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 - 5 of 5
  • Item
    臺灣梅雨季鋒面對流渦旋個案尺度交互作用之模擬與診斷研究
    (2022) 黃心怡; Huang, Shin-Yi
    本研究探討梅雨鋒面與其伴隨之中尺度過程,包含低層噴流、中尺度渦旋以及深對流等多重尺度交互作用下,各尺度在影響渦度貢獻上所扮演的角色。選擇兩個梅雨鋒面個案作為研究,個案一為2003年6月6至7日自華南和南海北部移入臺灣南部近海的四個中尺度對流系統(MCSs),MCSs強度持續增強且向東移,為中南部地區帶來豪(大)雨事件。個案二為2014年5月19至20日受梅雨滯留鋒面影響,於華南附近形成一中尺度對流系統沿鋒前分布排列與發展,並逐漸向東移動至臺灣。使用CReSS模式模擬兩個個案,結果顯示梅雨鋒面及其中尺度對流系統模式結果皆有不錯的掌握,無論地面梅雨鋒面的位置、風場以及中尺度對流系統與觀測空間尺度相符,雖在時間尺度上有30~60分鐘的落後,使24小時累積雨量分布有所差異,但其強度一致。在中尺度渦旋之區域做垂直渦度收支分析結果顯示,在中尺度渦旋最顯著時,個案一局地渦度趨勢項正貢獻為低層扭轉項、中低層渦度輻合及中高層垂直平流項,顯示低層強垂直風切與輻合是渦度增加的原因;個案二北部區域局地渦度趨勢項正貢獻為低層渦度輻散項、中低層扭轉項以及水平平流項,顯示低層輻合與中層強垂直風切是渦度增加的原因之一;南部區域則為整層的渦度輻散項、垂直平流項與水平平流項,顯示低層輻合與垂直上升運動是渦度增加的原因。利用帶通濾波法將兩個案的數值模擬結果做大尺度、中尺度與對流尺度的分離,結果顯示該方法能有效保留個案中各尺度的特徵。尺度分離後渦度收支各項分析顯示,個案一正渦度貢獻為渦度輻散項與扭轉項,各項皆以對流尺度最為重要,中尺度為輔。個案二北部區域正渦度貢獻為渦度輻散項與扭轉項,各項以中尺度加乘對流尺度為主。尤其在中尺度渦旋發展期,渦度輻合項與水平平流項中的對流尺度其值能與中尺度相當,可見深對流胞在空間分布上比例雖少,但提供的正渦度卻不可忽視;南部區域分析顯示,正渦度貢獻為渦度輻散項與渦度垂直平流項。渦度輻散項以對流尺度加乘大尺度;渦度垂直平流項為大尺度加乘中尺度,顯示大尺度環境已有相當程度的背景渦度值,深對流的潛熱釋加強低層輻合與垂直上升運動,可將渦度回饋至大尺度。
  • Item
    以機器學習研究台灣梅雨季不同降水型態之時空分布與環境分析
    (2023) 楊立宇; Yang, Li-Yu
    台灣於梅雨季內常伴隨鋒面與中小尺度系統,常發生劇烈降水事件。為了解並統整受梅雨鋒面影響下不同降水型態對應的大氣環境狀態,本研究先尋找近十年台灣受梅雨季鋒面影響之時段,從中篩選出大量降水事件。由於降水事件個數眾多,本研究先以事件之降水極值進行初步分類;再以主要降水區域的空間差異,以機器學習方法將前述分類結果再逐一細分。從結果可見,部分類別間的主要降水區域分布相似度高,但亦有類別的降水區過於零散且發生頻率偏低。因此本研究從中挑選、整併出4種降水極值、6種主要雨區共計24種雨型,並刪除一種事件數甚少的雨型,最終以23種雨型進行後續分析。分析結果可見,平地雨區與山區雨區之間無論時序變化、環境特徵均差異大,顯見平地與山區的降水事件發生機制明顯不同,不過南部平地、中南部山區雨區之間受海陸風與背景西南風之輻合影響,其日夜變化明顯相互關聯。北部平地雨區之發生頻率時序為所有雨區中最顯其獨特性,在季內變化上,較集中於5月發生;在日夜變化上,較集中發生於凌晨至早上時段。所有山區雨型於近中午至午後時段有較多大降水極值事件出現,顯示有明顯之日夜變化現象。從環境條件分析之結果可見,熱力或水氣性質參數在台灣附近之位置或指向通常與各雨區位置有所相關,即途經或指向該雨區,且地理位置與之相近的平地雨區,其大氣特徵與隨降水極值變化下之大氣變化趨勢有彼此相近的現象。本研究另使用中央氣象局之梅雨季豪大雨檢查表的部分項目,統計與各雨型之間的相關性。自結果可見,位置較南的雨區即越適用此些項目,顯示位置較北的雨區或需另行訂定其他項目或僅使用少數項目,以利預測該地的豪大雨事件。本研究可提供台灣梅雨季不同降水類型下的環境特徵,並提出現有豪大雨檢查表的不足之處,期盼未來能依其資訊進一步製作預測指標,以協助預報員在預報實務上的運作。
  • Item
    2017年六月1-3日梅雨鋒面個案之數值模擬研究
    (2021) 張竣堯; Chang, Chun-Yao
    2017年六月1-3日梅雨鋒面個案所帶來的強降水事件區域遍及全台,北中南地區皆有傳出災情,也造成相當大農業與民間設施損失。因此本文使用Weather Research and Forecasting (WRF) 數值模式搭配Ensemble Transform Kalman Filter (ETKF)資料同化系統,分析強降雨事件發生原因,並且進一步探討鋒面移動之機制。 在此個案之降水分析中,透過系集成員分組之合成平均比較並利用相關係數分析,發現造成此個案強降水發生之原因包含:鋒前與中南部山區迎風面出現旺盛低層水氣通量;鋒面南下並且出現北退現象造成臺灣地區第二波降水;低層西南西風場與山脈走向交角較大導致水氣於中南部山區出現明顯輻合現象。此外進一步發現在華南之低壓愈強,導致上游水氣通量愈旺盛輸送至臺灣地區。 至於鋒面移動分析,透過相關係數與渦度收支診斷,發現鋒面北退現象之關鍵與華南地區低壓再次增強有關,使得西南風於臺灣海峽再次增強,造成鋒面北退現象。此外也發現鋒面位置受華南低壓延伸方向所影響,而低壓延伸方向也受中高層槽向南延伸程度所影響,另外關於華南低壓勢力範圍,也與地面溫度有所相關。
  • Item
    臺灣梅雨季滯留性雨帶之模擬研究:2017年6月2日個案
    (2021) 葉亭妤; Yeh, Ting-Yu
    2017年6月2日有一梅雨鋒面與伴隨雨帶在臺灣北海岸地區造成超大豪雨事件,鋒面在凌晨接近臺灣北部近海緩慢南移且呈現類似滯留的現象,對流系統在北海岸造成的12小時累積雨量高達641毫米,受此強降雨的影響在北部地區出現多處淹水的災情。綜觀環境分析顯示,低層有噴流存在、低層鋒面擾動輻合配合高對流層輻散,有利於對流系統形成與加強。雷達回波與色調強化雲圖顯示,臺灣北部上空的對流發展旺盛,類似颮線的鋒面對流帶滯留在北海岸與臺灣海峽北部,其上的對流胞不斷東移登陸造成持續的強降雨。本研究使用日本名古屋大學的雲解析風暴模式(CReSS 3.4.2版)模擬此個案探討造成高累積雨量的原因。3公里解析度的模擬顯示,模式對於綜觀環境的表現及鋒面接近臺灣北部時移動緩慢近似滯留的現象有不錯的掌握,累積降水值可達到近400毫米。透過地形敏感度實驗的比較,顯示地形噴流的形成可產生較強的輻合帶使對流發展與增強,移除臺灣地形後只有西南風與東北風產生的輻合,其強度較弱且生成對流較少,只移除北部地形的影響則差別甚小。利用前述3公里模擬與預報的一個成員所驅動的1公里高解析度模擬顯示,前者在24小時同樣可累積近400毫米的雨量,但高解析度預報則可超過600毫米,更接近實際觀測值。可能造成兩者累積雨量差別的結果為高解析度預報因雨帶在相同地方持續較久的時間,故在小區域可以累積集中更多降雨;而儘管模擬的鋒面移動同樣慢、降雨強度也相似,但因較屬移行性雨帶,較未停留在相同地方而導致降雨較分散。高解析預報有低壓擾動的生成在臺灣西北外海使臺灣北部近海的輻合帶長時間沒有移動,低壓南側西風與西南風產生輻合,西南西風被增強同時也增強與東北風輻合強度,海峽北部的輻合帶位置不變,降水可以集中且累積降雨較多;而模擬缺少低壓擾動的形成,為西南風和東北風產生的輻合,導致輻合帶不持續位置也不固定,雖然整體的降水多但雨帶多為移行性,因此無法集中在北海岸地區。
  • Item
    臺灣北部梅雨季極端降水個案之系集分析與可預報度研究
    (2020) 李名翔; Li, Ming-Siang
    本研究針對2017年6月初的梅雨個案,並著重於6月2日當日北部地區的極端降雨事件,進行系集敏感度分析(ensemble sensitivity analysis, ESA)與可預報度的探討。該事件在短短12小時的最大累積雨量就達到641毫米的驚人雨量,並造成北部地區多處產生積、淹水現象。但在事件發生前,多數的數值模式都無法很好掌握北部地區的極端降雨,嚴重低估雨量,不利於事前的防災準備。 本研究採用45個成員的系集預報,透過5種技術得分(TS、BS、POD、FAR、FSS)的計算,來評估各成員的表現。結果顯示相較於24小時累積雨量,12小時累積雨量的得分都較低,且北部地區BS得分大多小於1(預報不足),顯示模式對於北部的短時強降雨較難以掌握,可預報度偏低。 而在系集敏感度分析方面,選取北部地區(東經120.9-122.1度,北緯25.0-25.5度)的平均6小時累積降雨量(6月2日0300-0900 LST)當作反應函數(response function)的結果顯示,影響北部地區降雨的因子主要有(1)鋒面位置和移速(2)鋒面強度(3)環境水氣含量(4)低壓擾動(5)中低層槽線,而這些因子彼此之間也互相影響。中低層槽線的位置與移速會影響到地面鋒面的位置和移速,進而導致主要降雨位置的差異,而低壓擾動的生成與發展又與對流密切相關,當低壓擾動生成後,除了會改變降雨位置的分布,也有助於將鋒後冷空氣帶至較南邊的位置,若鋒面因此南移至臺灣西北近海一帶,再配合地形阻擋使得海峽西南風增強,讓此區域的輻合作用增強,此區域恰好為北部地區降雨的上游位置,加上因輻合而加強的鋒生作用,使鋒面強度增強,而鋒生作用又會影響到鋒面的移動速度,使鋒面移動速度較慢並增強對流發展,造成北部地區產生較多的降雨。 透過高解析度實驗,顯示了提高模式的解析度是有助於改善此極端降雨事件的預報結果。另外,初始與邊界條件的品質好壞對於模式結果也有重大影響。當初始與邊界條件能較好地反映真實大氣的情況時,模式才較有機會能預報出較好的結果,進而提高可預報度。