地球與環境科學

本研究主旨是在探討颱風與季風互動對颱風風場不對稱性變化的影響，分析了2013至2024年9月期間的颱風數據，結果顯示，季風是影響颱風風場形狀的關鍵因素。在東亞特有的季風氣候中，84%的颱風受到季風共伴的影響，我們發現，在季風共伴下，颱風的七級風場會呈現螺旋形，東北季風影響下多呈「6」形，西南季風影響下多呈「9」形，這些形狀可用「等角螺線」來描述，對於季風影響不明顯的颱風，風場形狀則更接近橢圓。我們進一步計算集合重合率以驗證形狀描述的準確性。 此外，本研究將颱風生活史的流型演變分為五類，結果顯示，環境條件相似的颱風，在流型變化上具有相似性。我們還利用颱風氣流場裝置模擬颱風風場，測量風速和風向，深入探討環境風場對颱風不對稱性的影響。

本研究利用中央氣象署2003年至2022年在宜蘭地區的地面測站雨量及風場觀測資料，分別在蘭陽溪以北與以南的平原與山區各選取十個測站進行分析，再輔以宜蘭降雨觀測計畫所提供的探空斜溫圖，探討宜蘭地區三維風場及因特殊地形作用所產生的雨量分布及變化。研究結果顯示：宜蘭地區的降雨量多寡與降雨特性分成五區，分別是中央山脈迎風面（4000~5000mm）>雪山山脈山區（約3500mm）>平原內部（2500~3200mm）>中央山脈背風側（約2700mm）>無地形作用（約1200mm）。其中中央山脈迎風地區年雨量逐年上升，背風面雨量逐年下降。另大尺度的東北季風進入宜蘭平原，與地形交互作用產生繞流西風再與低層東北季風產生輻合舉升作用，常造成了宜蘭地區冬季劇烈降雨事件。

海洋中有許多重金屬汙染，其中汞元素因為濃度低很容易被忽略，但卻容易經由飲食進入人體，造成嚴重傷害。也因其濃度低不易被測量，現今也少有海洋中汞汙染的完整資料。然而，在生物體中汞濃度會因生物累積及放大作用而較海水的濃度來得高，故本研究利用魚體汞累積速率（MAR）當作追蹤海洋污染之生物指摽，此方法將魚體總汞濃度除以年齡得到的汞累積速率，以去除生長時間的影響因素。 本研究利用習性不常移動之底棲魚種之MAR，分析與生物放大作用相關的掠食階級（Trophic Levels）之相關趨勢，經過篩選，研究分析了31篇過去於大西洋、太平洋及地中海採樣的文獻，將其中資料整理成趨勢圖，比較各區域汙染程度，發現各區的汙染程度呈現差異，同時提供觀測區域海汞汙染的新方法。

基於對鄉土的關懷，我們選定高屏溪流域，來研究河川中塑膠微粒的尺寸大小和含量，透過光譜來了解塑膠微粒的材質。高屏溪流域是跨高雄及屏東地區最大的河流，我們共分為枯水期及豐水期來採水，比較不同季節之塑膠微粒類別，若以形狀區分:枯水期塑膠纖維最多，豐水期塑膠薄膜最多。若以尺寸區分:枯水期100~500μm的佔最多，豐水期25~100μm的佔最多。若以材質區分，枯水期含量最多分別是PE及PP，豐水期含量最多分別是PE及PET。若從顏色區分，大多是白色及透明為主要顏色。以上實驗結果可供主管機關列為重要監測參考，特別是國內少有研究單位或機構，在進行高屏溪流域塑膠微粒類別、含量之調查與研究，因此本研究重大發現為國內創舉深具意義，可供相關單位後續深究參考之價值性。

本研究以臺灣新竹縣的新豐紅樹林與臺中市的高美溼地，分別作為臺灣紅樹林與鹽沼的代表。經過元素分析、粒徑分析及密度分析之後，比較臺灣紅樹林與鹽沼兩個藍碳系統的碳封存能力差異及和國外相關研究間的差異性。本研究發現，採樣地距海越近，有機碳佔底土比例越高；粒徑較小的沉積物顆粒，較可能儲存更多有機碳；並藉此得出了藍碳相關研究受地理環境影響很大的結論。各採樣地樣本的活性有機碳(LOC)比例多大於難降解有機碳(ROC)比例，可能是由於臺灣的藍碳系統缺乏河川穩定供應有機物，又受到年齡與氣候條件的影響，其中儲存的ROC在總有機碳(TOC)中所占的比例不高，因此不適合長期儲存有機碳，卻很可能在幾十年內快速形成一個新的碳匯系統。

本研究利用Slow Earthquake Database長微震資料探討日本南海海槽長微震事件發生的特性、嘗試找出造成此區長微震發生的原因。我們將日本西南部的四國島、紀伊半島、愛知縣依空間細分為八個小區，分區將長微震的資料繪製成圖表，並利用快速傅立葉轉換Fast Fourier Transform進行頻譜分析，尋找該區長微震的活躍程度及復發週期，復發週期為一季至一年不等。另外，我們也將環境參數與長微震的月平均發震時長做比較，發現兩地皆與風速呈負相關、和累積雨量推遲1～2個月後兩者間成正相關、和地下水位高度呈負相關。潮汐與長微震的相關性上，潮位高度的影響較漲退潮狀態顯著， 但兩者均對長微震的發生有著正相關。

本研究利用福爾摩沙衛星 5 號及 Sentinel-2 之衛星影像監測 2018-2023 年集集攔河堰集水區的變化量值，並利用 Semi-automaticClassificationPlugin（SCP）及 NormalizedDifferenceWater Index（NDWI）兩種指標運算方式，比較集集攔河堰的水體面積變化及兩種指標的差異與應用。結果顯示 NDWI 相較於 SCP 更接近水利署所提供的航照資料，因此 NDWI 在測量水體範圍上具較高可信度。 如果用（面積×水位高度）無法真實計算可利用的水資源，因為水面下的沉積物會隨時間增減或遷徙。因此我們利用地表輻射值與數值高程模型（DEM）模擬水下的沉積物堆疊情形。為證實地表輻射值與地形有關聯性，因此利用水利署光達剖面圖資與本研究計算結果比對，發現乾季時模擬結果與光達實測地形資料高度相似。 此外亦利用 NDWI、NDVI 與空拍圖的相互比對重新細分不同物質在 NDWI 的適當數值區間範圍，能有效將濕砂石與深水區分離，並應用於其他及水樣區。

當船開過水面，因為內波而產生船速下降甚至停滯不前的現象，稱為「死 水效應」。此現象好發於初春冬冰消融之際、河川出海口等容易出現穩定密度分層區域。本研究主要針對「死水效應」進行探究，運用食鹽水製作密度分層，在水槽中利用模型船模擬現實中可能發生的情況，了解內波與死水現象的 關聯。 結果顯示當拉力較小、船重較重、上層水較薄、下層水較厚時，較容易發 生劇烈的死水現象。無論船速為何，在 Froude number 接近 1 時皆會受到內波影響，造成加速度減緩，當加速度達到負值，稱為死水現象。船一旦發生過一 次死水現象，並再加速時，船尾流會增強殘存的波，船極有可能再次陷入死水 現象，使得 Froude number 在 1 附近上下震盪，須等內波破碎或分層混亂時才 能完全脫離死水現象。同時本研究也發現船速與平均波速具有一關係式，可協 助進行觀測上等用途。

本研究主旨是在探討颱風與季風互動對颱風風場不對稱性變化的影響，分析了2013至2024年9月期間的颱風數據，結果顯示，季風是影響颱風風場形狀的關鍵因素。在東亞特有的季風氣候中，84%的颱風受到季風共伴的影響，我們發現，在季風共伴下，颱風的七級風場會呈現螺旋形，東北季風影響下多呈「6」形，西南季風影響下多呈「9」形，這些形狀可用「等角螺線」來描述，對於季風影響不明顯的颱風，風場形狀則更接近橢圓。我們進一步計算集合重合率以驗證形狀描述的準確性。 此外，本研究將颱風生活史的流型演變分為五類，結果顯示，環境條件相似的颱風，在流型變化上具有相似性。我們還利用颱風氣流場裝置模擬颱風風場，測量風速和風向，深入探討環境風場對颱風不對稱性的影響。

本研究以臺灣新竹縣的新豐紅樹林與臺中市的高美溼地，分別作為臺灣紅樹林與鹽沼的代表。經過元素分析、粒徑分析及密度分析之後，比較臺灣紅樹林與鹽沼兩個藍碳系統的碳封存能力差異及和國外相關研究間的差異性。本研究發現，採樣地距海越近，有機碳佔底土比例越高；粒徑較小的沉積物顆粒，較可能儲存更多有機碳；並藉此得出了藍碳相關研究受地理環境影響很大的結論。各採樣地樣本的活性有機碳(LOC)比例多大於難降解有機碳(ROC)比例，可能是由於臺灣的藍碳系統缺乏河川穩定供應有機物，又受到年齡與氣候條件的影響，其中儲存的ROC在總有機碳(TOC)中所占的比例不高，因此不適合長期儲存有機碳，卻很可能在幾十年內快速形成一個新的碳匯系統。