地球科學科

在一次至羅東溪邊烤肉的戶外活動中，發現溪旁的石頭大多比手掌小，有位同學憶及他曾在較上游之處戲水，其溪旁的石頭大多有手掌大。教科書上寫著：「在河流上游沉積物顆粒較大，隨著向下游漸行，其沉積物顆粒漸小。」而真實的情況真是如此嗎？其顆粒大小差異有多大呢？河水的淘選能力又是如何？

此次實驗利用特製水族箱(120cm x 30cm x 45cm)裝載水體，並利用起波器撥動水面，用以模擬海底地震所帶來的能量變化，並將水體染成紅色，方便觀察，藉由水深、坡度、底面的粗糙程度、地型型式等的改變，觀察記錄波速和浪高，以及防波堤型式與位置如何有效降低海嘯所帶來的衝擊，做一探討，讓我們對海嘯有更深一層的認識，也期望此次的實驗能提出較有效的防波堤型式，降低海嘯的傷害，讓我們的生命財產有更大的保障；面對此次日本311的九級大地震，台灣也同樣位於環太平洋地震帶上，相較於日本，我們不得不對它提早有所防範，以及應有一些基本的認識。

本實驗旨在觀察沉積顆粒在不同流速及不同坡度環境中的沉積分層情形。首先，我們利用篩選機篩定出粒徑在特定範圍內的砂子當作沉積顆粒，接著建立沉降實驗的基模，並選用不同顏色的砂子，分批搬運沉積在沉積槽中做出明顯的分層，實驗過程中改變搬運力及坡度觀察其對分層的影響。我們初步觀察到基本的粒級層，更進一步發現到層序不一定按照砂子倒入河道的先後順序排列，即先供應的砂子沉降後，會因為搬運力的改變而再度被搬運至上層，覆蓋住後供應的一批砂。

「龍珠石」一種天然形成的圓石，奇特而少見。它的形成背景是什麼？為何會這麼圓？它的組成是什麼？它形成的源頭在那裏？為何會形成珠石？珠石的出現和大地的變動有何關聯性？這些都是充滿著未知數，因此找出這些問題的解答，也就是我所要探討的主要目的。

西北太平洋是最多颱風生成的海域，而不同的海洋與大氣狀況，則是影響颱風強度的主要因素。本實驗透過分析1993-2011年，7-10月在120-170°E，10-19°N與19-26°N兩海域間增強的category1-5颱風，將颱風強度與其行經路徑的海表面溫度、海溫26℃等深線、海面高度差異、上層海水熱含量和海面下100公尺海水平均溫度等不同參數做比較，觀察颱風經過的海洋狀況對其增強的影響。比較後發現，長期以來西北太平洋北部海域(19-26°N)的海洋熱力條件有變暖的趨勢，但個案平均強度卻減小。因此我們以颱風個案的垂直風切代表大氣條件，希望觀察颱風強度與風切間的關係。結果顯示，北部海域颱風的增強受風切影響較大，且強度越大颱風的增強與海洋渦漩關連越大；而南部海域颱風的增強則受海洋熱力條件影響較大。

「阿塱壹古道」是台灣僅存的最後一段自然原始海岸，我們想研究這裏的海灘上圓扁的石頭的形狀和階梯般的層次的關係。我們選了五個採樣點（避開河口和懸崖），並設計出礫石測量器，共測量了300顆礫石，得到結論：一、礫石有由北向南逐漸變小、變扁的趨勢，再由當地風向、海浪及「沿岸流」方向的資料等證據，顯示礫灘的石頭的確有由北向南搬運的可能。二、北側區外海岸的礫灘似乎僅低平台的礫石，高平台的礫石粒徑明顯變小，不符合「礫石由北向南搬運，石頭北大南小」，故推測可能僅部分較小的礫石可以由北向南搬運。三、沿著海岸由北向南移動的主要是低平台較小的礫石，而分布於高平台的較大礫石，可能大部分都是「被附近河川搬運到海灘的礫石」。

台澗本島束邊毗鄰菲律賓海板塊，每年向台灣方向推進六、七公分，台灣本島受其持續性的擠壓，較脆弱的地殼在承受不住時，就會產生逆斷層，也就形成地震，其中以台灣東部次數最頻繁。據中央氣象局統計，台灣地區去年（七十三年）每月平均發生地震八次，其中，四月份高達十九次，但都為無感地震。中央氣象局地球物理科長李向華先生說，如果每月超過八次，就有不尋常的意義（亦即將有大地震發生），但今年（七十四年）一、二月均低於八次，情況正常。其仍為大陸板槐和菲律賓海板槐摩擦所引起的正常現象。台灣位處於環太平洋地震帶上，為了讓居處於此地震帶之居民能更深切地瞭解，同時對於地震學教學研究，提供簡捷而適宜方式，我們發揮團隊精紳，共同設計製作了七件簡易地震儀器，盼能在地球科學教學領域上，提供些許微薄力量。

位屬在地震頻繁的台灣，近年來頻受地震禍害，尤其以房屋倒塌造成人民生命財產損失為最。有鑑於此，我們希望能利用各種實驗來探討建築物的方向、樓層的高度、地基的材質、建築的造型對於耐震的強度的影響。希望能找出最安全的建築物在地震發生時，能將傷害減到最低。也許我們目前還無法阻止地震的發生，但我們卻能盡量讓災害程度降到最低。

在一次的城鄉交流活動，我們發現二寮景觀區是非常有價值的戶外地質教室，這裡有許多海相生物化石遺跡，其他還有波痕及犬牙交錯的沈積構造等，它們都是過去濱海環境的重要證據。在所有古生物當中，扇貝是新化丘陵的優勢種，分佈範圍遼闊，二寮地區向北延伸的扇貝密集層可以到達左鎮牛稠內及過嶺附近，向南可以到達龍崎鄉的石槽村一帶，多數密集層位在半面山的緩坡面，分佈位置不受海拔高度影響，推斷是地層不等量抬升的結果。研究中還意外發現單體珊瑚與蟹守螺共生的奇特現象，是生物生存的重要法寶之一，其他還有石膏礦物、有孔蟲及坡地災害問題等，值得大家再深入研究。

去年九月在太平洋海面上出現了一個颱風奇觀─芙瑞達、傑魯德及郝麗三個颱風並列成一行(圖一)當時氣象局曾發佈此三個颱風可能會彼此牽制，發生所謂「藤原效應」，根據中央氣象局的解釋，藤原效應為：「當兩個颱風相互靠近時，他們將繞著相連的直線或大圓圈上的中心相互作反時鐘方向旋轉，旋轉中心的位置，由兩個颱風的相對質量及颱風環流之強度來決定座標。到底颱風在何種狀況下會相互影響？其影響除了行進路徑的改變之外，是否也影響其強度？我們決定整理過去發生的颱風加以研究。