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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    臺灣北部秋季長時間連續降雨個案之合成分析研究
    (2024) 盧昮佑; Lu, Chung-Yeu
    本研究探討臺灣北部秋季長時間降雨的類型並分析成因。利用測站與再分析資料進行合成分析,以探討不同降雨類型下各種氣象參數的特徵與演變。根據統計2009至2022年臺北測站連續七日以上降雨個案之降雨類型、發生頻率,結果顯示臺北測站總降雨日數為655日,其中連續七日以上降雨日數為214日,約佔總降雨日數的32.6%。因多數超個案係由不同類型組合而成,其中,颱風為54日、鋒面30日、純高壓102日、分裂高壓則為28日,這表示在2009年至2022年秋季多日連續降雨期間,發生頻率為純高壓>颱風>鋒面>分裂高壓。 本研究將2009至2022年臺北測站連續七日以上降雨個案分成6種降雨類型(颱風類型一:北移颱風並登陸臺灣、颱風類型二:北移颱風並未登陸臺灣、颱風類型三:西移颱風通過巴士海峽、鋒面、純高壓及分裂高壓),類型之合成探討不同降雨類型之天氣演變與垂直剖面的時序變化。 颱風類型之合成分析結果顯示,當彭佳嶼測站東北風風速達10 m s-1時,臺灣北部將產生降雨且東北風增強北部降雨量會增多。 高壓類型個案合成分析顯示,此類型有以下相同特徵,當彭佳嶼測站東北風風速達7m s-1時,臺灣北部將產生降雨且東北風增強北部降雨會增多。
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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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    春季華南鄰近地區弓狀回波個案之分析與模擬研究
    (2020) 許嘉真; Hsu, Chia–Chen
    弓狀回波為對流前緣凸起呈弓狀之降水回波,由線狀對流的一部分演變產生,其伴隨強烈的地面陣風、暴雨及冰雹等劇烈天氣現象。相較於美國大平原一帶在大陸華南產生的弓狀回波則為較少見的中尺度對流系統。2016年4月12日下午,有一對流系統於貴州省生成,之後隨著時間向東南方前進並增強,進而演變為弓狀回波。此系統於13日凌晨橫掃廣西及廣東地區,造成許多城市明顯積水,部分地區甚至遭到玻璃彈珠大小的冰雹襲擊。這次弓狀回波事件維持的時間相當長,達15小時,伴隨可觀的降雨及強風。此個案弓狀回波於成熟期前後,主對流尺度約為180 km,在其弓狀回波狀態持續時,平均移速為22.1 m s^(-1)。由綜觀環境來看,本個案伴隨鋒面向東南移行發展,且分析資料在弓狀回波東北方顯示有一氣旋式環流。對流系統發展初期時,其環境多為中高層較低層乾燥且環境水氣飽和有利對流舉升,約有300-500 m^2 s^(-2)的對流可用位能數值存在,有利對流的生成及發展。弓狀回波成熟期時,澎湖馬公及汕頭測站,仍有約400 m^2 s^(-2)的對流可用位能,並有較大的K指數與總指數(TTI),顯示仍可支持深對流發展。本研究隨後藉由模式模擬來探討弓狀回波的特徵,與環境演變及環流結構對弓狀回波帶來的影響。 本研究使用日本名古屋大學發展的雲解析風暴模式(CReSS 3.4.2版)對本個案進行模擬,以探討弓狀回波的結構與特徵。隨後,採用系集模擬方法,分別以四種不同氣象中心分析資料及五個初始時間,總共20個成員對於此一事件進行模擬。隨後,將模式之弓狀回波型態與持續時間與觀測比較,選出較佳與較不理想之模擬,以探討兩類模擬之間的差異。較佳模擬中,對流走向多為東北-西南向,其成熟期弓形頂點向前突出的狀態表現較良好,且強對流於中層的正渦度與後側的負渦度均較為顯著,顯示深對流的舉升與後側下沉運動有明顯的對比,有利弓狀回波結構上的發展。另外,由弓狀回波後側取區域平均分析,當對流系統增強時,較佳模擬中,系統後方內流的平均速度可達20-22 m s^(-1),相當可觀。此弓狀回波在模擬中呈不對稱的渦旋偶,氣旋式渦旋較為顯著,但反氣旋式渦旋則不明顯。 最後,本研究以網格資料比對,了解較佳模擬在對流系統的環境配置,有哪些因素較不理想者來得有利弓狀回波的生成及發展。結果顯示,環境中東北方低層的氣旋式環流,其強度與範圍也對弓狀回波後方噴流的發展有一定的貢獻。除了中低層低壓外圍環流的貢獻外,中層西風的差異,則是另一項影響後方內流強度的因素。