Browsing by Author "林士堯"

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氣候變遷推估的統計降尺度研究
(2010) 林士堯
由於氣候異常現象發生的頻率逐年增加，氣候變遷在近年來成為全球熱門的議題之一。GCMs模式是現今用來客觀分析未來氣候變遷和季節預報的主要工具，並以物理的方程為基礎建立長時間全球氣候系統的模擬，但是在網格解析度太粗的情況下，對中小尺度的研究上有一定的困難，因此為了克服GCMs在模擬區域氣候上的不足，降尺度方法的運用就成為研究區域氣候的必要手段。本研究主要採用的模式資料為IPCC AR4的二十二個模式資料在20c3m和A1B排放情境與控制情境三種，觀測資料則分別使用Aphrodite的降雨以及CRU的地表溫度，在對歷史氣候進行降尺度方法評估時的時間長度取1961年到2000年共40年；未來推估的應用上，時間長度則取2001年到2099年共99年，水平解析度均內插處理為2˚X2˚。針對陸地上的降雨以及地表溫度進行分析，利用歷史的模式和觀測資料評估統計降尺度方法的成效，再延伸應用到未來A1B情境，探討東亞地區(60˚E~150˚E，0˚N~55˚N)和台灣地區(118˚E~124˚E，19˚N~27˚N)在未來二十年(2080年到2099年)降雨和溫度與過去二十年(1980年到1999年)相比，受到氣候變遷的影響程度以及不確定性的範圍。在評估歷史氣候的降尺度模擬效用時，可以得知氣候模式對於大尺度的氣候特徵以及變化趨勢能夠有效的掌握到，但是縮小範圍至局部地區，空間上的分布變化卻明顯的模擬能力不足，無法為區域研究提供充分且有效的資訊，而降尺度方法能夠提升空間解析度提供更多資訊、有效修正模式模擬的誤差、呈現局部地區受海陸地形分布的影響以及從環流模式擷取模式中有用的資訊等。因此對於東亞局部區域的台灣而言，降尺度方法在研究上就佔有相當重要的角色。在檢驗的部分，從統計上透過Monte Carlo和T-test等方法對資料進行物差以及不確定性的驗證，使用Monte Carlo檢定的目的在於濾除因降尺度方法所產生的誤差，並保留通過90%信賴水準的氣候變化量；使用T-test檢定的目的在於濾除模式內包含的自然變動所產生的非氣候變遷訊號，並保留通過95%雙尾檢定(T=1.9935)的網格位置。從研究結果顯示，東亞地區的降雨變化趨勢整體是呈現增加的情況，而且冬季增加的幅度大於年平均大於夏季，但也有部分地區出現減少的訊號，例如夏季的中亞地區和冬季的低緯度地區，顯示降雨隨空間變化的差異大。在經過檢定之後，降雨增加的幅度都有所提升，通過檢定的變化趨勢也相對較為集中；在地表溫度上整體都是增溫的趨勢，而且增溫的幅度有隨緯度遞增的情形，年平均增溫大於冬季大於夏季。在檢定前後的模式數量的差異不大，代表溫度的變化都是具有統計顯著性與高可信度。若有更好的誤差修正方法與解析度更高的觀測資料，配合適當的統計檢定方式，就能更進一步改善降尺度方法對未來氣候的評估結果。
臺灣氣候變遷推估研究
(中華民國氣象學會, 2014-12-01) 陳正達; 朱容練; 許晃雄; 盧孟明; 隋中興; 周佳; 翁叔平; 陳昭銘; 林傳堯; 鄭兆尊; 吳宜昭; 卓盈旻; 陳重功; 張雅茹; 林士堯; 林修立; 童裕翔; 楊承道
本研究以全球氣候模式模擬的結果為基準，運用統計降尺度技術，分析未來臺灣氣候變遷的可能性機率分布範圍。運用機率方式表示是以科學與客觀的方式呈現上述氣候模式差異、自然氣候變動以及降尺度方法所疊加的不確定範圍，同時區域的氣候變遷推估機率分布特徵也可以用以評估我們對未來臺灣氣候變遷推估的信心度。以A1B單一未來發展情境為例，下列是針對21世紀末未來臺灣氣候變遷推估的主要發現：（1）在近地表氣溫季節及區域平均的變化部份，所有氣候模式所推估中位數大約是介於2.1°C至2.4°C之間，北臺灣較南臺灣的增溫幅度略高，而秋季較其他季節略低。約有一半的模式顯示未來變化主要是介於1.8°C至2.9°C之間。90%以上的模式推估區域季節平均變化將在1.3°C以上或小於3.1°C，同樣是北臺灣較南臺灣的增溫幅度略高。（2）在季節及區域平均降水的變化方面，未來冬季雨量有近乎四分之三的模式推估變化都是減少的，約有一半的模式的推估是介於+0%至–23%之間，只有少數（10%）的模式推估區域冬季雨量減少可能在–34%以上或反而可能有+6%的增加。而未來夏季雨量變化方面，則有將近60%的模式推估降水都是增加，約有一半的模式認為未來夏季變化主要是介於+15%至+45%之間，雖然只有少數（10%）的模式推估區域夏季雨量增加可能在+34%以上。這些推估結果對原本就是夏季多雨、冬季少雨的中南部地區而言，如何調配豐枯水期的水資源，在未來將會是更為嚴峻。對於未來臺灣近地面氣溫變遷推估而言，無論是月、季或是年平均的氣候平均氣溫變化，在21世紀末的變化幅度都遠超過模式所估算的氣候自然變動與統計降尺度方法的誤差範圍。不過，對於未來臺灣降雨變遷推估的應用，必須注意其變化幅度往往未必具有統計上的顯著性，模式推估分布的可能性機率分布範圍或甚至符號都改變，科學上對相關結果可靠性的信心則相對較為不足。
雙界面活性劑系統之金奈米棒的合成與金奈米棒之表面修飾以及再生長銀
(2018) 林士堯; Lin, Shih-Yao
使用雙界面活性劑系統合成出不同大小以及長寬比的金奈米棒，探討每個條件對於尺寸的影響，尺寸對於金奈米棒的表面電漿共振現象有何種影響及表面修飾過後的奈米金棒在光譜及電子顯微鏡下會如何改變，並對其表面做官能基修飾或者在表面上沉積銀原子形成金-銀雙金屬結構。由於金奈米棒的各向異性導致其具有不均勻的電磁場強度分佈，金奈米棒的兩端對於訊號(如螢光、拉曼散射光)有明顯增強的效果，因此在兩端接上具有螢光放光的金奈米團簇預期會使螢光強度增強。實驗中，表面的官能基修飾選擇使用含有硫醇基的聚合物，方便之後修飾在金奈米棒的表面，聚合反應則是以N-羧酸酐聚合法，合成出直鏈聚合物。聚合物之末端帶有氨基，能透過EDC/NHS與帶有羧酸的分子進行交聯反應，使其固定在聚合物的末端，達到固定在金奈米棒表面的目的。表面修飾後的金奈米棒可選擇性的在兩端接上物質，探討兩端強電磁場對於物質的螢光訊號影響。此外，在金奈米棒上沉積銀原子形成金-銀雙金屬結構(Au/Ag-Core/Shell) (Au@Ag nanocuboids)，探討其在光譜上的變化，之後透過Galvanic Replacement reaction使用CTAC-Au(III)溶液將銀殼表面部分置換成金殼，形成具有空腔之金棒-金殼結構(gold nanorattles)，這樣的結構在空腔內也具有很強的電磁場分佈，期望能在空腔的部分載入螢光物質，預測會有更高的訊號增強。