全國中小學科展

地球科學科

翻落山頭的火燒風-台東焚風探究

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。

波浪與潮汐之探討研究

我們為什麼要探討波浪與潮汐呢?開始的時候是因為國中物理課本第三冊,介紹有關波的現象(折射、反射、繞射)引發了我們的興趣,同時學校舉辦南部平業旅行看到南台灣風光明媚的香蕉灣,海面所產生漣漪的波浪,更增強了對海浪的深一層認識。其次抱著對浪本身的特性,就科學的好奇心所引起的求知慾,促使我們嘗試製作一台波浪槽,藉看簡單的設備和裝置,解決有關波浪與潮汐的問題,以擴展地球科學教學方面的知識領域。

「滾蛟龍的反噬」─模糊方法對土石流發生之探討

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。

風災防範研究暨蘭陽平原風力調查探討

暑假中溫妮颱風的過境,暴風圈從東北角橫掃,使得北部及東北部地區災情慘重,靠近山坡地的建築與農作物幾乎無一幸免。想起林肯大郡的斜坡承受不了強大風力雨勢,整片坡面的下滑,整排樓房塌陷實叫人觸目驚心。而我們生活居住的蘭陽平原亦災情不少,住於此更須對我們生活環境加以調查認識。風災可怕,它可不可以預防呢?蘭陽平原三面環山,一面臨海是個畚箕地形,那一地區會承受風力特別嚴重須特別防範的呢?於是我們產生研究動機,關懷我們四周生活環境,在於蘭陽平原展開我們本次的研究活動。

崩塌的田寮河

去年我和叔叔到觀華戲院看電影,路過田寮河,看到在仁一路靠田寮河堤岸的路面破裂、下陷,四周有很多人在勘察,我覺得很奇怪懷著這樣的心情和疑問進到電影院,也無心盡情欣賞了,回到學校後我和呂淑怡提起這件事,因為我們是五堵國小少年科學營、地球科學組的組員,因而興起研究的念頭。在我們研究過程中據專家和市政府的人員告訴我們都是板樁打得不夠深,施工技術有問題,但是是什麼原因讓那些打得不夠深的板樁產生崩塌呢?雖然專家只有討論板樁的問題;俱是我們認為造成板樁的崩塌-定有其它的外在因素,因此我們排除偷工減料、板樁等問題,直接深入的調查它最根本的原因,也就是說:那些因素決定了板樁要打多深?我們懷著無比的興趣,在老師的指導下一步步的探討它的原因。

土角厝的奧秘

傳統夯土的土角厝磚加入的稻草混合物,以混雜方式可以有效的減緩熱傳導效應,並對屋內或戶外蒸散水氣,以達到土角厝磚內部與外部的大氣平衡。研究結果顯示混雜方式雖好,但效率因不同地、不同土壤、夯土的技巧或加入不等量稻草的因素,呈現複雜多樣的變化,利用重量法、密閉加壓法求得相對的孔隙比,得知在每克飽和土壤加入0.14克的稻草研磨物為單位,依比例製作土角厝磚,飽和狀態加入研磨添加物60%以上,土角厝磚正反兩面的溫差隨時間增加有逐步擴大的現象。

鹽田底質之探討

憶去年寒假中,某天我約了幾位同學到防風林烤肉,途中經海埔新生地,看見一群長輩們忙著排水、洗田、壓平等工作,弄得滿身是泥,辛苦萬分,據說每收成一次均要洗田,尤其遇到大雨,鹽被溶化了,還要重洗田,的確太辛苦了。我們一邊走,一邊討論,從海水到成鹽不知需多久?天氣的優劣有影響嗎?海水達到何種程度才會結鹽?不洗田可以嗎?豐質和底質有關嗎?…… 這一連串的疑問,等到回校後再探求解決,可是始終不能獲得答案,祇好請教老師,在老師的指導下,進行研習活動。

恆星系統與三體運動穩定性的模擬探討

我們在討論天體運動時,當只有個天體,就行等速度運動;兩個大體時,軌道呈圓錐曲線;但是三個天體的運動分析並不能算出解析解,而只能以數值分析來算出近似值(早期對於太陽系──簡化的三體運動問題──使用攝動理論(先考慮恆星重力,再加入行星的影響)做短期模擬(因為長期的攝動共振可以使運動軌跡完全改觀) )。 一般而言,想要進行預測星體軌道,人們只要解開相關的微分方程式就可以了。雖然如此,經由牛頓的計算,證實了想解出只有三個物體的微分方程式都是極度困難的。它的運動定律指出三體運動的模式沒有解析解 。要預側三體運動,唯一的方法就是利用攝動的理論計算近似值。但是現在藉由電腦的的輔助,我們可以用數值分析的方法去做三體運動的模擬。只要計算夠精確、模擬時間不要太長,都可以得到令人滿意的結果。既然有了良好的土具,就可以探究一些三體運動的問題了。

霧會說天氣

本研究是透過兩年的住家實測與空軍氣象聯隊近十年的觀測資料來探究霧的特性,同時嘗試以霧的特性來檢視未來的天氣狀況。研究結果發現:一、影響家鄉夏霧出現較少的原因:夏季氣溫較高、日溫差較小、需要較多的水氣、風速較微弱、凝結核的量較少。二、家鄉起霧的時刻最常發生在上午7點;約有54%的霧在家鄉起霧後的2小時內會消失。三、如果霧出現在13點前後,則未來天氣下雨機率為44%;四季中以夏季霧後下雨的機率56%最高。四、只持續1小時內的霧,下雨的機率約29%;但若超過11小時,則下雨的機率幾乎為0。

土壤中施用廢水污泥對土壤重金屬之影響

噸以上施用於酸性土壤則因銅、鋅之毒害而抑制大豆及燕麥生長。 Mery在 1959 年則發現 224 噸/公噸的污泥施用量尚無毒害大麥的現象。 Kelling等人在 1977 年以低於 60噸/公噸的污泥施用量進行刻田間實驗,發現污泥的施用,增加土壤中 DTPA 一抽取的鋼、鋅、鎘和鎳,且這四種金場在裸麥、玉米、芻秣和玉蜀泰四種作物植護內的濃度也都增加,但都還低於對作物產生毒害的濃度範圍。可見污泥雖產生多量重金屬,只要施用量適當,加以妥善管理以減低金屬的有效性,則可避免重金屬的堆積毒害現象。本責驗即在探討土壤在水田與早田之不同水分狀況下,施用廢水污泥後,士壤中重金屬之形態和有效性濃度的變化,此項探討結果,可做為污泥施用於農地時之施用量與管理上之參考,並期待能利用此廢水污泥在減低其重金屬毒害作用下,發揮其氮肥效果將有助於農產成本之降低。