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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    雲模式對台灣梅雨降水系統雲微物理特徵模擬能力之評估研究
    (2021) 藍于堯; Lan, Yu-Yao
    本研究於2008年西南氣流觀測與豪雨實驗(Southwest Monsoon Experiment, SoWMEX)期間,選取三個伴隨梅雨鋒面不同類型的強降雨事件進行模擬研究,以評估模式對其動力結構與雲微物理特徵的模擬能力。此三個不同綜觀條件下的個案為:(一) IOP(intensive observing period)-8:6月14日的鋒前颮線(Pre-Frontal Squall Line, PFSL)、(二)6月16日伴隨西南氣流的中尺度對流系統(Southwesterly monsoon Mesocale Convective System, SWMCS)以及(三) IOP-3:5月31日的鋒面對流。利用S-POL(S-band polarimetric Doppler radar system)偏極化雷達觀測資料所獲得的雲微物理資訊,以及使用日本名古屋大學太空地球環境研究所開發的雲解析風暴模式(Cloud-Resolving Storm Simulator, CReSS)3.4.2版進行1公里高解析度模擬進行比較。IOP-8 PFSL是在不穩定綜觀環境下,由華東地區的梅雨鋒面所觸發的,個案於6月14日自西向東移向臺灣,形成東北-西南走向的線狀雨帶。SWMCS則於6月16日在臺灣南部海面、沿海地區發展,在南海北部的不穩定環境,有利SWMCS的維持與發展。IOP-3的鋒面對流個案是受到梅雨鋒面南下影響,西南部迎風面山坡在下午發生了局部性強降雨。中層環境暖濕、西南氣流在中央山脈被地形強迫舉升,提供局部強降水發展所需的條件。模擬實驗結果顯示,CReSS模式針對三個降水系統的高解析度模擬中,在時間和空間尺度上,均有合理的模擬出降水系統的發展與演變。模式可模擬出PFSL內狹長的回波分佈特徵與其強對流結構,和SWMCS在臺灣西南部陸地以及海域消長的大範圍零散對流胞的發展。另外,可以模擬出小尺度的鋒面對流胞的生命週期與強度,甚至是模擬出對流胞之間的合併過程。整體來說,在三個個案中,模式皆有合理的模擬出融解層下方雨水區域與融解層上方的軟雹與雨水混相區域。三個個案所模擬的冰晶區域、雪區域與觀測相比,其分佈位置也屬合理。但也發現到,模式在模擬強對流時,其軟雹區域都比觀測範圍還要更大,整體來說,雖然三個個案模擬中的軟雹區域都較觀測要來的廣,但在對流強度與軟雹發展區域的相關性,則與觀測的特性一致。
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    台灣梅雨季強降水系統激發與移行機制之個案模擬研究
    (2012) 許捷勝
    2008年「西南季風實驗」(SoWMEX)第八次密集觀測 (IOP-8) 期間,台灣地區先後發生兩波豪雨,其綜觀環境由同一道梅雨鋒面所主宰。第一波豪雨為 6月 14 至 15 日,在大陸東南沿岸與台灣海峽上有組織良好的中尺度對流系統(颮線) 發展,並由西向東往台灣地區移行。第二波於 6 月16至17 日,則是在台灣西南方海面上形成一局地對流系統,兩波對流皆造成台灣中南部地區的豪大雨。 地面天氣圖與分析資料顯示,梅雨鋒面於 14 日時最接近台灣地區,其個案期間鋒面皆無通過台灣。第一波降水之綜觀條件於中層有明顯的槽脊系統,並於槽前的正渦度平流區伴隨著低層噴流(LLJ)之發展。此LLJ一方面補充水氣支持對流的持續發展;另一方面則提供低層垂直風切,組織對流使其向東移行。第二波降水之綜觀條件較不顯著,LLJ位置隨時間由東向西退,與第一波相比則較不利於降水系統之移行。 本研究使用日本名古屋大學之非靜力雲解析風暴模式(CReSS),模擬 2008 年 6 月 12 日至 18 日台灣地區之暖季降水個案。進一步透過唯有綜觀環境變化(全海洋表面)、及唯有局部環流日夜變化等(全、無地形)敏感度測試實驗進行比對。結果發現,於無綜觀有利條件下(唯有日夜變化),將不利於降水系統之移行,顯示此個案期間主要由綜觀環境在控制大部分降水的時間與位置,但局部環流對於降水移行仍有一定的調節作用。 此外,實驗結果亦顯示,低層盛行氣流因受到台灣地形的阻擋產生繞流現象,有利降水系統於台灣海峽上輻合增強,使降水集中於台灣中部平原。透過平坦地形及全海洋表面實驗,降水系統於海峽上增強現象則較不明顯,降水易發生於台灣偏北處、甚至移至東北部。且因地形阻擋所造成之冷池現象,對於第二波之後造型降水系統發展與維持亦扮演著重要的角色。