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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    莫拉克颱風之可預報度研究
    (2012) 鍾兆軒
    莫拉克颱風(2009)僅為一中度轉輕度颱風,卻於2009年8月7日至9日帶來遠超過許多強烈颱風之雨量,在台灣造成過去50年來最嚴重的氣象災害,其累積雨量(2855mm)甚至與世界紀錄相去不遠。各預報中心以及許多模式都顯示在即時預報的降水和累積雨量的預測都有嚴重不足的情況。 本研究採用的雲解析風暴模式(Cloud-Resolving Storm Simluator;簡稱CReSS),為一先進的高解析度模式,使用NCEP FNL分析資料作為初始及邊界條件之模擬(解析度為3 km)顯示,最早從8月3日0000 UTC就能成功模擬出莫拉克颱風的環流發展、雨帶演變以及影響台灣的降水時間和空間分布,累積24小時的定量降水預報(QPFs)之TS得分於8月7日與8日在門檻值為0.05~25 mm、50-100 mm、250mm、500 mm,分別有0.8-1.0、0.6-0.9、≧0.5、≧0.2的表現,為相當少見之高得分,此良好結果源於非常小的路徑誤差與在台灣地形上產生的相位鎖定降水機制。 另一方面,小區域即時預報實驗和大區域事後預報實驗顯示,初始時間從8月6日0000 UTC開始,也就是在南台灣發生最大降水的兩天前,模式已能預報出實際累積總降水的67%-80%,並有良好的QPFs技術得分。而初始時間在8月6日0000 UTC之前的預報實驗中,全球模式(模式之初始及邊界資料)的預報誤差是颱風路徑誤差的主要來源,也是造成定量降水預報不佳的主要原因。因此,使用高解析度並選取適當的預報範圍在預報上來說是有其重要性的,如此一來,在路徑誤差小的情況下,能夠提供更多的前置時間作因應,在極端降水事件發生前有更多時間去做防範、減少生命財產損失。 而針對初始時間在8月6日0000 UTC之前的預報實驗及GFS預報場本身,颱風均有提前北轉的現象而未登陸台灣,分析颱風半徑700公里內之深層平均氣流與綜觀場中高壓的相對位置得知,副熱帶高壓的位置是影響颱風能否登陸台灣的關鍵。此外,使用12小時平均之颱風移動向量與颱風的不對稱性作關聯,可以發現,颱風轉向前後、移速較慢之時,颱風之不對稱性也較為顯著。
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    應用位渦反演探討莫拉克颱風(2009)的結構對台灣降水之影響
    (2017) 林冠宇; Lin, Kuan-Yu
    本文針對莫拉克颱風(2009)的環流結構對台灣降水之貢獻作探討,藉由片段位渦反演的方法,改變颱風伴隨的位渦擾動場與環流等。其中改變的方式有(1)調整環流大小、(2)改變環流強度、(3)改變外圍環流強度等三種,共8項結構調整之組合。調整後,使用雲解析風暴模式(Cloud-Resolving Storm Simulator,簡稱CReSS)進行控制模擬與敏感度測試實驗,以進一步探討不同的颱風環流結構對於台灣降水之影響為何?模擬結果顯示,颱風環流未作任何調整之控制實驗,不論路徑、移動速度、颱風強度變化或降雨情形,都與觀測相近。至於其他各項環流的改變,調整(減弱)越多的實驗中,西南氣流可以越早影響台灣,與颱風環流的輻合區越為偏北,不僅造成中南部山區強降雨提早發生,也會延長登陸期間的時間。這些實驗中登陸期間全台各地降水增多,而離陸階段的時間則會縮短,使得南部山區降水減少,此與莫拉克颱風實際的降雨集中於南部山區的特徵有所不同。另外,在調整(減弱)越多的實驗中,颱風在實驗初期內縮增強的現象也會越明顯,此役反應造成靠近颱風中心的降雨增加。 其中,比較降水較強的兩個時段(登陸期間以及離陸階段)之累積雨量,環流調整(減弱)較少的實驗中,降雨型態與控制實驗差異不大。但外圍環流強度減得較弱的實驗,其降雨型態則與控制實驗有明顯不同,強降水區的降雨會比控制實驗減少16%,但台灣全區的平均累積雨量則增加10%以上。此一改變可以說明,颱風外圍環流對台灣南部山區的強降水有顯著的貢獻,因此,若莫拉克颱風外圍環流的強度較實際為弱,則台灣南部山區的災害可能因此而減少。