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地球與行星科學科

由彩虹現象談雨滴形狀、大小、終端速度

藉由探討彩虹之形成,逆向思考反推形成雨滴的條件。

鹽鹼土的碳封存法則

本研究以台灣三大岩類做CO2吸附實驗,以期能了解其吸附效果.其中以火成岩(Igneous Rock)的玄武岩(Basalt)與石英安山岩(Dacite);變質岩(MetamorpHic Rock)的蛇紋岩(Serpentine);沉積岩(Sedimentary Rock)的長石砂岩(Arkose);亦以岩石風化物的鹽鹼化土壤(Salinized soil)作為反應物。由酸鹼度pH值、溫度變化CO2吸收量得知,鹼性土壤封存二氧化碳的效率最高,同時有助於中和鹽鹼化作用,進而改良地質,且CO2吸附能力與實驗粒徑呈負相關,實驗物中化學成份含的 Ca、Mg量越多,CO2反應速率愈佳,CO2吸附效果依序為鹽鹼化土壤>蛇紋岩>長石砂岩>玄武岩>安山岩。

類暖雲雲滴成長之探討

高空中的雲總是型態各異,千變萬化的,但水氣在高空的成長、變化實在是難以直接觀測,而大氣觀測方法不外乎是探空氣球、氣象衛星、雷達等,但就我們學生來說,要使用這些設備並不是如此的可行。 所以我們嘗試在高中實驗室所允許的條件下進行實驗,也就是模擬出高空雲滴成長的變化,藉由閱讀文獻、實驗模擬、電腦分析等方式,來了解暖雲雲滴在高空中凝結成長的行為,把藏於高空中不易觀察的現象在實驗室中呈現出來,實驗結果顯示,凝結核的存在對水滴的形成是非常重要的;凝結水滴經由合併成長使粒徑增大,且粒徑頻譜分布隨時間會呈現M型化的特徵。

雙眼牆颱風的內眼滾動

本研究初步分析颱風雷達回波圖發現,利奇馬、蘇力、柯羅莎、杜鵑4個雙眼牆的颱風,其內眼牆相對於外眼牆內側有滾動的現象,故以探討影響雙眼牆颱風內眼牆滾動週期的因素為研究目標,並以數值模式簡化問題。先在中空甜甜圈狀的初始場模擬單一眼牆的旋轉行為,發現眼牆渦度值、眼區半徑為影響旋轉週期的主因。而眼區與眼牆渦度比、眼區半徑、眼區與眼牆錯距則影響轉速與結構上的穩定性。我們在轉速及結構穩定的中空圓盤狀初始場中植入小型圓形渦度高區,以模擬雙眼牆颱風眼區旋轉情形,發現植入前後旋轉週期與結構皆有差異,並以杜鵑颱風的風速與結構進行數值模擬。

從地震能量及頻率探討台灣地區地震特性

本研究利用USGS及中央氣象局地震資料庫,分析不同區域地震規模與頻率及實際累積能量與理論累積能量殘差,討論不同地震帶特性並建立地震發生可能性。得到下列結論: 一、地震規模與其發生頻率對數值作圖,會呈現一次函數關係,地震密集帶的斜率愈平緩,其能量累積愈多,大地震的頻率也較高。 二、小規模地震釋放能量少,縱使次數遠多於大地震,但主要的累積能量還是倚靠大規模地震來釋放。 三、台灣地震發生頻繁且能量累積最大的是東北部地震帶,其次是東部地震帶,最少的是西部地震帶。 四、若在大規模地震發生頻率較長時間統計來的少或地震能量累積的殘差圖出現在負值區較大的位置,大規模地震發生的可能性較高。

聖嬰-南方震盪現象對颱風的影響

本研究的目的在於探討聖嬰─南方震盪現象(ENSO)對颱風生成數量、風速強度與颱風到達最大風速所需時間的影響。 本研究使聯合颱風警報中心(JTWC)的衛星觀測資料,依美國海洋暨大氣總署(NOAA)觀測的海洋聖嬰指數(ONI)區分成不同ENSO年份,統計1982年~2014年的颱風數量、風速、到達最大風速所需時間,分析颱風的特性。 本研究發現: 1. 反聖嬰年的年平均颱風數量少於正常年與聖嬰年。 2. 聖嬰年的強颱數量較多,反聖嬰年的輕颱數量較多。 3. 颱風達到最大風速所需時間有減少的趨勢。 本研究證實聖嬰─南方震盪現象(ENSO)會對颱風特性有一定的影響,期望能在未來更進一步找出影響颱風到達最大風速所需時間的確切原因。

涇渭分明--河川分界的奧妙

在亞馬遜流域中有兩條河,哥倫比亞的內格羅河,其溫度為28℃且流速大約為0.56m/s,與祕魯的索利蒙伊斯河,其溫度為22℃且流速大約為1.39m/s,兩河匯流後會形成一道很明顯的分界線,長達6km。本研究想要探討當兩河道在不同的流速、密度與溫度下,其匯流距離有何變化。 我們製作兩個河道,分別為主支流、副支流,並將黑色顏料加入主支流,再使兩支流匯流,並流入主河道。改變各項變因進行實驗,再透過電腦軟體判斷匯流距離並探討其關係。

漫漫黃砂九芎城--宜蘭地區汙染物濃度的探討

本研究主要探討宜蘭地區的各種空氣汙染物與濃度變化,利用宜蘭市測站與冬山鄉測站的觀測資料以繪製成圖表,並以現有的地科知識背景討論出各項污染物形成原因與機制。為求更精確的了解各時間尺度下的濃度變化,我們將觀測資料經數學方法處理後,製成逐時、逐月與逐年的濃度變化圖。另外我們以PM2.5為主要探討對象,了解大氣的條件與變化對污染濃度產生的影響。

找尋下一個水庫!-地下水位變動特性分析及地下水庫建置之儲水係數與沉陷量探討

現今大型水庫難以建置,地下水庫成為重要選項。本研究由學校測站分析,得知地下水溫穩定,推論彰雲沿海養殖業為降低寒害損失,抽地下水保溫,造成水位大幅變動。由彰雲高鐵沿線水位分析,發現自2010年封井後水位有明顯回升。本研究亦設計自由與受壓含水層儲水係數試驗,以彈珠及砂礫模擬含水層,量測儲水係數與沉陷量。研究發現自由含水層儲水係數與粒徑呈正向線性關係,且其儲水係數高於受壓含水層千倍之多。自由含水層中取水不產生沉陷,但受壓含水層荷重愈大,儲水係數愈小,沉陷量愈大,易地層下陷。歸納地下水庫建置,應以粒徑大之自由含水層或淺層受壓含水層為佳,以提高儲水係數、增加出水量及降低沉陷量的危害,同時亦應劃設保護區嚴管。

颱風吞併現象之探討

研究主要探討颱風吞併前後出現的現象,颱風吞併屬於藤原效應中的單向影響型,跟一般常見的雙向型藤原效應不太一樣。我們找出歷史上颱風吞併的數個個案,利用地面天氣圖與衛星雲圖來進行分析,並以中心氣壓較低(視為較強)的颱風作為主要觀察對象,觀察合併前後雙颱的距離、移動、氣壓變化的狀況。我們得到雙颱合併的條件為:距離大致小於700公里,此距離較互繞型藤原效應(約1000公里)小,且雙颱半徑比必須大於2。另外,雙颱靠近時會先互繞再吞併,而此時的雙颱相對移動速率對颱風吞併不造成影響。且在雙颱互繞時,若以中心氣壓較低的颱風為座標軸原點,則中心氣壓較高的颱風移動路徑常呈南北向移動。