地球科學系(含 海洋環境科技研究所)

Permanent URI for this communityhttp://rportal.lib.ntnu.edu.tw/handle/20.500.12235/59

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。

Browse

Search Results

Now showing 1 - 9 of 9
  • Item
    2020年梅雨季前段極端降雨事件之原因及多重尺度交互作用分析
    (2024) 邱彥超; Chiu, Yen-Chao
    本研究調查了2020年5月21日至23日,臺灣地區所經歷的一次破42年梅雨季紀錄之極端降水事件(Y20R事件)。此次降水事件的成因主要與多個天氣系統之間的交互作用有關。2020年梅雨季前段,西北太平洋副熱帶高壓異常強大,導致西南季風顯著增強,從而加強了南海與中南半島一帶往東亞地區的水氣傳輸。在強烈的季風影響之下,於青藏高原東南側形成的西南渦(SWV)向臺灣方向移動。當SWV通過臺灣北側海面時,它提供了臺灣附近的潮濕渦旋環境,其底層的西北風與西南季風在臺灣海峽中部匯合,形成了有利於鋒面生成的動力和熱力條件,進而增強了海峽上的鋒面活動。這一過程中,SWV的位置則會影響鋒面生成的位置,而鋒面的位置又對降水強度影響甚大,當鋒面位於臺灣南部雨區的北側時,會顯著增加該地區的降水量。最後,觀測系統模擬實驗的結果顯示,在預報系統中加入南海北部的投落送資料可以提升對南海地區風場和水氣場的初始條件,從而改善臺灣,尤其是臺灣南部地區的強降水預報能力。本研究對理解臺灣梅雨季降水的形成機制以及大尺度背景場(2020年環境場)和中尺度天氣系統(SWV)之間的交互作用具有重要意義,並對提升極端降水事件的預報能力提供了一個參考方案。未來的研究可以擴大範圍,包含更多類型的降水事件,以便深入瞭解其降水機制。
  • Item
    尼伯特颱風(2016)離台後的西南氣流和強降雨之數值模擬研究
    (2021) 郭章億; KUO JANG YI
    尼伯特颱風於2016年7月8日開始影響台灣,登陸期間在台灣全台降下豪大雨,隨後在2016年7月9日至12日期間,尼伯特颱風離開台灣後,引入西南氣流為台灣西南部區域降下豪大雨,造成嚴重的土石流及水災。本研究使用WRF模式來模擬尼伯特颱風個案以及後續的西南氣流,來探討西南部山區強降雨之成因,並且針對尼伯特颱風離台之後,在西南部外海及南海北部上空大氣環境與西南氣流及颱風外圍環流造成強降雨進行敏感度實驗。 模擬結果顯示,有兩波中尺度對流系統分別出現在模擬第一天時颱風外圍環流(西風)及西南氣流(西南風)在台灣海峽上輻合並隨著西南風氣流移入台灣地區,但台灣西南部迎風面區域環境呈現對流穩定之狀態因此對流移入迎風面地區較不易持續發展,模擬第三天時西南氣流及地形輻合,隨後受到地形效應影響,使得低層水氣凝結,與西南部外海移進的對流雨帶合併,使得對流發展增強,於西南部山區及平原降下強降雨。 隨後本研究使用了3DVAR加入虛擬探空資料,於南海北部上空加入風速及濕度虛擬探空資料,來提升CTRL組第二天西南氣流較弱的情形。模擬結果顯示,增加水氣及風速後於南海北部、台灣西南部地區及外海區域水氣通量皆明顯增高,且位溫高,大氣環境呈現不穩定且暖濕,因此有利於西南氣流從南海北部移動至台灣西南部地區時能夠持續發展,並且西南部外海區域強西南風,將對流移入台灣地區,隨後受到地形效應影響,使得上升運動明顯增強,強對流為台灣西南部區域降下強降雨。 本研究也利用改變地形高度來進行測試,從地形移除到高度提升,臺灣的降雨區域有隨著地形高度的增加出現愈來愈向南部區域集中之趨勢,由福如數可以得知福如數<0.5時,中央山脈阻擋效應明顯增加,此時的阻塞現象非常明顯,且出現了降水極值減少及降水區域往上游後退並且降雨區域變大之情形。
  • Item
    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」。
  • Item
    卡玫基颱風(2008)之數值模擬研究
    (2011) 楊筑方; Chu-Fang Yang
    卡玫基(Kalmaegi)颱風於2008年7月16至19日間影響台灣,在登陸台灣期間於中南部地區降下超大豪雨,造成嚴重水災及山區土石流。颱風離台後並引進西南氣流而造成豪雨。本研究使用WRF模式模擬卡玫基颱風個案,探討中部地區豪雨之成因,並針對颱風離台後,台灣西南方海域上空大氣環境與西南氣流造成之降雨進行敏感度分析。 模擬結果顯示,卡玫基為一水氣及風速分布不對稱之颱風,其西南側環流之對流發展明顯較旺盛。在颱風降雨時期,中央山脈的地形效應在對流發展及降雨方面扮演了重要角色。於颱風登陸後,來自颱風低層相對較乾冷之西來氣流受地形阻擋轉為向北至東北運動,並與西北方移入之暖濕對流帶於台灣中部地區輻合。輻合之氣流受到地形抬升,低層水氣舉升凝結,同時與不斷自海峽移入之對流帶於陸地上合併,而使對流系統發展更為旺盛,並在中部山區降下超大豪雨。此外,卡玫基颱風於出海前移速減慢,造成對流系統於中部地區滯留,也是豪雨成災的原因之一。 本研究也利用FDDA資料同化法,在南海北部上空分別加入濕度及風場之虛擬探空資料,可以改善控制組模擬中西南氣流偏弱之情形,並進一步使台灣西南部地區模擬之降雨較接近於觀測。分析結果顯示,水氣與風場調整之後,於台灣西南外海至西南部地區上空水氣增加,位溫高,為一暖濕、不穩定之大氣環境,並於低層伴隨較強之西南風速。此環境有利於西南氣流伴隨之對流系統在通過台灣西南部外海時持續發展,並藉由台灣西南沿海附近強西南風吹送,移入台灣地區。此外,低層強西南風不僅能將潮濕水氣傳送至台灣西南部地區,並受到地形之抬升,使對流上升運動增強,低層水氣舉升凝結,而造成台灣西南部地區顯著之降雨情形。
  • Item
    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。
  • Item
    2006年6月9日豪雨個案之模擬分析
    (2008) 梁育儒
    2006年6月8日至6月11日梅雨鋒面滯留於台灣地區,在6月9日帶來大量的降水,造成中南部地區有嚴重的水災以及造成許多農作物的損失。為了解造成豪雨的原因以及鋒面滯留、北退的情況,我們使用WRF模式模擬此個案,分為兩個部份,第一部分初始時間為2006年6月8日0600 UTC(Run1),分析鋒面降水、滯留、北退的情形。第二部分初始時間為2006年6月9日1200 UTC(Run2),分析鋒面消散的過程。 從綜觀環境、水平風場、台灣東西兩側鋒面結構以及西南氣流的垂直剖面、加上風場和氣壓場隨時間的變化等獲得結論如下:造成強降水的原因有低層輻合高層輻散、西南氣流帶來暖濕的水氣,加上鋒前屬於對流不穩定區,當鋒面南移激發對流的產生,因而在9日上午於中部地區造成豪雨。而在鋒面北退期間,西北風分量減弱,即東南風分量增強而使得鋒面有短暫北退的情形。到了對流後期時,由於低層噴流(LLJ)東移,鋒面也移至南部地區,而使得降水多集中在南部,直到LLJ減弱,南來的水氣減少,供應鋒面輻合所需的水氣下降,因而對流帶逐漸消散。
  • Item
    季內振盪對颱風伴隨西南氣流之影響
    (2017) 陳怡秀; Chen, Jennifer
    摘要 颱風離臺後所伴隨的西南氣流,往往同時伴隨長時間的強降雨,有時甚至比颱風本身造成之降雨更為劇烈。然而並非所有颱風個案皆與西南氣流共伴,為瞭解大尺度環境(包括MJO、QBWO等季內振盪)是否在其中扮演重要角色,本研究選取發生西南氣流共伴之颱風個案,如敏督利(2004)、卡玫基(2008)、鳳凰(2008)、莫拉克(2009)、潭美(2013),使用WRF模式模擬,並進行系集平均分析。 移除MJO環流後對颱風駛流的改變並不顯著,但臺灣海峽附近之西風、水氣量、水氣通量的輻合均變小,使西南氣流降雨減少。而QBWO對伴隨西南氣流颱風個案最顯著之影響在於路徑與駛流,當移除QBWO後,使颱風路徑改變,颱風環流與南海的豐沛水氣無法互相連結,且西南風不足的情況下無法將對流雨帶推往陸地;亦或是颱風路徑大幅偏離,導致颱風中心遠離臺灣,皆致使大量降雨發生於海面上。而路徑差異較小之個案,移除QBWO後的模擬結果在臺灣海峽之西南氣流強度明顯不如移除MJO之結果,故臺灣西南方的共伴降雨大幅減少。以中尺度之觀點分析,QBWO對颱風伴隨西南氣流的影響明顯大於MJO。歸納上述,季內振盪改變亞洲與西北太平洋地區大尺度環境場,產生有利颱風伴隨西南氣流之條件,進而使共伴降雨增強。關鍵字:颱風,季內振盪,西南氣流,數值模擬
  • Item
    雲解析模式對侵臺颱風八天定量降水預報技術之評估與特性分析
    (2018) 錢稚偉; Chien, Chih-Wei
      本研究為了探討雲解析模式對侵臺颱風期間之8天定量降水預報技術。過去研究顯示,雲解析模式3天預報已有相當優異的預報表現,以及8天預報評估2012~2013年間6個侵臺颱風,發現在3天以上已具備降水預報技術,故評估2012~2016年所有侵臺颱風,以獲得更加完整的8天定量降水預報技術。   8天預報以不同初始時間對侵臺颱風之每24小時個案,並使用3種技術得分(TS、BS及FSS),評估結果得知,FSS與TS之趨勢一致,即「當累積雨量值愈高且雨區規模愈大時,定量降水預報技術愈佳」。在3天內的比較,整體而言,8天(大區域)與3天(小區域)預報皆為相當優秀之預報技術。但第1天預報在門檻值750毫米處,大區域預報有更優於小區域預報之TS得分,顯示在少數個案中,放大預報區域可能有利於模式在極端降水事件的表現。   8天預報在3天以上第4~8天的預報,在2012~2016年之大豪雨個案,平均達6.1天前具預報技術;未能在3天前做出好的降水預報的個案中,其路徑偏差主要原因為副熱帶高壓的不確定性,全球模式預報的誤差以及雲解析模式預報路徑有右偏的現象,進而造成降水預報技術的得分偏低。   本文以不同條件做路徑誤差與降水分布型態(FSS)的分類,整體而言,呈現很好的負相關,路徑誤差愈小,降水分布型態愈好。與西南氣流交互作用的颱風情境下,降水主因為西南氣流受到地形舉升作用所造成的,而模式若能有效預報到其情境的變化,那麼即便路徑誤差偏大,但降雨預報仍然可能有很高的準確度與實用性。在7級暴風半徑的分類,暴風半徑愈大、雨區亦愈大、FSS得分也愈高。綜上所述,本研究所歸類的颱風預報特性,可以提供有效的參考資訊,給予預報員更加充足的觀念,以防範於未然。
  • Item
    敏督利颱風伴隨西南氣流之數值研究
    (2006) 蕭育琪
    北行颱風敏督利(2004)在離台之後,形成第二波系統性的豪大雨,本文對此波強降水的成因,以WRF模式進行模擬。首先,透過敏感度測試,找出最佳之物理組合為K-F積雲參數法與WSM6雲微物理過程。利用這個組合,我們以NCEP GFS初始場,透過三維資料同化加入觀測資料,進行2004年7月2日12UTC至4日1200UTC的模擬作為控制組。由控制組結果可知,低層西南風持續輸送來自南海地區的潮濕水氣,再加上7月3日1200UTC起,於北緯22至23度間的中層大氣出現西風移入對流胞,成為第二波降水的水氣來源。西南部的低層水氣因形成輻合及受地形抬升,而發生對流降水。 另外,再使用CWB GFS作為模式初始場,透過觀測及模式結果綜合分析2002年雷馬遜(Rammasun)颱風、2003年柯吉拉(Kujira)颱風及蘇迪勒(Soudelor)颱風,和敏督利颱風在通過北緯30度附近時,台灣西南部之環境差異。研究發現,敏督利颱風能符合所有的西南氣流降水因子,包含低層潮濕的西南氣流、西南氣流內環境不穩定、地形抬升使水氣凝結、強西南風、西南氣流內形成正渦度和準滯留(quasi-stationary)的綜觀系統等,再加上其移動路徑與台灣距離最近,且以最長的時間通過北緯30至35度之間,延長迎風面上東北-西南走向的氣壓分布之滯留時間,因此敏督利颱風於離台後形成強烈的第二波系統性降水。根據四颱風個案模擬降水因子之分析顯示,對未來北行颱風進行西南氣流降水因子的分析,能用以預報颱風離台後引發第二波降水的可能性。