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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    不同初始場在臺灣梅雨季高解析度模式定量降水預報之效益評估研究
    (2022) 宋俞德; Sung, Yu-Te
    在5-6月的梅雨季是台灣每年除了颱風季以外重要的降水來源,但其短時間累積的強降雨也是不可忽略的災害之一。在嘗試不同實驗去更了解影響梅雨季降雨各種因素的同時,人們也為了提升定量降水預報能力的方法上從預報的不同角度去切入,例如初始場資料、邊界條件、模式種類、模式設定等。所以本研究利用同化反演參數產生的初始場資料,在不同個案中與無同化資料的控制組定量降水模式的表現差異。選取個案的區間是從2016-2019年5-6月中滑動24小時累積雨量大於200mm的個案為標準。最後選取出了6個個案其中有3個鋒面型和3個西南氣流型的個案,評估12小時定量降水預報技術。 實驗設計中有五個預報成員,主要差異在預報初始時間前12小時內不同的方式產生初始場,分別有2個無同化成員-冷啟動、提前12小時預報和3個WRF同化成員-純物理過程、同化GTS、同化GTS和衛星,都是用CReSS做預報。 本論文比較無同化組和同化組成員的定量降水預報技術,同化組成員對於梅雨季的強降雨事件較過度預報但也有較好的預報技術。不過同化組成員中,同化GTS和衛星的成員也有最好的預報技術,即 「同化衛星資料對於台灣梅雨季定量降水預報技術有提升」。
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    梅雨季西南氣流氣候平均與個案之數值研究
    (2010) 洪玉秀; Yu-Hsiu Hung
    春末夏初之梅雨期為東亞獨特天氣與氣候,西南季風約於5月肇始,並由熱帶地區挾帶豐沛的水氣從孟加拉灣經南海北部傳送至台灣,較強的西南氣流往往導致台灣西南部出現可觀的降水量。   本文主要分成二部分討論台灣梅雨季西南氣流,第一部份利用National Centers for Environmental Predication (NCEP) reanalysis的資料將1948~2006年間5、6月西南氣流發生時期,以台灣西南方之降水量分成有降水與無降水類型,及以降水分布位置分成北、中和南區降水類型,並使用合成分析法(composite analysis)求取台灣西南方強西南氣流發生時各層的平均氣象場,並討論各類型綜觀天氣系統的差異;第二部份選定2008年6月16日強西南氣流有降水個案及2009年6月27日強西南氣流無降水個案,以WRF模式進行中尺度數值模擬,分析強西南氣流影響下,有、無降水之天氣系統相異之處,並與合成分析之結果進行比較。   由59年的合成分析中,可發現西南氣流影響下之有降水類型與南區降水類型相似,台灣西南方低層都具備暖濕水氣與環境高不穩定度之有利雲系發展之條件。西南氣流影響下之無降水類型與北區降水類型相似,皆由於太平洋高壓西伸,使梅雨鋒面雲系北抬,台灣西南方為乾燥下沉的空氣,不利雲雨生成,但孟加拉灣往南海的水氣傳送於各類型則略有不同;此外,造成南、北降水位置不同之梅雨鋒面分別有弱、強斜壓的特性,弱斜壓性鋒面需要較多的水氣提供雲系發展,而強斜壓性鋒面雲系主要可透過本身的動力機制維持。   針對中尺度之個案模擬結果分析,強西南風增強並持續期間,中國華南上空存在一局部低壓,其氣旋式環流加強西南風風速(≧ 12.5 m s-1)吹往台灣;2008年有降水個案中,台灣西南方低層(1000和850 hPa)之水氣由南和西南方而來,對流雲系不斷於海面上生成並往台南、高雄移入,造成可觀的降水量,而對流雲系南方為強西南風區之北緣,帶來潮濕的空氣;反觀2009年無降水個案,台灣西南方低層之空氣來自於東南與西南方,由東南方帶來的為太平洋高壓之下沉且乾燥的空氣,不利雲雨生成,而強西南風區的南緣位於台灣西南方處。其強風區之分佈位置相似於有降水個案後期因太平洋高壓西伸,強風軸北移的情形,但無降水個案中之台灣西南方的風速並未因此而減弱,而是受到華南局部低壓強度較強且滯留時間久,使得強西南風風速得以維持。
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    梅雨季西南氣流特性對台灣降水分佈影響之理想模擬研究
    (2017) 陳詩庭; Chen, Shi-Ting
    台灣位於東亞大陸和西北太平洋交界,氣候深受海陸分布差異、季節變化轉換之影響。每年5、6月的梅雨季,常受鋒面影響而出現連續性的降雨,而期間的豪大雨則往往與西南氣流密切相關。由於梅雨季期間的降水常同時與鋒面、西南氣流、不同大小尺度的大氣運動、水氣含量等均有關,其機制十分複雜,不易加以區分。因此,本研究希望單純探討西南氣流與台灣地形兩者間的效應,故選用2008年西南氣流密集觀測實驗(Southwest Monsoon Experiment,簡稱SoWMEX)在南海北部,台灣上游地區之收集之具有代表性探空觀測資料,簡化後獲得一個理想、均勻且穩定的環境背景氣流場,來進行本次西南氣流模擬實驗研究。 本研究選取東沙島與台灣西南方研究船共6個時間探空之平均,並根據其簡化(平滑)後之垂直結構,依地轉風關係建構理想之三維環境背景流場與其他參數。實驗共設計了4種不同低層水氣含量,當水氣含量950 hPa以下相對濕度為100%、85%、70%、55%,3種風向210∘、240∘、270∘,與3種風速10、15、20 ms-1,共36種組合搭配的背景流場下,研究受真實台灣地形影響下,所造成的台灣降水之分布特徵。同時,為更進一步定量探討降水分佈關係,依地理位置將台灣分成北部、中部、南部及東部四個區域,再依地勢高低分成平原(0~250 m)、山坡(250~1000 m)及山區(1000 m以上)等三種高度分區,來討論各區域之降水分佈。另外,本研究也比較上述各環境之夫如數(Froude Number,簡稱Fr),與氣流遭遇地形之反應,及降水分佈特徵之間的關係。 由模式分析可知,在水氣含量影響下,當相對濕度高時,CAPE高,大氣穩定度低。當相對濕度100%時,全台平均降水較高。其在偏南風時,主要降水區在東部和中部山區,隨著風向轉為偏西,主要降水則漸漸集中於中部和南部山區。而當相對濕度低時(70%、55%),CAPE低,而大氣穩定度相對較高,此時盛行風轉為偏南風時,主要降水在東部和北部山區,隨著盛行風轉向偏西時,降水逐漸改為集中在南部山區。 在風向改變情況下,當210∘偏南風時,由於Fr皆小於0.2 ,氣流繞山而在背風面輻合產生降水,在東部及北部有明顯降水。240∘吹西南風時,氣流直接迎面受中央山脈抬升影響,是故為平均降水最多的情況,Fr 約為 0.4時,氣流有爬山的趨勢,因受地形阻擋尤其中部和南部山區有劇烈降水。270∘偏西風時,其Fr約在0.4~0.5間,因氣流受地形抬升現象明顯,且直接垂直撞向中央山脈,主要降水在中部和南部,但降水分佈有從山坡往山區延伸的趨勢。 在風速改變的情況下,並非單純的風速越大降水就越多。在相對濕度100%時,有風速越強,降水量越多的趨勢,但在其餘相對濕度情況下,15 m s-1的降雨量反而最少。