地球科學科

自然老師曾說：「風是空氣流動所造成的現象， 『 風力』的強弱造成測風器的轉速快慢不同。」什麼是「風力」呢？如何測量「風力」呢？有那些因素會影響「風力」呢？為了進一步了解它，於是著手「風力的測量與影響風力因素」的研究！

1.今年較去年參展件數略減，原因可能是地方性（縣市）複賽時因名額限制的關係。 2.今年參展以集體作品為主，但個人作品也有，而且都很優秀。 3.作者說明時表達能力甚佳，部分作者之結論與實驗過程稍有出入。（推論太多） 4.大部分作品均能利用鄉土材料且富團隊精神。

酸雨是工業文明後的負面產物，近年來由於臺灣各項工業的蓬勃發展，空氣污染問題也隨之日益嚴重。我們所使用的石油、煤等石化燃料，排出大量的污染物，造成空氣品質嚴重的污染；在自然現象中，火山爆發也會釋放一些酸性物質。這些污染物質和大自然界中的水蒸氣交互作用，形成酸性的雨，而這些酸性物質容易造成水生生物、植物的滅亡、湖泊及土壤酸化等，甚至引發人類身體和呼吸系統疾病等症狀，對於生存環境造成了嚴重的影響。本研究在探討酸雨形成的原因、酸雨對生活環境造成的影響及落塵污染量。透過簡單的模擬酸雨實驗、土壤環境監測、落塵檢測實驗，了解酸雨與落塵對環境的影響情形，最後我們提出對於酸雨的侵害，我們該如何防範及補救之道。

波斯灣戰爭在今年(1911)一月十七日爆發以來，對整個世界的影響甚鉅，尤其中東油田的燃燒，更對地球環境造成威脅。加上近年來世界各地氣候的異常，許多污染助長了溫室效應，因此我們想藉由實驗與資料，進一步研究這個問題。

本研究旨在探討草本水生植物的生長狀況和水流流速以及水流搬運作用之關聯性。 在室內水流模擬實驗當中，我們選用了矮莎草(Cyperus pygmaeus)和美洲苦草(Vallisneria americana)作為挺水性和沉水性植物的代表，針對水生植物生長的位置、水生植物的密度和排列方式、以及不同的水位高度的狀況下進行關於水流流速的計算和比較。 從實驗中我們得知，當水生植物前後多層次緊密排列時，對於流速會造成較大的影響，而美洲苦草對水流的影響較隨排列和水位不同而變異；除探討流速之外，我們亦嘗試直接進行植物與水流沉積作用的模擬實驗，在有植物存在的狀況下，會使水中搬運的沙土更容易沉積，而這結果在溪沙方面更加明顯。

高屏溪主流流經高、屏兩縣（林孟龍、王鑫，民95）、（洪懿妍，民90）、（彭克仲，民87）。\r 冬季枯水期的高屏溪水，幾乎都偏向高雄縣沿岸；屏東縣沿岸幾乎都是沙地或在河床上種植\r 作物。（盧曉鈴，民92）、（林耀明，民87）、（洪懿妍，民90）\r 本研究發現冬季枯水期時（汪靜明，民88），屏東縣沿岸之水質較偏酸性，可能是因為\r 沿岸種植農作物以及養殖的關係。然而高雄縣由於有生態區以及沿岸整治的緣故，所以水質\r 略偏中性。愈接近林園工業區的溪水酸度愈強，而且接近出海口的水質愈混濁。高屏溪的上\r 游溪水，pH略偏鹼性，水質清澈，可能是因為愈上游愈不受污染的緣故。（彭克仲，民87）、\r （盧曉鈴，民92）、（柯三吉、蕭新煌，民84）\r 高雄縣沿岸的電導度和水中溶氧量，都比屏東縣來得漂亮，金屬離子濃度和溶氧量也較\r 平均。屏東縣由於涵管排放廢水到溪流中、水流速過慢，或水生植物優養化，造成金屬離子\r 濃度大幅提升（王忠茂，民94），以及水中溶氧過低，而影響水質。高屏溪主流上游的電導\r 度都比下游低，而且溶氧量也比下游高。

我們這次的研究是針對埔里在地的天氣，以「雲」當主要媒介(當然它同時也是主角)，做較長時間的觀察。在此略述我們這次研究的成果：(1).我們利用二種模式來分析冷鋒與天氣變化的關係，發現不論在溫度、濕度、氣壓、風向和雲系變化方面大都有一定的規則可尋。(2).我們選取卷雲、卷積雲、高積雲、層積雲和巨塊積雲等五種雲類，觀察其出現時與天氣變化的關係；其次，為了能夠預測天氣，我們也對該雲類出現後3小時、6小時和隔天早上的天氣，做進一步的分析探討。(3).我們把實際觀察的數據和中央氣象局鄉鎮天氣預報資料做個比較研究，發現：中央氣象局溫度預報的誤差率約為10%，溼度預報的誤差率約為-15%，而天氣狀況預報的誤差率約為31%。

我們從想了解學校內部哪一處是最好的放置氣象觀測站的探索開始，製作了1：100的學校模型，並且發明一種簡單製作，可靠，有效的小風標來進行實驗，利用這些小模型與儀器，以及我們設計的實驗方法；分區得分法，找出我們學校裡面最佳，而且比較不會受到建築物影響的架設觀測站的位置。接著我們發現觀測坪應該距離附近建築物的高度四倍以上的規定有不足的地方，根據我們的實驗結果發現，建築物的寬度影響觀測站風向的變化，比建築物的高度影響來的顯著，風向受到寬度的影響，並不單純只在四倍距離而已。最後我們更製作了大台北地區1：30000的模型，並且模擬內部的風場變化，更利用中央氣象局，以及台北市近三十個小學的氣象觀測資料來分析驗證我們的實驗結果，找出大台北地區各個小區域受到山脈地形影響下風場改變的模式，來跟我們的模擬相互檢驗，讓我們能夠更清楚地掌握地方區域受到地形影響的風場變化的情形。

龍捲風是快速熱對流的現象，局部區域的地表溫度過高，導致這個區域的氣流快速上升。氣流快速上升的結果，根據流體力學中白努力定律，這將使得中心地帶成了低壓中心。所以四周的空氣就會往中心集中最後形成渦流，並造成災害性破壞稱為「龍捲風」。金門夏季在空曠平地(如：操場) 會出現一種迷你型的龍捲風，這種熱氣流所引起的地表附近的氣象其實是一種稱為「塵卷」的現象。本研究即是利用簡易的裝置在水中產生了類似龍捲風的現象，創造了「水中龍捲風」，來模擬金門下季會出現的塵卷現象。「水中龍捲風」的形成是利用攪動水產生漩渦，並且讓漩渦將底部的細沙捲起。從燒杯的側邊觀察，被捲起的細沙就像電影中利用電腦所模擬的龍捲風特效一樣。接著，我們探討了影響龍捲風規模的參數，發現不同粗細的攪拌棒、攪拌的位置不同以及攪拌棒的轉速不同都會影響水中龍捲風形成的規模、出現時間和達到穩定的時間。其主要是因為攪拌棒越粗，攪拌棒形成的低壓中心壓力越低並且和四周的壓差更大，所以塵卷的規模也越大。同樣的，轉速越快低壓中心的壓力也越低，結果當然塵卷的規模也較大。而攪拌棒越接近底部細沙的位置，形成壓力差的梯度不同造成塵卷形成即達到穩定的時間不同，但是塵卷的規模卻相同的結果。從製造「水中龍捲風」來模擬塵卷現象的實驗中，我們學習到低壓中心如何產生並且造成劇烈的氣流現象。如果我們持續加熱地球而不能正視人類過度發展的結果，未來面對極端氣候的挑戰時，將會付出更大的代價！

對綠豆、嫣紅蔓、茄子、玉米、等不同的植物分別灌溉不同濃度的酸性溶液，以模擬酸雨對植物成長的影響，並紀錄比較之。