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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    高時空解析度衛星降雨推估在台灣地區的特性與誤差分析
    (2020) 許桀; Jie Hsu
    本研究將評估GSMaP (Global Satellite Mapping of Precipitation)各個版本衛星資料反演台灣不同季節與日循環的降雨表現能力,並根據不同的降雨類型(颱風降雨、午後對流)探討GSMaP衛星資料的差異。經分析後發現季節下的空間掌握分布能力以GSMaP MVK V5在濕季(梅雨季、夏季、秋季)表現最佳,但是時常有低估的情況發生。另外GSMaP RNL與GSMaP MVK V6普遍存在高估的情形,所有版本中以GSMaP MVK V7的降雨量估計較接近地面觀測資料。日循環的部分,衛星資料與地面觀測資料在乾季的降雨量差異皆不大,但是對於時序變化表現不佳,濕季則是每個版本皆有掌握到一日內最大降雨時段發生在午後,其中以GSMaP MVK V7對於梅雨季與夏季的時序變化表現最優越。GSMaP RNL與GSMaP MVK V6在濕季的清晨時段有相當嚴重的高估情形,尤其以夏季最為明顯,經分析後發現GSMaP RNL與GSMaP MVK V6清晨時段高估主要來自於某些颱風的降雨。 第二部分以探討降雨類型為主,分為颱風降雨(Tropical Cyclones Precipitation, TCP)與午後對流(Convection Afternoon Precipitaion, CAP)兩種降雨類型,因衛星資料年份不同,所以分成兩組比較(第一組: GSMaP RNL與GSMaP MVK V5,第二組: GSMaP MVK V6與GSMaP MVK V7)。在颱風降雨(TCP)中,以GSMaP MVK V7的表現最佳,不但在空間分布有一定的掌握外,在所有GSMaP版本中針對降雨量估計存在著最小的誤差。午後對流(CAP)中,即使各版本對於平坦或沿海區域的掌握較好,但是時有低估的狀況發生,且對於每小時日循環降雨貢獻掌握存在一定的極限。 已知在不同季節下,不同GSMaP版本的表現皆不相同外,不同降雨類型的表現也不盡相同,但是從季節、降雨類型的表現中可以發現GSMaP MVK V7的降雨量估計為所有版本中最穩定的。衛星資料的降雨估計仍存在一定的極限,因此在未來需再針對其他天氣型態或降雨類型做更多的評估,以利使用者在使用GSMaP資料評估台灣時有一定的參考依據。
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    長期氣候變遷對於侵台颱風個案降雨影響之探討
    (2013) 林伯勳
    近年來全球暖化的趨勢越來越明顯,且全球之極端天氣事件發生頻率也有增加的現象,所以越來越多人關注全球暖化與極端天氣之間的關係。熱帶氣旋為極端天氣現象之一,且對台灣威脅甚大,所以我們希望探討長期氣候變遷對於侵台颱風降雨的影響。 本研究所使用的氣候差異值是由1990~2009平均減去1950~1969平均,使用的資料為美國國家環境預測中心(National Centers for Environmental Prediction,簡稱NCEP) 之全球網格點再分析資料。本研究共討論兩個個案,分別為2008年9月14日辛樂克(Sinlaku)及2008年9月28日薔蜜(Jangmi),個案一及個案二皆為西北行颱風,其強度皆達到強烈颱風等級,且颱風中心皆有登陸台灣本島,並造成台灣降下豪大雨。 本研究使用日本名古屋大學地球水循環研究中心所發展的雲解析風暴模式(Cloud-Resolviing Storm Simulator,簡稱CReSS)模式,針對個案颱風進行高時空解析度之控制模擬。再進行改變初始場、側邊界條件及海溫之敏感度實驗,模擬相同個案颱風生成於四十年前。再將此模擬結果與控制實驗做比較,即可定量評估長期氣候變遷對於颱風降雨之影響。 研究結果顯示,長期氣候變遷造成颱風累積雨量增加約4至7 %,且強降雨增加約10至20 %;弱降雨則有增有減,但變化幅度約在正負10 %之間。但在颱風強度及路徑上,控制實驗與敏感度實驗差異並不明顯。對於台灣而言,降雨變化應該還是受颱風路徑、台灣地形作用及西南氣流等因素影響。
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    臺灣秋季降雨之低頻擾動變遷
    (2018) 李正安; Lee, Cheng-An
    陳與汪(2000)的研究指出1930-1997年之臺灣秋季降雨有準20年振盪現象。本研究主要希望透過檢視臺灣全島秋季(9-11月)總降雨及兩種類型降雨(颱風降雨和非颱風降雨)在1945-2015年期間的變化,瞭解其相對應的低頻擾動特徵是否隨檢驗時間不同,而存在不同特性變化。主要研究議題分三個:(1)臺灣秋季降雨低頻擾動之時間特性,是否存在變化? (2)臺灣秋季降雨低頻擾動是否存在區域性的差異? (3)若臺灣秋季降雨低頻擾動存在變遷,其可能的原因為何? 針對議題(1),本研究發現臺灣秋季總降雨之低頻擾動的週期從前期(1945-1985年)的準20年振盪現象,轉換為後期(1990-2015年)的準10年振盪現象。此現象不但存在於「秋季總降雨量變化分析」,亦存在於「颱風降雨」及「非颱風降雨」分析。針對議題(2),本研究透過分析10個中央氣象局局屬測站在1945-2015年期間的降雨資料,發現上述低頻擾動變遷現象為全島性現象,各地的振盪振幅雖有大小差異,但週期的變化卻是相近似的。針對議題(3),本研究結果發現「臺灣秋季降雨之低頻擾動變遷現象」與「亞洲大陸高壓」和「太平洋副熱帶高壓」這兩個氣候因子的長期變化息息相關。其中,前期主要是受到亞洲大陸高壓和太平洋副熱帶高壓的影響,在兩個氣候因子的影響下,臺灣秋季降雨之低頻擾動為準20年振盪;而後期則是受到太平洋副熱帶高壓的影響,導致臺灣秋季降雨之低頻擾動轉變為準10年振盪。最後,針對臺灣附近的水氣通量變化進行分析,本研究發現「水氣通量的低頻擾動變遷現象」亦是影響「臺灣秋季降雨之低頻擾動變遷由準20年振盪變成準10年振盪」的主要原因之一。