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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    雲解析差時系集在侵襲菲律賓颱風定量降水預報之評估研究
    (2021) 蔡建鴻; Tsai, Chien-Hung
    熱帶氣旋是熱帶和中緯度地區降水的重要來源,其所帶來的降雨雖可為水資源和農業帶來好處,但在許多情況下亦透過洪水與土石流對人口和基礎設施造成廣泛的破壞。若能準確的對颱風路徑、強度及降雨等做預報,對於即將來臨的災害亦可盡早提供警報來降低人命及財產的損失。除台灣以外,東亞地區亦存在著相同遭受颱風侵擾的國家,以鄰近臺灣南邊的國家菲律賓共和國為例,其都會地區聚集來高度密集的人口,當災害來臨時,勢必要仰賴這些預報來提供警訊。歷史資料顯示,每年平均約有9個颱風登陸菲律賓,但分布於菲律賓全島的氣象觀測站僅有56座,在數量與密度上均嫌不足,且計算資源也較不充分下。本研究利用雲解析差時系集預報對於2018年侵襲菲律賓的山竹颱風、2015年的巨爵颱風以及茉莉颱風作定量降水預報之評估,將預報結果的降水量與衛星及觀測雨量站的資料做比對,並校驗其技術得分,以了解在差時系集方法下,定量降水預報之參考價值。結果顯示,差時系集預報在颱風路徑、最大風速及最低氣壓之預報上皆有當預報初始時間越接近實際觀測時,其誤差變小的趨勢,並且離目標降水時段兩天前之內開始的預報路徑誤差都在150公里以下。在降雨方面,其強度與位置分布也會隨預報時間越接近目標降水時段而越與觀測接近,顯示該三個個案利用差時系集預報方法,可提前在防災應變上提供有用的參考資訊。技術得分校驗結果顯示,差時系集預報中路徑誤差較小之成員若使用全球降水測量(GPM)資料計算佔比技術得分(FSS),山竹、巨爵和茉莉颱風分別為0.8、0.7和0.5以上,使用測站資料計算得分則分別為0.5、0.6和0.7以上。在使用預兆得分(TS)評估結果得知,整體趨勢與FSS得分相似,在高門檻值強降水區域都有不錯的預報表現,顯示差時系集預報對於颱風降雨有一定程度技術。
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    臺灣北部梅雨季極端降水個案之系集分析與可預報度研究
    (2020) 李名翔; Li, Ming-Siang
    本研究針對2017年6月初的梅雨個案,並著重於6月2日當日北部地區的極端降雨事件,進行系集敏感度分析(ensemble sensitivity analysis, ESA)與可預報度的探討。該事件在短短12小時的最大累積雨量就達到641毫米的驚人雨量,並造成北部地區多處產生積、淹水現象。但在事件發生前,多數的數值模式都無法很好掌握北部地區的極端降雨,嚴重低估雨量,不利於事前的防災準備。 本研究採用45個成員的系集預報,透過5種技術得分(TS、BS、POD、FAR、FSS)的計算,來評估各成員的表現。結果顯示相較於24小時累積雨量,12小時累積雨量的得分都較低,且北部地區BS得分大多小於1(預報不足),顯示模式對於北部的短時強降雨較難以掌握,可預報度偏低。 而在系集敏感度分析方面,選取北部地區(東經120.9-122.1度,北緯25.0-25.5度)的平均6小時累積降雨量(6月2日0300-0900 LST)當作反應函數(response function)的結果顯示,影響北部地區降雨的因子主要有(1)鋒面位置和移速(2)鋒面強度(3)環境水氣含量(4)低壓擾動(5)中低層槽線,而這些因子彼此之間也互相影響。中低層槽線的位置與移速會影響到地面鋒面的位置和移速,進而導致主要降雨位置的差異,而低壓擾動的生成與發展又與對流密切相關,當低壓擾動生成後,除了會改變降雨位置的分布,也有助於將鋒後冷空氣帶至較南邊的位置,若鋒面因此南移至臺灣西北近海一帶,再配合地形阻擋使得海峽西南風增強,讓此區域的輻合作用增強,此區域恰好為北部地區降雨的上游位置,加上因輻合而加強的鋒生作用,使鋒面強度增強,而鋒生作用又會影響到鋒面的移動速度,使鋒面移動速度較慢並增強對流發展,造成北部地區產生較多的降雨。 透過高解析度實驗,顯示了提高模式的解析度是有助於改善此極端降雨事件的預報結果。另外,初始與邊界條件的品質好壞對於模式結果也有重大影響。當初始與邊界條件能較好地反映真實大氣的情況時,模式才較有機會能預報出較好的結果,進而提高可預報度。
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    雲解析模式對臺灣梅雨季豪大雨定量降水預報技術之評估研究
    (2015) 莊璧瑜; Chuang, Pi-Yu
    本論文為探討雲解析模式對臺灣梅雨季豪大雨的定量降水預報技術。在2005年之前的梅雨季12-h定量降水預報技術評估中,其結果表示,模式對小雨雨量門檻的預報技術較有掌握,而對中雨及大雨雨量門檻的預報技術不佳(ETS介於0.05~0.15)。 本論文依降雨事件的雨勢規模之不同,將其設計成七個組別,並使用五種技術得分(TS、BS、POD、FAR及OR)和設定13個雨量門檻(0.05、2.5、10、25、50、75、100、130、160、200、250、350及500 mm),評估2012~2014年臺灣梅雨季各組的三天24-h定量降水預報技術,而2.5 km和5 km網格間距的模式預報技術之評估結果較過去十年為佳。 針對不同雨量門檻累計的所有項目(hit、false alarm、miss及correct negative)之總雨量站數後,再計算設計組別的技術得分,由評估結果知,在各雨量門檻,模式對雨勢規模較大的降雨事件之預報技術較雨勢規模較小者為佳,即「當降雨事件的雨勢規模越大時,模式的定量降水預報技術越佳。」且在中高雨量門檻(50~500 mm),模式對規模大的降雨事件之預報技術也較佳,即對可能成災的豪大雨事件預報技術較佳。 本論文另比較2.5 km和5 km網格間距的模式預報技術,其結果表示,當模式解析度提高時,對雨勢規模較大的降雨事件有較佳的預報技術,尤其是在中高雨量門檻(50~500 mm)。同時,在規模大的豪大雨預報不足方面,2.5 km較5 km網格間距的模式預報有所改善,且隨模式預報時間拉長,預報技術降低的速率也較慢。因此,「當模式的解析度提高時,模式對規模大的豪大雨事件之定量降水預報技術較佳。」