地球與行星科學科

每年夏天，我們常為鐵皮屋內的高溫而煩惱，因此開始著手研究開窗與鐵皮屋散熱的關係。我們利用鋁罐模擬鐵皮屋，測量鋁罐加熱後內部氣溫下降曲線，來研究在不外加空氣流動下不同開窗面積、位置的散熱快慢的差異及外加空氣流動下風的速度、角度是否影響散熱效果。我們發現若不外加流動，散熱速度在開窗面積超過總表面積的6%時，散熱效果會明顯的提升，而影響散熱速度的程度由大至小分別是垂直流動、斜向流動、水平流動。在外加流動的實驗中，流動越強、流動方向越正向窗戶，散熱越快。而最後我們利用觀察煙霧在箱中的流動佐證上述實驗，發現鐵皮屋之窗戶應設計在正對盛行風向的位置，且至少開設兩窗戶，兩窗戶間有垂直高度落差，散熱效果較好。

為分析侵台颱風風場的不對稱性，本研究分析測站的實際風速資料，並設計氣流場實驗模擬。我們發現，未受地形破壞前，西行颱風半徑普遍是西＞東，北＞南，可能受高壓位置、東北信風造成；北行颱風大氣環境複雜，6號路徑颱風大多南＞北，可能是颱風引進西南風造成，部分颱風與東北風共伴使北側大；7號路徑為西北側大；8~9號路徑為東北側大。地形阻擋也會使風場結構產生變化，背風側產生尾流區，在氣流輻合處形成噴流區等。本研究也以氣流場模擬颱風不對稱性並測量風速，我們發現改變吸力強度、裝置深度可模擬不同範圍的颱風，改變引流孔開關可使風場不對稱，放置障礙物及台灣模型可於背風側形成尾流、副低壓區等，模擬結果均以等風速圖呈現。

凌星法是目前尋找系外行星的利器，而光譜的分析則可進一步提供更細微的探究。我們嘗試以燈泡及固定軌道的凌星實驗模組來模擬系外行星的空間狀態，再藉由光譜儀接收模擬的凌星光譜資料。從行星大小及凌星視軌道傾斜ｂ值的探討，我們了解到行星遮掩恆星的面積大小及遮掩區域，都會影響凌星亮度曲線的形狀及凌星深度，其中最大影響因素就是恆星臨邊昏暗效應的作用。不同波段凌星光譜的訊息，提供我們對模組光源更細膩的探究，也看到了凌星亮度曲線的差異，同時，藉由行星不同凌星位置或不同大小遮掩面積的凌星光譜資料，我們成功地建構出恆星圓盤的亮度變化結構，應證臨邊效應的特性與影響，期待未來能更精確地應用於恆星圓盤層圈亮度結構的研究。

從環保署2015~2017年報中，全國酸雨（pH值小於5.0）比例最高在萬里及觀音站，全國鹼雨（pH值大於7.1）比例最高在崙背站。經統計分析後，我們發現以下結論： 一、 觀音和萬里站都是離海近且較無當地污染源的背景站，酸雨的污染源應是外來的，冬季的致酸汙染物可能藉由東北季風到達臺灣，使得酸雨比例高達90%。 二、 鹼雨的原因主為工業化學排放的物質所造成，也可能與降水量、PM2.5、PM10有關，研究分析得到崙背鹼雨與降水量、PM2.5、PM10的相關性偏弱，可能和其他原因有更強烈的相關性。 三、 強降雨事件發生時，雨水酸鹼值和降水量、PM2.5、PM10的關係更為微弱。

本研究運用大氣水文資料庫的五分山雷達資料，經軟體程式碼編寫讀檔分析出2007年10月柯羅莎颱風侵台期間的雷達回波，發現如下： 一、此颱風結構非對稱且有類雙眼牆的結構，在靠近台灣時受地形影響有內外眼牆再度整合的現象。 二、眼牆大小在高低層不一致，並有週期性的震盪變化。 三、在颱風眼內下沉氣流範圍仍發展出對流胞的特殊性。 四、可藉由雷達回波應用在眼牆附近區域即時強降雨災害的預報。

本報告分析位於台灣西南部東經120.5度、北緯21.7度地震群。數據顯示在1994～2017年6月間，共出現10次規模大於5.0的大地震，震源深度均為40公里左右，歸納地震發生時間發現約2到5年發生一次大地震，推測此區域可能有持續發生此地震型態的情況。我們利用一些模擬實驗和假設模型，提出此近隱沒帶但呈張裂型態的區域，地震發生的時間空間變動的規則，可能和板塊隱沒時應力施於交界處附近，使應力易累積於弱下部地殼與強上部地殼交界處有關。

本研究使用1910年至2017年的PDO指數、氣壓、海溫、雨量資料，分析北太平洋西部受到太平洋年代際振盪（Pacific Decadal Oscillation, PDO）的影響。 首先以台灣多處測站的冬季氣壓資料，計算距平值，繪圖觀察其變動週期。結果顯示各處氣壓距平值於近百年間在圖表曲線上出現高峰、低谷的年分大致相同。接著利用冬季氣壓距平值與PDO指數畫出的圖表疊圖比較，發現兩者趨勢高度相似，彼此牽動。再以北太平洋西部的海溫資料距平值繪製圖表，分別與台灣冬季氣壓距平值、PDO指數疊圖，發現氣壓及PDO分別與海溫距平趨勢線的疊圖在週期上位於相反相位，呈負相關。最後，以台灣冬季降雨數據與上述資料比較，結果顯示此研究可用於長期氣候及雨量之預測。

共伴效應發生的颱風時常帶來嚴重災情，促使我們投入對秋颱共伴效應的分析。利用地面風場、輻合輻散場、衛星雲圖、測站氣壓雨量等統計資料以及颱風路徑等資料分析後，顯示在中央氣象局分類的五號、六號、九號路徑的颱風，發生共伴效應的比例較其他路經之颱風高。在風場與輻合輻散場之比較得知共伴會隨著颱風環流與東北季風相對位置的接近而產生增強的現象，再用地面天氣圖與雨量統計資料確認高壓靠海導致東北季風含水氣量的增加也會加強共伴雲帶的降水。利用十幾個颱風與六個測站雨量與風向的變化結果相互比較後，得知地形與風向效應也會導致當地瞬時以及總降雨量的增減，而風向與地形走向之夾角越趨近於垂直影響雨量的效果則越顯著。

本研究的主要目的是探討隕石在不同撞擊條件及不同落下地質環境對撞擊坑大小的影響。分成實驗與電腦模擬兩部分：實驗使用自製模擬實驗設備上，使用體積、質量不同的鋼球作為撞擊物，被撞擊物經多次實驗後，採用麵粉上面鋪上粉筆、鹽或細沙；而模擬利用Impact Earth模擬器來模擬隕石進入地球時所產生的隕石坑。利用實驗結果推測月球隕石坑的撞擊角度和產生隕石坑所需的能量，進而推測外星天體上造成隕石坑的隕石大小和撞擊角度。研究結果發現，撞擊物動能愈大的隕石，坑洞大小、震波大小、散射的角度與散射的距離也呈正相關，而被撞物表面材質越軟、厚度越厚，相關坑洞數值也越大，但是，模擬中卻顯示，和地面的夾角愈接近90度的隕石所造成的隕石坑愈大。

本研究探討年際氣候震盪對全球平均海平面的影響，故將衛星測高儀數據剔除長期趨勢與季節波動後，與數個氣候指數進行互相關及同調性頻譜分析，其結果為：(i) 海平面與 ENSO 在半年到十年的尺度下，有高度相關，相關的原因可能與降雨區的變化有關。(ii) 與 PDO、AMO 的相關性集中在二年到十年，AMO 相關性最高是在其比海平面早發生 8 個月的時間。海水的熱含量變化可能是主因。(iii) 與 AO 有弱相關，相關性最高是在 AO 比海平面早發生 15 個月的時間，推估可能是衛星測量資料空間範圍沒涵蓋北極海造成。(vi) 與 AAO 似乎有弱相關，但是無法確定。最後本研究將上述五個指數以最小平方法擬合海平面年際變化，得到各指數的相對強度貢獻比例，有助於了解在未來全球暖化下的海平面變化。