地球與環境科學

臺灣北部海岸富貴角地區的風稜石母岩為兩輝安山岩，經過風化、風蝕及海蝕而形成目前獨特之外觀。這些岩石源自火山噴發形成的熔岩流，岩漿冷卻形成熔岩塔，裂解後受外營力作用逐漸成形。不同地理位置的風稜石受侵蝕的影響差異顯著：海岸邊的風稜石同時受到海浪和風的影響，外型較圓鈍；陸地部分則因受到海蝕影響較小，外型較為尖銳。另外，本研究利用噴砂實驗進一步驗證不同風速和風向對風稜石生成過程的影響，並分析其形態差異及地質學意義。

有孔蟲Globigerinoidesella fistulosa的滅絕時機(1.7 million years ago, Ma)恰與東西赤道太平洋水溫由似聖嬰現象狀態轉變為似反聖嬰現象狀態的時機相近，前人推論可能是有孔蟲為了維持雷諾數，將自身殼體生長階段倒退為較小的型態，進而提出假設「當垂直水溫梯度變緩，黏滯度變小，Trilobatus sacculifer complex 為了維持雷諾數，殼體半徑、沉降速率和殼體與水的密度差必須相對變小」。本研究利用3D列印的G. fistulosa、T. sacculifer有孔蟲殼體模型進行沉降實驗驗證此假設，同時探討浮游性有孔蟲的殼體型態對其沉降模式的影響，由多個角度分析浮游性有孔蟲改變外型的現象。

為了解台灣梅雨季的氣候特徵，本研究分析了2009至2024年間五、六月的降雨、風場流型及大氣環境。結果顯示，東北部冬季多雨，而西部地區則自五月梅雨季開始進入雨季，台灣的降雨區域逐漸南移，顯示大氣環境在此期間發生變化。我們分析了16年間的風場情形，歸納出7種單一風向流型及2種過渡流型，並整合其趨勢。我們發現，梅雨季期間，寒冷流型的出現頻率逐漸減少，而溫暖流型在夏季成為主流，不同流型之間的轉變具趨勢性。整合降雨資料後，結果顯示盛行風、低壓帶、地形效應與過渡流型對降雨有顯著影響，且發現致災性梅雨的發生條件。最後，本研究設計模擬裝置，利用不同密度的海藻酸鈉溶液與台灣模型，可模擬出符合本研究歸納的流型。

本研究使用水槽、自製造浪器，模擬海岸環境，探討消波塊的擺放角度、擺放密度，以及沙灘的水深、坡度、波浪強度(造浪器頻率)，對沿岸沙石侵蝕面積的影響。利用image j 分析在不同因素下消波塊周圍沙石侵蝕之面積，以及其隨時間的變化。研究結果發現，在不同擺放角度中，消波塊之兩角面向波浪時(本研究定義為0度)其下沙石侵蝕面積最大；在擺放密度中，發現擺放越多的消波塊，其侵蝕面積越大；在沙灘水深不同時，當水深越淺時，其侵蝕面積越大；當沙灘之坡度越大時，其侵蝕面積越大；當造浪器之頻率越大時，其侵蝕面積也會增加，而計算體積時，發現在不同擺放角度下，掏空的體積與侵蝕面積成正相關。

為降低鑽探所耗費的資源，我們發現可透過震源回歸板塊隱沒帶，萌生出運用地震震源計算斷層平面的方法，因此我們用「2018/02/08 吉安地震」、「2022/09/17 關山地震」、「2022/09/18 池上地震」、「2022/09/18 富里地震」、「2022/06/25 光復地震」、「2018/02/06 花蓮地震」、「2022/02/04 峨嵋地震」、「2022/02/04 新城地震」這 8 個地震為參考資料，並使用 Python 中的LinearRegression 函數建立線性迴歸模型以及使用 fit 函數對模型進行訓練，最後 3D 列印出花東縱谷與中央山脈斷層的差異。可發現兩地區斷層皆為南北走向，花東縱谷斷層的傾角為東傾 69-54 度，而中央山脈斷層則為西傾 60 度左右。

北半球冰川擴張是過去三百萬年來全球主要的氣候變遷事件之一，地球從溫暖的上新世轉變為較冷的更新世。本研究利用國際大洋發現計畫位於南太平洋 U1541 號岩芯中的有孔蟲群落分析和沉積物總碳變化，探討海水物理性質及碳埋藏速率變化受到此事件的影響。本研究發現在 2.8-2.5 百萬年前(Ma) 海水層化現象較強，2.5-2.4 Ma 受到北半球冰川擴張事件影響，海冰擴張，Neogloboquadrina pachyderma 相對豐度逐漸上升。冰期時南大洋海冰擴張後，導致換氣率下降，使得有機碳保存度高，讓總有機碳含量增加，此機制亦可能使冰期時南大洋深部碳儲藏庫開始擴張，使得全球冰川體積在第四紀時持續增長。本研究發現首次證實南大洋在北半球冰川擴張事件中扮演可能的二氧化碳儲存庫。

為瞭解台灣地形對西行侵台颱風的流型影響，本研究分析 24 個西行颱風於不同經度時的連續流型變化並加以歸納，我們將流型分為 5 群，分別為沿山流型、東側尾流總型、登陸流型、過山後流型、以及阻擋流型，且又分為 13 次分類，並將各種流型發生時的颱風中心位置以地圖標示之。我們發現，相似路徑的颱風會有相似的流型變化。 為了進一步探討氣流在地形作用下的變化，及造成的邊界層現象，我們開發出氣流場裝置並搭配保麗龍沙作為介質進行模擬，以雷射光分層掃描觀察不同高度的氣流走向，發現低層輻合旋入、高層輻散旋出的現象，此結果非常接近真實的颱風結構。我們也以台灣形障礙物觀察滯留、尾流、輻合及背風旋生等現象，獲得與實際颱風案例一致的結果。

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。

為了永續利用土壤生態系服務，本研究分析線蟲族群變化監測土壤食物網，探討線蟲食物網與土壤養分調節相關性，實踐 SDGs中第 2項消除飢餓與第15項陸域生態。首先使用文獻分析法，建構模式觀察線蟲功能群演替，監測線蟲食物網組成評估土壤生態系服務，改善與結合過去僅探討環境干擾方式。觀察線蟲對土壤養分影響，結果顯示線蟲功能群多樣性、族群增長與交互作用 (資源重疊與演替等)可能提升土壤無機氮；不過推測因族群交互作用減弱或微生物過度被捕食，氨化能力在食物網發展初期(六週提升 37%)與後期 (六週僅提升16%)不同，需探討如何延續其氨化能力。將結合植物生長觀察線蟲食物網對植物影響。期望未來新模式進一步評估與標準化，用於監測土壤線蟲食物網組成並調節土壤，在農業管理與生態復育方面做出貢獻，為土壤永續利用提出新的可能。