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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    季內振盪之海氣耦合模式模擬
    (2007) 鄭安琪
    亞洲地區具有全球最大的季風系統,東亞地區降雨受到夏季季風ㄧ定程度之影響,且季風的肇始與中斷與季內振盪息息相關,因此若能了解季內振盪的生成機制與移行路徑,將有助於對亞洲夏季季風之預報。本研究採用ECHAM5/MPIOM、MIROC3.2(medres)、CNRN、GISS-ER及INM3.0等五個模式比較CGCM與AGCM對ISO的模擬結果,經空間相關係數與均方根誤差之計算後發現,在各個月份對於季內振盪的模擬上,傳統系集平均(ensemble mean)比單一模式模擬為佳,CGCM模擬又比AGCM模擬結果好,其中尤以ECHAM5/MPIOM與MIROC3.2(medres)二個模式表現為優。但各個模式在五、六月份均有模擬變差的現象,此應與五月份亞洲夏季季風肇始有關。 AGCM模式模擬中,無論在孟灣或南海地區,均以渦度場為主要的影響機制,可能是造成模擬季內對流強度過強的因素。而CGCM增加了海氣交互作用,與季內對流相關之地表熱通量產生海溫正距平,此時海表面溫度增高,大氣邊界層之水汽含量也增加,形成有利對流發展之不穩定環境,因邊界條件改變而改善對季內振盪之模擬。而本研究所選取CGCM五個模式中,以MPI模式模擬結果最佳,其次為MIROC3.2(medres)模式,其餘模式模擬ISO不理想的原因除了模式本身物理過程設定外,可能與解析度不同有關。
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    ECHAM4 模式T42系集模擬與T106模擬季內振盪之比較
    (2006) 陳盈靜
    亞洲夏季季風的活躍與暫歇受季內振盪(ISO,Intraseasonal Oscillation)的影響很大,因此若能改善ISO的預報,將有助於亞洲季風之預報。本研究採用ECHAM4 T42及T106(European Centre,Hamburg)模式之日降雨值進行ISO評估。分析結果顯示,ECHAM4 T42模擬,無論是氣候模擬或是各年模擬,至五月份相關係數都下降,到了七、八月回升。五月份模擬變差的時間與對流往北移動的時間相符,而運用ECHAM T106模擬後,可使模擬結果變得更好,但五月份的空間相關係數仍較其他月份低。T42模式透過傳統系集平均,可有效增加模擬結果,無論是氣候模擬或是年際變化,十個模擬之傳統系集平均與五個模擬之傳統系集平均結果相差不多;運用系集模擬之後,無論在在訓練時間(training period)及預報時間(forecast period),系集模擬比單一模擬要好,透過統計回歸模擬又較傳統平均系集模擬佳,且透過統計回歸模擬,五月模擬較其他月份差的現象可獲得改善。 五月份30~60天降雨與赤道東太平洋、印度洋SST呈正相關,與熱帶西太平洋SST有呈負相關;模式對SST年際變化之反應與觀測相似,當東太平洋SST偏暖,西太平洋SST偏冷,在西太平洋地區30~60天振盪位置偏南,然而在模擬較差年時,在西太平洋地區30~60天振盪位置,較觀測位置偏北,降雨預報較觀測差;此外無論是模擬較佳年或是模擬較差年,印度洋地區預報均偏北;經過統計回歸方式調整後,對西太平洋地區及印度洋地區預報均有改善。
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    CMIP-5海氣模式與大氣模式模擬夏季季內振盪的評估
    (2014) 蔡鴻鵬
    夏季季內振盪的移動與發展和夏季季風的肇始與中斷息息相關,同時也對颱風的生成及路徑有很大影響。因此,能否掌握季內振盪的模擬將直接的影響模式預報準確度。本研究目的在於探討耦合模式與解析度對模式模擬夏季季內振盪能力的影響。選用CMIP-5兼具大氣模式AGCM與海氣耦合模式CGCM的模擬做比較,藉此分析AGCM與CGCM對夏季季內振盪(ISO)的模擬能力以及差異。選用的7個模式及觀測資料時間皆為1985~2005年,唯GPCP觀測降水時間較短1997~2008。本研究使用Daubechies(1998)小波分析方法來濾波,並使用空間相關係數以及均方根誤差來評估模式模擬的優劣。 本研究發現,CMIP-5中、高解析度模式在ISO模擬已較過去CMIP-3資料進步,能模擬出較強的ISO訊號以及較佳的空間位置。低解析度的模式則仍然低估ISO訊號。系集平均結果則優於單一模式,能有最佳的表現。 在東、西風相位及EOF-1的模擬中,大多數模式都有不錯的表現,特別是風場模擬優於降水及渦度,系集平均同樣有最佳的模擬結果。所有模式皆能模擬出渦度場位於降水場西北方的空間結構,有利於對流向西北方發展,提供模式訊號北移的基本條件。 中、高解析度CGCM能改善AGCM訊號高估以及西北太平洋過於向東延伸的問題。反之,低解析度模式則低估訊號且空間模擬不佳。AGCM的模擬無法掌握北傳特性,中、高解析度CGCM表現則較佳,較多模式能掌握北傳訊號以及40天的波動週期。 本研究發現,耦合模式CGCM模擬季內振盪表現未必較大氣模式AGCM好。解析度高於2˚× 2˚的中、高解析度模式,加入耦合系統才有明顯的改善,解析度低於2˚× 2˚的模式則否。模式解析度必須高於一定水平之上,此時加入海氣耦合系統,才能夠改善季內盪的模擬。
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    季內振盪對颱風伴隨西南氣流之影響
    (2017) 陳怡秀; Chen, Jennifer
    摘要 颱風離臺後所伴隨的西南氣流,往往同時伴隨長時間的強降雨,有時甚至比颱風本身造成之降雨更為劇烈。然而並非所有颱風個案皆與西南氣流共伴,為瞭解大尺度環境(包括MJO、QBWO等季內振盪)是否在其中扮演重要角色,本研究選取發生西南氣流共伴之颱風個案,如敏督利(2004)、卡玫基(2008)、鳳凰(2008)、莫拉克(2009)、潭美(2013),使用WRF模式模擬,並進行系集平均分析。 移除MJO環流後對颱風駛流的改變並不顯著,但臺灣海峽附近之西風、水氣量、水氣通量的輻合均變小,使西南氣流降雨減少。而QBWO對伴隨西南氣流颱風個案最顯著之影響在於路徑與駛流,當移除QBWO後,使颱風路徑改變,颱風環流與南海的豐沛水氣無法互相連結,且西南風不足的情況下無法將對流雨帶推往陸地;亦或是颱風路徑大幅偏離,導致颱風中心遠離臺灣,皆致使大量降雨發生於海面上。而路徑差異較小之個案,移除QBWO後的模擬結果在臺灣海峽之西南氣流強度明顯不如移除MJO之結果,故臺灣西南方的共伴降雨大幅減少。以中尺度之觀點分析,QBWO對颱風伴隨西南氣流的影響明顯大於MJO。歸納上述,季內振盪改變亞洲與西北太平洋地區大尺度環境場,產生有利颱風伴隨西南氣流之條件,進而使共伴降雨增強。關鍵字:颱風,季內振盪,西南氣流,數值模擬