全國中小學科展

地球科學科

鹿角溪人工溼地-莫拉克大峽谷初探

鹿角溪人工溼地是一個為淨化生活汙水而改造河川高灘地所建立的仿自然汙水處理廠。在去年98年9月小小河川巡守隊活動時,我們發現了鄰近大漢溪畔的草澤區出現了一個大峽谷。 為了確實測量並描繪大峽谷的範圍,我們使用了行動式繪製法、方塊製圖法、穿越線調查法與制高點觀察法等方式來測量,持續改進測量的方式,終於初窺大峽谷的面貌。 大峽谷是怎麼形成的?我們實作草澤區模型進行各種試驗,發現水流緩急、水流是否停滯、停滯時間的長短、草澤區本身的土質與暴雨侵襲交互影響下,均會產生大峽谷的現象。另外還透過實地勘查,蒐集當時雨量紀錄與洩洪資訊,來推論大峽谷可能形成的原因。希望藉由此次的莫拉克大峽谷初探,能對人工溼地邊坡的維護有更進一步的了解,也讓民眾思索人與河流和諧共存之道。

尋找「橫山斷層」

「橫山斷層」存在與否及其名稱迭有變更,我們採用最初(林朝棨1957)「大甲客庄(海風缺)經清水第一公墓至沙鹿竹林」的定義。為了標示「橫山斷層」的位置,我們閱讀文獻,並進行實地考察,確有發現與大肚山東側坡面平行的谷地地形,逕以GPS定出各勘察點座標,測量坡度,拍攝地景,並整合資訊。露頭勘察「橫山斷層」段無發現,但在竹坑發現一東傾斷層露頭,尚待未來研究。紅土受力實驗中,發現在不同的水分條件下,會產生斷裂、崩落、變形且有裂縫三種情形,由「橫山斷層」的地形特徵,我們認為它很可能是大甲斷層和大肚山背斜形成時,在背斜軸附近發生的裂縫,並不是斷層,這可以解釋各種資料間的矛盾。

大社觀音山石膏發現之旅

本研究從在高雄大社觀音山發現不知名結晶物體,經過觀察、實驗、參考文獻、比對和推測得知,發現的物體是石膏,而不是海百合化石。經顯微鏡觀察結晶實驗所得的石膏晶體,發現與標本有相似的平行條紋結構和晶體發育情況。探討石膏形成原因,是由出土處緊鄰的岩層密佈貝類化石提供石膏成份中「鈣」的來源;另於附近也發現氧化鐵、硫磺,研判它們分別是由河水中的黃鐵礦、硫化氫風化產生,這過程同時提供了石膏(硫酸鈣)的成份「硫酸根離子或硫酸氫根離子」的來源;硫酸氫根離子或硫酸根離子和鈣離子化合成硫酸鈣溶液;推測當時觀音山地區出現高溫、少雨的氣候,使硫酸鈣溶液過飽和而結晶成石膏。而晶體出土處的古環境、古氣候仍有待進一步探討。

小男孩別來亂-聖嬰來了!

本報告主要是利用中央氣象局網站所提供的颱風資料,探討聖嬰現象與颱風強度、降雨量、路徑和侵台機率的關係。我們將年代細分成聖嬰年、微聖嬰年、正常年、微反聖嬰年以及反聖嬰年。其研究不同於前人研究的方法,也澄清了幾個重要迷思,分述如下:1.颱風的生成個數並不全然和聖嬰現象沒有關係。2.不管是聖嬰年、反聖嬰年或正常年,颱風的單一平均降雨量都有增加的趨勢。3.聖嬰年的颱風生成位置的分布範圍較廣,反聖嬰年則較窄。4.聖嬰現象若有跨到颱風季就會影響生成個數。5.反聖嬰年時,形成秋颱的機率較其他年高。6.在微聖嬰年時要多提防豪雨的來臨。7.近年的颱風路徑有偏北的趨勢,但其變化並不是非常的明顯。未來可繼續觀察颱風路徑的變化。

間歇泉的成因探討

間歇泉是一種十分奇特的地質景觀,地下水受到火成岩入侵所帶來的穩定熱源加熱,產生水蒸氣,利用水蒸氣形成的空氣柱壓力推動水由地底噴發出地表,也因為熱源穩定使得噴發時間差接近一定值,形成所謂的「週期性」。而根據實驗結果發現,管壁較薄的管子,在噴發之後,會使管中殘餘的水稍作降溫,加上補充的冷水使系統降溫;管長愈長時,蓄水槽中的水量較多,提高溫度所需的時間也較長,而延長了噴發的週期,最後歸納出間歇泉形成及存在的三個主要條件:(1)穩定的熱源;(2)細長的孔道;(3)豐沛的地下水。英文摘要:The geyser is a very amazing sort of geologic scenery. Its principle is that the heat source of invasive volcanic rock heats the underground water to produce steam that results an air-columnar with a large pressure to erupt through the underground on the surface. Because of the steady supply of heat source, the period between eruptions is closed to a constant called “periodicity.” According to the result of the experiments, the tube that have thin wall can lower the remaining water’s temperature a little and the cold water’s supply can also lower the plumbing system’s temperature after eruption. Besides, the water in the longer tube needs more time to higher its temperature to protract the period because it have more water in its reservoir. Eventually, there are 3 essential conditions of the geysers’ existence concluded: (1) steady supply of heat; (2) a thin and long standpipe; (3) abundant underground water.

高雄地區市區與郊區熱島效應之比較

本研究主要根據2011年1月與7月每小時的氣溫資料庫數據,比較高雄市屬於市區的鳳山、前金、復興(前鎮)以及屬於郊區的橋頭、大寮、林園之間的溫差,並探討這些差異可能來自哪些因素,特別是人為經濟活動如上下班的交通車流與建築空調排放的廢熱造成的升溫。另一方面,研究小組亦進行位在市區的本校校門口與位在郊區的另一校校門口的氣溫實測。資料庫數據分析結果顯示,溫差直接受測站所在位置物理環境狀況影響,郊區測站會高於市區測站,但透過分析平常日與假日溫差變化形態的差異,仍可發現冬季時的平常日有明顯的人為經濟活動的週期性高溫循環,冬季夜晚市區測站氣溫大多較郊區高溫,這些結果符合熱島效應的現象,實測部分本校與郊區學校之間則無明顯差異。

女媧的七彩石─談平流層中臭氧的雙高峰

「位於平流層的臭氧有破洞」,此一問題在近年來實在非常熱門,偶然在資料堥ㄗ麈銈魊H緯度的分布圖(見圖一),似乎不如我所預期,即「南北極最多,赤道最少」(圖四十三)或「南北極最少,赤道最多」(圖四十四)的單純關係。為求瞭解臭氧在平流層內,受污染物破壞前後隨緯度的分布趨勢,於是我就聯合一些好友,一齊從網路上找尋一些資料,並設計一些實驗,希望能解釋為何臭氧隨緯度的分布有此種情形。 \r

千里共嬋娟—月表地形的遠距測量與探討

關於月表坑洞已有不少研究進行過坑洞深度的討論,並提出深度的計算方法,但卻鮮少實際算出深度資料,我們的研究重點即是利用自製方式對月表55個坑洞,進行高解析攝影處理法拍攝,取得清晰坑洞影像後,從拍攝之日期與時間中求得日月相對位置並測量及推算坑洞深度,再加以驗證、分析與討論。此外,我們也測量坑洞其他地形數據,例如「寬度」、「面積」、「寬度與深度比值」、「面積與深度比值」,並將數據分析歸納,對數據在月表上分布情形進行討論,研究最後發現月表坑洞的寬度、深度與面積有由北向南遞增之明顯趨勢,而坑洞「寬度與深度比值」與「面積與深度比值」部分,則有「月陸比值普遍大於月海比值」的顯著分布趨勢。

別小看了髒兮兮的我──美崙地區土壤之研究

上自然課,老師帶領我們到美崙社區,採集植物標本時,發現同樣一個社區,卻種植不同的作物,有的地方種的是水稻,有的地方種的是落花生,有的地方種的是蔬菜、水果……等等,基於好奇的驅使,就向老師發問,於是,老師又帶領我們做美崙社區土壤的分析和研究土壤與作物的關係。

花蓮地區海陸風之探討

倚著海的校園在春夏之際常可感受到一陣陣自海上襲來的風,隨著季節的變化,到了冬天溫和的海風轉成強勁的冷風。同學們都說冬天吹東北季風,但我不禁懷疑冬天還有海風嗎?若有,冬夏季的海風之間有差異嗎?還有花蓮地區的陸風特性又是如何呢?海陸風是否受花蓮特殊地形的影響?海陸風對天氣又有何作用?……這些未知的問題,引發了我們對花蓮地區海陸風的一片好奇,因而展開以下研究。