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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    副熱帶東北太平洋海溫年際及年代際變化以及其對亞洲-太平洋之影響
    (2019) 鄔毅愷; Wu, Yi-Kai
    觀測發現,副熱帶東北太平洋的暖海溫從2013年開始出現持續增暖的現象,近期研究發現此暖海溫對短期天氣或長期氣候變異颱風都有顯著的影響。然而相較於赤道東太平洋海溫, 有關副熱帶東北太平洋海溫的時空特徵之相關研究仍相當有限. 本研究主要探討副熱帶東北太平洋的特徵, 增暖的物理機制, 以及對天氣與氣候的可能影響 分析顯示,此區域之海溫變異與太平洋經向模態密切相關。除此之外,亦受到暖化趨勢的影響(約貢獻15%之海溫變異)。小波分析進一步發現此區域海溫包含了年際及年代際變化。在年際尺度,副熱帶東北太平洋海溫增暖同時,赤道太平洋亦同時有一類似聖嬰結構之海溫增暖現象。而在年代際尺度,太平洋年代際震盪、北太平洋環流震盪以及大西洋多重年代際震盪對此區域海溫變化皆有顯著的影響。 海洋混合層熱量收支得知,此海溫近期之增暖,主要透過風-蒸發-海溫(wind-evaporation-SST, WES) 之正回饋機制。除此之外,本研究也藉由兩個個案,討論此海溫對聖嬰現象以及西北太平洋颱風活動之影響。
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    聖嬰與沿熱帶風暴路徑之擾動能量診斷
    (2008) 徐邦琪; Pang-chi Hsu
    摘要 本研究利用三維擾動能量診斷及高解析度ECHAM4.6 T106數值模式研究聖嬰、西北太平洋大尺度環流場和熱帶風暴間的交互作用。研究結果發現,當七至九月Niño3.4區域的海溫增暖時(暖聖嬰年),伴隨季風槽與低層西風之增強和向東南延伸,西北太平洋熱帶風暴之生成區域亦向東南發展。低層之擾動正壓能量轉換和高層之擾動斜壓能量轉換均增強,此兩能量轉換之正距平自130°-150°E菲律賓海向換日線延伸。而西北太平洋地區正壓和斜壓能量轉換的增強,主要與熱帶中東太平洋海溫正距平引發之氣旋式距平、向東延伸的西風噴流和上升運動有關。大尺度環流場的變異、擾動正壓和斜壓能量轉換的增強共同有利於熱帶風暴生成區向東南的發展。 暖年時,西北太平洋之副熱帶和中緯度地區為反氣旋式距平及下沈運動盤據,此大尺度環流之配置並不利於擾動正壓能量轉換。當西北太平洋地區之熱帶風暴移行至20°N以北時,支持熱帶風暴持續發展和增強之能量來源為較強的擾動斜壓能量轉換。而斜壓能量轉換將擾動可用位能轉至擾動動能後,損失的擾動可用位能可經由擾動本身之非絕熱加熱效應產生,或經由擾動熱能垂直傳輸,將平均可用位能轉換至擾動可用位能。而後者之能量轉換機制在二維之擾動可用位能診斷中無法顯現。綜合擾動能量診斷之結果可知,暖年時,大尺度環流場及對應之擾動正壓能量轉換有利於熱帶風暴生成區向東南發展,而熱帶瞬變擾動(包含熱帶風暴)可經由擾動本身非絕熱加熱及斜壓過程,得以自我發展並增強。 為進一步釐清與聖嬰有關的海溫變異、大尺度環流場和擾動能量過程三者間之主動和被動關係,本研究採用高解析度ECHAM4.6 T106進行三組數值實驗。控制實驗以全球觀測海溫驅動ECHAM4,此模式成功模擬140°E 以東之大尺度環流場以及熱帶風暴生成、頻率的年際變化。數值實驗的結果顯示,赤道中東太平洋海溫的增暖於大尺度環流場及熱帶風暴年際變化上扮演一主動角色,其於西北太平洋上產生氣旋式環流和強西風距平,有利擾動正壓及斜壓能量轉換增強,支持瞬變擾動(包含熱帶風暴)生成及發展。 然而,赤道西太平洋之冷卻效應則會使得由中東太平洋暖海溫引發之低層氣旋式環流和西風噴流之強度減弱。 ECHAM4 T106對熱帶風暴強度的模擬明顯低估,此誤差可能來自其解析度的不足,而限制了模式中瞬變擾動(包含熱帶風暴)的自我成長過程,並進而降低模式裡瞬變擾動與大尺度環流場之間的交互作用。提高模式的解析度和/或採用海氣耦合模式可能有助改進模式內擾動場之非絕熱釋放過程,以及擾動非絕熱加熱對熱帶風暴強度、路徑和大尺度環流場影響之模擬。