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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    臺灣梅雨季鋒面對流渦旋個案尺度交互作用之模擬與診斷研究
    (2022) 黃心怡; Huang, Shin-Yi
    本研究探討梅雨鋒面與其伴隨之中尺度過程,包含低層噴流、中尺度渦旋以及深對流等多重尺度交互作用下,各尺度在影響渦度貢獻上所扮演的角色。選擇兩個梅雨鋒面個案作為研究,個案一為2003年6月6至7日自華南和南海北部移入臺灣南部近海的四個中尺度對流系統(MCSs),MCSs強度持續增強且向東移,為中南部地區帶來豪(大)雨事件。個案二為2014年5月19至20日受梅雨滯留鋒面影響,於華南附近形成一中尺度對流系統沿鋒前分布排列與發展,並逐漸向東移動至臺灣。使用CReSS模式模擬兩個個案,結果顯示梅雨鋒面及其中尺度對流系統模式結果皆有不錯的掌握,無論地面梅雨鋒面的位置、風場以及中尺度對流系統與觀測空間尺度相符,雖在時間尺度上有30~60分鐘的落後,使24小時累積雨量分布有所差異,但其強度一致。在中尺度渦旋之區域做垂直渦度收支分析結果顯示,在中尺度渦旋最顯著時,個案一局地渦度趨勢項正貢獻為低層扭轉項、中低層渦度輻合及中高層垂直平流項,顯示低層強垂直風切與輻合是渦度增加的原因;個案二北部區域局地渦度趨勢項正貢獻為低層渦度輻散項、中低層扭轉項以及水平平流項,顯示低層輻合與中層強垂直風切是渦度增加的原因之一;南部區域則為整層的渦度輻散項、垂直平流項與水平平流項,顯示低層輻合與垂直上升運動是渦度增加的原因。利用帶通濾波法將兩個案的數值模擬結果做大尺度、中尺度與對流尺度的分離,結果顯示該方法能有效保留個案中各尺度的特徵。尺度分離後渦度收支各項分析顯示,個案一正渦度貢獻為渦度輻散項與扭轉項,各項皆以對流尺度最為重要,中尺度為輔。個案二北部區域正渦度貢獻為渦度輻散項與扭轉項,各項以中尺度加乘對流尺度為主。尤其在中尺度渦旋發展期,渦度輻合項與水平平流項中的對流尺度其值能與中尺度相當,可見深對流胞在空間分布上比例雖少,但提供的正渦度卻不可忽視;南部區域分析顯示,正渦度貢獻為渦度輻散項與渦度垂直平流項。渦度輻散項以對流尺度加乘大尺度;渦度垂直平流項為大尺度加乘中尺度,顯示大尺度環境已有相當程度的背景渦度值,深對流的潛熱釋加強低層輻合與垂直上升運動,可將渦度回饋至大尺度。
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    臺灣東部外海氣旋渦引起黑潮截斷之研究
    (2019) 劉宗銘; Liu, Tsung-Ming
    本研究探討氣旋渦西移至臺灣東部外海,撞擊黑潮後,對黑潮造成的影響。研究結果顯示,在研究期間 (1993年1月至2016年4月),衛星高度計資料指出,氣旋渦西移至臺灣東部外海 (123°E) 共發生18次,並且其中8次發生後有伴隨黑潮入侵呂宋海峽事件。氣旋渦西移路徑大致可以分3種:(1) 從呂宋島東側往西北移動(18°N~20°N) (2)從呂宋海峽東側向西移(20°N~22°N) (3)從臺灣東部外海西移(22°N~23°N)。本研究針對第三種氣旋渦移動路徑:從臺灣東部外海西移的氣旋渦事件進一步分析,發現當氣旋渦西移至123°E時,臺灣東部外海的黑潮受到氣旋渦影響,導致黑潮向北的流速減弱,隨後在黑潮上游處發生黑潮入侵呂宋海峽事件,並在臺灣西南產生順時針渦流。另一部份黑潮則向東沿著氣旋渦以逆時針方向向北流動,與Kuo& Chern (2011)有相同的結果。氣旋渦由黑潮東邊向西傳遞時,向西移動到經度123°E氣旋渦強度就會開始減弱,可能是受到黑潮北向流的影響而減弱並往北移,與Liang et al. (2003)所定義的黑潮東邊邊界123°E相符合。進一步用ROMS模式(Regional Ocean Modeling System)模擬,也同樣發現氣旋渦西移到臺灣東岸撞擊黑潮後,臺灣東岸的黑潮流速減弱,且發現黑潮上游有入侵呂宋海峽的現象,在臺灣西南也發現一順時針渦流產生。由ROMS模式結果輸出的地轉流場,計算呂宋海峽區域內的渦度情形,發現當氣旋渦碰撞黑潮時,渦度值從低值有顯著增加的現象發生,為黑潮入侵呂宋海峽所造成。進一步藉由渦度變化來解釋黑潮入侵呂宋海峽現象,當氣旋渦西移撞擊黑潮,導致臺灣東岸的黑潮向北流速減弱,進而造成呂宋海峽東側的黑潮流速減弱,使得呂宋海峽區域的渦度產生改變(正渦變小),為了維持區域內渦度守恆,因此黑潮向西轉而入侵呂宋海峽(正渦增加)。