地球科學科

隨著工業進展的腳步愈來愈快，人類的生存環境也產生了或多或少的變化，溫室效應即為其中的要項，它的嚴重性已引起了各界的關注，而最近在宜蘭地區也常可聽到老一輩的人說：「現在的冬天和我們小的時候實在差太多了，那時候才真是冷啊！不像現在 … … 」之類的話，我們不禁納悶，宜蘭地區的氣溫是否真的升高了呢？或有無其他的異常現象出現呢？於是，我們開始對蘭陽地區長期的氣溫變化作了以下的研究，也藉此對自己所生長的環境多一分瞭解與認識。

夏天一到，大家總是喜歡往有水的地方玩樂，但也由於不諳水性，或是沒有謹慎注意，常常造成悲劇產生，在我們居住環境附近的新店溪流域可以常常聽到有溺斃事件的發生，其中肇事原因大部分跟渦流有些許關聯。為此我們經由資料蒐集、實地探勘、透過實驗驗證實際狀況、模擬地形等研究方法，以更進一步了解渦流的形成及種種資料；經由研究結果，我們發現：影響渦流形成的原因有：(1)凹洞的存在 (2)阻礙物的存在 (3)外力的介入，實驗結果更進一步驗證與找出渦流容易產生的地點，並觀察及分析渦流與新店溪流域地形的關聯性，進而讓我們更能夠了解渦流的習性，並保障我們的生活。

上次遠足，我們到東甫溫泉野餐，走呀走的，砰的一聲，溪流的對岸正在炸山，抬頭一看，好多的沙石滾到溪底，還有好多的泥土堆積在半山腰，原來美麗青翠的山坡，早已變成一片枯黃，同學們喊著光頭！光頭！真難看！老師說：「這不只難看，以後大家還得有罪受。」為了想了解為什慶有罪受，我們和老師爬了很多山，拍了很多相片，也做了一些實驗。在活動和實驗中，我們得到的結果，都令人非常難過。以下是我們一年來所做的活動。

我們藉由電腦多體模擬的手段，透過對宇宙微波背景輻射中之Sunyaev-Zel’dovich 效應（簡稱S-Z 效應）的研究，來探討星系團的一些根本性質，以便應用在觀測上。重要的發現有： 一、 星系團的S-Z 效應之強度（即所造成之背景輻射的溫度變化）ΔT = ，其中 r 為至星系團中心的距離，a、b、c均為常數，且c = ?1.0 ± 0.22。 二、 星系團的質量密度 = ，且c = ?0.71± 0.087。 三、 星系團總質量M（單位為太陽質量）與其中心S-Z 強度ΔT（單位為K）的關係為： M = 1018.2±0.360 ×T1.00±0.081。 四、 星系團總質量M與其總積分ΔT (ΔTtotal)的關係為： 五、 以後將可根據以上的四和五，推算出所觀測到之S-Z 星系團的質量。 我們的研究成果，將可在短期的未來，直接應用在許多期待中的觀測結果上，以揭開星系團 的神祕面紗。

宜蘭自古就有「龜蛇把海口」之說，而海岸沙崙正是這得天獨厚的環境產物之一。近來沿海地區的地層下陷、地下水鹽化和海嘯避難等問題一直被大家所關切，而海岸沙丘也正與這些問題息息相關。本研究藉實地踏察與既有資料以探究海岸沙崙的成因與特徵，並嘗試引用高中物理與地球科學課本所介紹的基本流體力學和地球物理原理，併合「簡易地電阻率測勘」及「監測井水位資料」進行交叉分析，以探求沙崙下的水體分布概貌(藉電阻率ρ與地層水鹽度S‰推估)。結果發現：南北縱走的海岸沙崙，高度大多超過10m，在地面上能對沿海達成防風、防鹽，甚至緩衝海嘯之效；而地面下則能把持部份淡水(水位在海平面上方1-2m)形成壓力以抑制地下鹹水上揚。故而，請別小看「一尺之差」─每一寸地下水、每一尺沙崙在水文環保上都具有其正面意義，我們不應該恣意破壞。

空氣污染是目前最緊迫的環境問題之一。而PM2.5的相關研究更說明了其對人體的危害，這引起了我們高度的好奇心。依據環保署過去3年資料分析發現臺灣PM2.5南部>中部>東部，夏季的PM2.5較低。晴天PM2.5高於雨天。透過定時擷取空氣盒子臺中市PM2.5值資料分析發現地形會影響PM2.5值的遷移與濃度分布：盆地區>海線區>山區，另海線區與盆地區一天中PM2.5最低是在15時、18 ~24時最高；但山線區此現象不明顯。令人訝異的是工業區與非工業區的PM2.5無明顯差異!實地測量學校的PM2.5發現：校門口>其他區域>教室。廟宇、吸菸室、炒菜烤肉時，都會產生大量PM2.5。若想預防PM2.5可選擇口罩、負離子機，但不同品牌效果差異大。室內植物以粉黛葉、彩葉椒草等表面具凹凸構造者PM2.5下降率較佳!

本研究透過自製簡易雨量筒的方式來監測區域性或局部的雨量。本研究嘗試使用不同材質來製作簡易雨量筒，其中輕黏土在多次雨水的侵蝕後會變得軟爛、不平整；而石膏在製作上因水與石膏粉的比例難掌握而失敗率較高；最後，彩色黏土不易變形、防水性佳，是最成功的雨量筒。此外，本研究也測量了學校後山的排水孔出水量，從實驗結果來看，排水孔的出水量和山坡地的坡度有密切關係；研究發現滲透率最佳的是以草本植物所覆蓋的土壤層，第二是泥濘的土壤和碎石地。最後，臺北市近年來推廣「家家戶戶設置一個雨量筒」方案，本研究發現因雨量是區域性且較難預測，設置雨量筒可增加民眾對雨量的了解，並隨時對天然災提升警覺心，務必將災害的殺傷力減到最低。

十大建設中的南北高速公路，去年十二月完成全線通車，因當時適逢白天溫度較高，夜晚溫度激降的冬天，極易產生濃霧，因為視線不明，通車不久即發生許多次大車禍，傷亡不少人命，損失無數財物。「霧」是靠近地面的水蒸氣，過冷而凝成細微水滴，漂浮瀰漫在地面。「露」是靠近地面的水蒸氣，夜間過冷凝結成小水滴。因此測定露點就知霧產生的氣溫。

台灣由於地形陡峭，地質條件脆弱，加上地處亞熱帶，每年颱風豪雨帶來豐沛的雨量，往往造成許多地區發生土石流災害，對人民的生命財產造成莫大損失。本文針對民國74~93年台灣發生的土石流事件，利用模糊原理與方法，撰寫程式進行模擬演算，發現影響土石流最主要的因子為總降雨量、地形坡度、集水區面積、開墾面積比、以及上游高程；其中又以總降雨量之影響最大。再配合模糊綜合評判法，即可設定在不同之降雨、地形條件下，模擬出發生土石流之危險等級，也可進一步反推出造成土石流發生之警戒降雨量，可作為土石流未發生前之參考依據。

利用中央氣象局之氣象資料，針對台東地區之颱風引發焚風案例進行分析，發現台東地區因颱風引發焚風之次數較其它地區多；焚風發生時，氣溫和相對濕度有較一致的變化，風向以西－西南風為主，但台東各地發生焚風時在時間順序和強度上有差異 類和 2 類之侵台颱風路徑最常引發台東焚風，台東發生焚風時，颱風中心位置之可能範圍約在北緯 23 度 40分至 25 度 30 分間、東經 120 度 0 分至 121 度 50 分之間；地形因素可能是造成台東地區焚風次數較多、以及大武之焚風現象常較輕微的原因。