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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    投落送與QuikSCAT資料同化對WRF模擬之影響
    (2008) 謝章眉
    本文使用WRF模式三維變分同化方法,針對2006年碧利斯颱風、凱米颱風及6月中旬梅雨鋒面之三個有投擲投落送的個案,將投落送資料、QuikSCAT風場資料及傳統觀測資料同化於WRF中尺度模式中,藉以了解同化投落送與QuikSCAT資料對模式初始場及後續數值模擬的影響,並透過敏感度實驗來進行影響探討。 研究結果顯示,颱風或梅雨鋒面個案於初始時間同化投落送資料會使得初始風場強度及風向有所改變,尤其以中層的變化程度最為明顯。而同化QuikSCAT資料則會使底層的初始風場強度及風向有明顯的改變,顯示投落送及QuikSCAT資料在此三個個案中於初始場的影響相當顯著。此外,碧利斯颱風在加入投落送資料與QuikSCAT資料後,對模擬72小時的平均路徑誤差除分別有39%及16%的改進外,對雷達回波強度之模擬也會有所改善,而凱米颱風在加入上述兩種資料後,對模擬路徑誤差之整體改進則分別有26%及21%;2006年6月中旬梅雨鋒面個案同化該兩種資料後之雷達回波模擬強度也會有所改進,而與實際觀測較為接近。 從影響實驗研究發現,同化投落送及QuikSCAT資料後,碧利斯颱風個案於模擬後期具有較強的南風分量,使其模擬路徑不至於像未同化該兩種資料者過於偏南;凱米颱風個案同化投落送資料後於模擬後期具有較弱的南風分量,而同化QuikSCAT資料後則具有較強的南風分量,使其模擬路徑不至於像未同化投落送及QuikSCAT資料者過於偏北及偏南,而與實際觀測路徑較為接近。雷達回波強度方面,碧利斯颱風及2006年6月中旬梅雨鋒面個案之模擬前期同化該兩種資料後,有較大的水氣混合比,因為有較大的溼度及較多雲水含量的緣故,使其模擬有較強的最大回波值,與實際觀測較為接近。
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    投落送資料對梅雨期間中尺度對流渦旋模擬的影響
    (2016) 王健宇; Wang, Chien-Yu
    本文利用WRF模式配合EAKF資料同化系統,針對SoWMEX期間一中尺度對流渦旋進行投落送資料的資料同化實驗,藉以了解同化投落送資料對模式初始場與後續的數值模擬有甚麼影響。後再利用系集預報的特性將系集成員分組進行合成分析,藉由討論不同成員間的差異進一步了解此中尺度對流渦旋個案的生成機制。 模擬結果顯示,同化投落送資料可以獲得更接近觀測的中低層初始風場,使模擬結果具有較強的低層噴流帶,並且可以增加渦旋發展區域的水氣混合比與降低區域內氣壓,為該處創造有利對流的環境。系集成員差異之結果與投落送實驗相似,成員中降水與雷達回波模擬較佳的組別在渦旋發生區域也比模擬較差的組別有更強的西南低層噴流、較低的氣壓與較多的水氣傳送與輻合。因此,低層水氣輻合進入渦旋顯然在渦旋的增強過程中扮演關鍵的角色;同時,實驗也發現模擬結果較佳者在渦旋中層有較明顯持續增溫的情形。可見本文個案之中尺度對流渦旋的增強與第二類條件不穩定機制有關,較強的西南風將較多的水氣送入渦旋,水氣上升凝結後釋放較多潛熱導致中層增暖,進而使得渦旋持續增強,形成一正回饋的機制,有利個案成長為一成熟的中尺度對流渦旋。
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    鳳凰颱風(2008)之數值模擬與研究
    (2019) 李家輝; Lee, Jia-Huei
    本文使用EAKF(Ensemble Adjustment Kalman Filter)資料同化系統,針對鳳凰颱風(2008)進行數值模擬研究,透過投落送資料的同化進行分析,藉以了解同化投落送資料對模式後續的數值預報之影響。後續再利用EAKF系集預報的特性將系集成員分組,分別對臺灣降水與颱風路徑進行合成分析,藉由討論不同成員間的差異進一步了解鳳凰颱風在臺灣東北與西南部的降水成因。另外在研究中發現大多數系集成員之颱風路徑於登陸臺灣前有明顯南偏之情形,因此透過颱風路徑偏折角度的差異探討颱風路徑偏折之原因。 模擬結果顯示,同化投落送資料雖然在颱風最低海平面氣壓以及最大風速上的改善程度並不顯著,但在颱風路徑、颱風環流雨帶之結構以及臺灣降水上有顯著的改善。透過降水合成分析可以發現西行颱風於登陸前以及出海後對於臺灣降水的成因有些不同,登陸前之颱風路徑與降水有較高相關性,出海後則為颱風移速以及有無引進西南氣流與降水有較高相關性。後續透過路徑誤差合成分析可以再次驗證降水與颱風路徑高相關性。最後在分析颱風登陸前之南偏現象時,發現是由颱風中層環流的不對稱產生向南之分量,使得颱風路徑產生偏折。