減弱,南來的水氣減少,供應鋒面輻合所需的水氣下降,因而對流帶逐漸消散。
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    敏督利颱風伴隨西南氣流之數值研究
    (2006) 蕭育琪
    北行颱風敏督利(2004)在離台之後,形成第二波系統性的豪大雨,本文對此波強降水的成因,以WRF模式進行模擬。首先,透過敏感度測試,找出最佳之物理組合為K-F積雲參數法與WSM6雲微物理過程。利用這個組合,我們以NCEP GFS初始場,透過三維資料同化加入觀測資料,進行2004年7月2日12UTC至4日1200UTC的模擬作為控制組。由控制組結果可知,低層西南風持續輸送來自南海地區的潮濕水氣,再加上7月3日1200UTC起,於北緯22至23度間的中層大氣出現西風移入對流胞,成為第二波降水的水氣來源。西南部的低層水氣因形成輻合及受地形抬升,而發生對流降水。 另外,再使用CWB GFS作為模式初始場,透過觀測及模式結果綜合分析2002年雷馬遜(Rammasun)颱風、2003年柯吉拉(Kujira)颱風及蘇迪勒(Soudelor)颱風,和敏督利颱風在通過北緯30度附近時,台灣西南部之環境差異。研究發現,敏督利颱風能符合所有的西南氣流降水因子,包含低層潮濕的西南氣流、西南氣流內環境不穩定、地形抬升使水氣凝結、強西南風、西南氣流內形成正渦度和準滯留(quasi-stationary)的綜觀系統等,再加上其移動路徑與台灣距離最近,且以最長的時間通過北緯30至35度之間,延長迎風面上東北-西南走向的氣壓分布之滯留時間,因此敏督利颱風於離台後形成強烈的第二波系統性降水。根據四颱風個案模擬降水因子之分析顯示,對未來北行颱風進行西南氣流降水因子的分析,能用以預報颱風離台後引發第二波降水的可能性。