地球科學科

本研究是在探討丁壩對河川挑流、緩流之影響，而經過實驗和統整後，我們發現： 河流在經過河道彎處時，會造成攻擊面。從實驗得知，若在攻擊面前、中、後設置丁壩群及護腳工，可以有效的挑流及減緩流速，因此，在模擬河道的實驗中，發現在不同彎度和寬度的河道，所使用的都是透水、平行丁壩，且丁壩長度是河道寬的三分之一，可以有效挑流及緩流。最後，我們用塊石工法模擬設計丁壩、護腳工和落差工發現，塊石工法可以有效的挑流及減緩流速，在丁壩前後形成的淺瀨和深潭可以讓魚類生存；又在沉積位置設置魚穴，形成另一種魚類生態和水草在此美化環境，讓環境與生物在此處共存。

學校興建校舍，挖出兵道署的遺構，我們從挖出來的泥砂中看見許多貝類的遺骸。我們很好奇，到底這些洞穴裡除了遺構外，還藏著什麼秘密？所以在老師的指導下，採集坑洞裡的泥砂，觀察、實驗並認識泥砂的性質；再與附近學校地區的泥砂進行比較，發現可能屬於同一個時期的海相堆積。從遺構區發現的生物遺骸多屬於雙殼綱和現在河流出海口的生物遺骸很相似，因此推測學校以前和海岸邊的環境相似，屬於砂質基底的淺海環境。 最後透過測量學校附近道路的高低差，發現學校屬於東高西低的地形，從這些種種的證據中，我們想學校不只有深埋在地底下豐富的古蹟文化歷史，其實從探索泥砂、生物遺骸等海相沉積，更見證了台南四百多年來海岸線的演變。

研究發現瀑布漩渦的形成主要是有不斷出現的強大水流流進深潭，持續的水流來回交錯就可能出現漩渦；如果遇到潭底礁石，更容易產生漩渦。而人偶在深潭中會以橫向或上下移動方式持續運動，水流會對人偶產生拉址現象。 經實驗探究發現：高度越高及水流量越大的瀑布，水流會離開石壁以幕簾式或水柱流入深潭，較容易形成漩渦，掉進漩渦內需較長時間才能往外脫離。另外，在凹地地形人偶較容易被石頭卡住，但水流會在凹地處產生一個向上向外的流動，讓人偶往外離開漩渦，是一個脫離的機會。 最後提出建議：瀑布區旅遊，不應該進入到深潭區。瀑布漩渦並不是一直保持著強大水流，會有一段時間水流會將人偶帶往旁邊，如果發生溺水人們就可趁這時間點逃離漩渦。

本研究是探究臺灣在1998~2021年的氣候變遷現象，主要是以國小學生生長階段的視角將中央氣象局臺北、臺中、臺南測站的氣溫和降水觀測資料分組和統計，藉以比較近6或12年與出生前12年或氣候平均值的差異。結果發現：氣溫方面，三測站近年各月平均氣溫多為加劇上升，出現警報高溫的時間倍增，並以5、6月和臺北測站最顯著；日最高溫和最低溫的眾數落點皆上升1℃，但三測站日溫差升降趨勢完全不同。降水方面，三測站近年的降水增減趨勢不同，但各月平均降水量距平值皆小於50mm。此外，扣除颱風影響，豪雨等級的強降水發生次數在三測站都有增加，並以臺北測站豪雨占強降水比例增加12倍的變化最劇烈。綜合上述，可以得知臺灣近年的確發生劇烈的氣候變遷。

本研究的研究目的在探討影響沙灘上風成「砂波紋」外形的變因。除了實地到高雄旗津海岸公園以及西子灣沙灘上進行觀察測量外，我們也在實驗室中利用自行組裝的實驗器材進行各項變因的研究。研究結果發現，以中、細砂做出厚度至少2公分的砂堆、用7.5m/s ~ 8.0m/s之間的風速吹襲砂堆約15分鐘，即可製造出排列整齊、紋路明顯的砂波紋。研究結果也發現風速、砂堆厚度和沉積物顆粒大小都對砂波紋外形有明顯的影響：(1)風速愈小，砂波紋會愈平直，波長也較小；(2)砂堆厚度愈厚，形成的砂波紋波長較長；(3)中細砂和泥土等級的沉積物顆粒才能形成砂波紋，顆粒大的粗砂很難形成砂波紋；(4)當風速相對於沉積物顆粒極小時，有機會形成較不明顯的縱向砂波紋。

為了解台灣地區梅雨季的氣候特徵，本研究分析2009～2021年五、六月之降雨、風場及大氣環境。顯著降雨方面，東北部全年有雨，西南部則是五月開始才進入雨季。五至六月，台灣顯著降雨區域逐漸南移，為了解此時期大氣環境演變，我們分析「SSL東亞衛星地面天氣圖＋風場」，共歸納出六種流型，分別為A北風、B東風、C南風、D北風南下、E低壓帶及F西風流型。我們發現，南風流型入夏後成為主流，且流型變化有趨勢性，在整合降雨資料發現，迎風面影響降雨甚鉅。接著，我們嘗試在實驗室模擬流型，我們以不同濃度海藻酸鈉溶液進行垂直及水平模擬，搭配磁石攪拌器模擬不同流向的流體擦撞，並加入障礙物，可模擬出與本研究相符的幾種流型。

塑膠微粒影響著人類日常，但家鄉沙灘滿是塑膠垃圾，促使我們進行研究，得到以下結論： 一、比較沿岸海域不同深度的海洋塑膠微粒數量。 表層>1m深>>2m深。 二、比較人造港埠對海洋塑膠微粒的影響。 (一)數量方面：龍門＞尖山。 (二)深度方面(塑膠微粒數量)：表層>1m深>>2m深。 (三)最大顆粒粒徑大小：人造港埠＞開放水域。 三、比較潮間帶不同位置海砂的海洋塑膠微粒數量。 (一)低潮線＞高潮線＞飛沫帶。 (二)龍門後灣沙灘低潮、高潮線多於尖山烏泥沙灘。 (三)塑膠微粒數量(深度)0-4cm>4-8cm>>8-12cm，且海砂中含量多於開放水域。 四、比較不同受風面的海洋塑膠微粒數量。 迎風面多於背風面。

一般人對馬祖的感受是冬天很冷，居住的石頭屋是否舒適，成為我們想要探索的主題。 在有限的設備及時間之下，透過模擬冬天：風扇吹自製的冷劑，模擬夏天：吹風機加熱的兩個方式所得到的結果，得知閩東建築石頭屋具備冬暖夏涼的特性。 瓦片與水泥屋頂在室外溫度提升時，室內的溫度變化量差不多。 以水氣蒸發可穿越瓦片屋頂得知瓦片屋頂的透氣性佳，在夏天時屋外與屋內空氣流通，達到夏季涼爽的效果。冬天時冷空氣能通過瓦片降低室內溫度，但石頭屋牆面厚度、石材比熱大等保溫措施可弭平此缺失。 將電路系統及鋁箔紙裝在二坡式及五脊四坡式屋頂結構對側，以風吹之，觀察兩種屋頂結構的振動頻率及幅度，顯示五脊四坡式的屋頂結構振動幅度小、頻率低。

本研究透過資料蒐集了解臺灣邊坡土石概況，得知臺灣約有50％的土地，坡度都在40°以上，山坡多且地勢陡峭，因此山坡地災害層出不窮。 經設計實驗探究發現：泥沙適量含水可以增加安定角，使泥沙在坡地上較不易掉落，實驗中以顆粒0.21-0.42mm的中砂安定角最大。而混合不同顆粒大小的泥沙及有坡腳的山坡地也可以增加坡地的安定角。當山坡屬順向坡時，土石較不穩定，而加設岩錨可以增加土石的穩定性。 另外，發現震動次數越多及震動力量越大，泥沙掉落量會較多；當山坡坡度達到約35°時，地面震動會有較明顯的影響，土石掉落量也會較多。 最後建議：在順向坡位置，或地震發生頻繁、交通流量大及超過35°坡度的山坡地附近都較可能出現土石崩塌情況，應適度做防範。

屏東平原地下水位在這波旱情中下降，為了解地下水從沖積扇頂到平地的流動原理，環境因子和抗旱井抽水對地下水流動的影響，我們利用自製砂箱和類似地層沉積物的砂礫進行模擬，以食用色素呈現流線並測量相關數據。結果顯示距離中央隔水牆愈遠，流線的時間和路徑長均增加，流線的速度則減少。當地下水鹽度增加時，流線的路徑不會改變，距離中央隔水牆較近的流線速度增加，距離中央隔水牆較遠的流線速度減少。當地下水溫度增加時，流線的路徑不會改變，流線的速度會跟著增加。在模擬抽水的狀況下，流線路徑會改變，較快的流線速度會下降，流線路徑向左偏移、長度增加，較慢的流線速度下降並改往抽水口方向，且有隔水層時會使流線路徑偏移更明顯。