必選修課程介紹 Course introduction

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  Introduction
• 非本系教師開授之課程
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  普通物理學及實驗、有機化學、分析化學、物理化學等。
  | 詳見台大教務處或台大課程網公告
• 高等大氣動力學
  郭鴻基
  3
  因應地球科學跨領域研究，高等大氣動力學課程的安排，除了傳統大氣動力學外，更廣泛包括大氣海洋流體力學 (Atmospheric Oceanic Fluid Dynamics, AOFD)；課程也將加入新元素：例如探討空氣、水等流體性質對於生命科學與生物的影響；探討非線性動力數學建模，包含多重平衡與穩定、回饋、遲滯、同步、尺度分析等課題。課程重視數學思考與模式計算。
• 中尺度氣象學
  游政谷
  2
  隨著近年來觀測儀器（技術）的進步以及高解析度數值模式的廣泛應用，使得我們慢慢了解到，較劇烈且具傷害力的天氣現象（如強烈降水與風暴）常侷限於中小尺度的範疇。可是由於發生這些劇烈天氣的原因相當多樣化且複雜，傳統的綜觀氣象理論基礎已無法滿足我們對於這些現象的了解。本課程的主要目的為介紹實際大氣中的中尺度天氣現象，並就各種不同的中尺度天氣系統，廣泛說明它們內部的結構與隱含的物理與動力過程。這其中，現階段的了解為授課重心，然而目前最新的研究成果也會在課堂上適時予以補充說明。
  | 課程內容將針對下列主題作有系統的闡釋
  1. 中尺度的基本概念
  2. 氣象都卜勒雷達觀測原理
  3. 大氣對流的觀念與擾動氣壓診斷
  4. 中緯度及熱帶中尺度對流系統
  5. 劇烈風暴
  6. 地形降水
• 動力氣候學
  隋中興
  3
  本課程介紹大氣–海洋平均氣候與低頻震盪的特徵及動力過程，特別是熱帶多尺度波動。主要介紹 ITCZ 和年週期變化，熱帶氣旋與波動，季節內振盪、年際震盪（如厄爾尼諾–南方濤動，印度洋偶極子）、年代際變化。課程著重理論和概念模型的講授，以利學生理解觀測現象背後的物理機制。授課對象為具備大氣–海洋科學背景的大四及研究所學生。
• 全球大氣環流
  黃彥婷
  3
  本課程介紹大尺度大氣環流之特徵與機制。利用漸進式複雜度的概念模型與數值模擬，連結理論與觀測。主題包括：控制哈利環流之強度與邊界的因子（這也控制了降雨分佈），中緯度波動與平均環流之交互作用（解釋西風帶），以及三維大氣環流（季風、中緯度風暴路徑等)。
• 氣候變遷科學
  陳維婷
  2
  本課程旨在介紹氣候變遷科學的基礎關鍵知識，包括氣候系統的物理過程，氣候模式的發展及應用，未來氣候推估的解讀，以及氣候變遷對環境及社會的潛在影響。
  學生實作活動包括閱讀整理氣候變遷報告與相關文獻，氣候資料分析，以及全球和區域氣候變遷最新議題的討論。
• 陸地大氣交互作用
  羅敏輝
  3
  Feedbacks between land and atmosphere play a central role in the interactive functioning of the Earth's climate. The goal of this course is to understand the essential aspects of roles of land processes in the climate systems.
  | Topics covered include
  1. basics of terrestrial surface energy, water and carbon balances
  2. ecohydrology
  3. land use and land cover changes.
  Students will read several critical papers in these topics, and will also learn to design, perform, and analyze numerical climate experiments/outputs with a land surface model and climate model for their final project.
• 雲動力學
  吳健銘
  3
  This course focuses on the general dynamics of cloud systems. Models of fog, stratocumulus, shallow cumulus, deep cumulus, and orographic convection will be presented. Classes will include presentations by the instructor and students. Material covered in class will be supplemented by homework assignments, which require coding abilities. The class will conclude with student presentations on a chosen project.
  Class discussions will be held at the end of each topic or main subsection to discuss science questions arising from the material just presented. Each student is expected to have thought about such questions independently and be able to present these in class if called on.
  | The course contains
  1. Introduction on cloud dynamics –
  Government equations in simulating convective clouds in the atmosphere, Turbulence closure and Large Eddy Simulation on clouds
  2. Fogs and Stratocumulus Clouds –
  Formation and dissipation mechanisms, Mixed layer model
  3. Shallow cumulus –
  Boundary layer cumulus, Theories of entrainment, Detrainment in cumulus clouds, Mass flux cloud model
  4. Deep cumulus –
  Cloud/environment profiles, Parcel model and cumulus parameterization
  5. Orographic Systems –
  Theory of flow over hills and mountains, Orographic precipitation over complex topography
• 雲與環境
  陳維婷
  3
  本課程主旨在討論研究「熱帶對流聚集與輻射對流平衡過程」，經由分析觀測與氣候模式資料瞭解組織性對流、對流發生環境與大尺度能量傳送之間的關係，討論其中牽涉之物理過程。
• 地物流力
  陳世楠
  3
  This is an upper-level undergraduate and graduate-level course on geophysical waves and instability. We will focus on slowly evolving flow that is nearly in geostrophic balance and thus satisfies the "Quasi-geostrophic (QG) approximation".
  | The primary subjects are
  1. Quasi-geostrophy
  2. Rossby wave
  3. Baroclinic instability
  4. Introductory wave-mean-flow interaction + Geostrophic turbulence
  The course format is a combination of lectures and student project, with student-led presentation/discussion.
• 應用數學二
  3
  Sturm Liouville theory、Fourier級數、Fourier變換及應用它們解Wave equation、Heat equation及Laplace equation、了解如何建構無窮維向量空間C[a,b]上的基底、如何利用Fourier series及Transform方法、解偏微分方程。
• 天氣學二
  游政谷
  2
  （一）溫帶氣旋：
  溫帶氣旋簡介、由氣壓觀點和渦度觀點看旋生、旋生方程 (Petterssen equation) 、溫帶氣旋的雲雨特徵以及和地形的交互作用
  （二）流體動力方程在天氣分析上之應用：
  準地轉近似與方程組、準地轉趨勢方程的應用、準地轉Omega方程的應用、獲取空氣垂直速度之計算方法與觀測
  （三） 熱帶氣旋：
  熱帶氣旋簡介、成熟期的熱帶氣旋結構、熱帶氣旋的發展和運動、颱風環境下之地形降水
• 天氣學實習二
  游政谷
  1
  本課程會配合天氣學二的教學內容針對區域天氣現象進行探討。課程主要分成兩個部分，第一部分為由同學以2到3人為單位，輪流進行當週的天氣分析小組報告。第二部分會講述天氣分析的技巧並透過練習使用天氣資料整合與即時預報系統 (WINS)，來做天氣現象的分析討論。
• 數值分析
  羅敏輝
  2
  This course will introduce common numerical methods as well as their fundamental theories in atmospheric sciences and compare the pros and cons of each method. We would carry out the course by using Python programming language, and cover below 8 topics in this course:
  ● Solving the nonlinear equations
  ● Solving a system of linear equations
  ● Curve fitting
  ● Interpolation
  ● Finite Difference
  ● Ordinary Differential Equation (ODE)
  ● Numerical integration
  ● Advection and diffusion equation
• 生物氣象學
  林博雄
  3
  本課程探討大氣圈和生物圈的互動，針對動物、植物和人類等三大對象，探討生物氣象之理論與實務，最後討論氣候變遷對生態的衝擊議題。
• 空氣汙染實作
  洪惠敏
  2
  此課程提供學生基本空氣汙染知識及量測方法，並動手組裝小型量測儀器（Raspberry Pi single-board computer + 高靈敏感測器），在期末將根據所此課程的知識及所組裝儀器進行校正及期末主題研究,根據監控化學物質時間及區域性分布探討汙染物的成因與影響。
• 大氣動力學二
  郭鴻基
  3
  課程開始，由大氣波動入手，了解方程式正模，以及大氣之應用，進而討論大氣的不穩度，然後將所學觀念應用於大氣環流與溼對流、熱帶氣象。最後以大氣數值模式為總結。由淺入深地介紹大氣動力，希望藉此能使學生瞭解影響大氣運動之主要物理因子，定性地探討各物理量的影響及作用外，並奠定學生日後從事更深入研究之基礎。
  | 課程內容主要為
  1. 大氣波動：線性化、正模、聲波、浮力波、慣性重力波、Kelvin、波羅士比波、數值頻散波、地轉調節
  2. 大氣不穩定度：條件不穩度、慣性不穩度、對稱不穩度、斜壓不穩度、正壓不穩度
  3. 大氣環流：科學歷史、緯向平均環流、角動量、能量、水氣之收支平衡、Eulerian and Lagrangian circulation、不可加速理論
  4. 溼對流與熱帶氣象：熱帶觀測簡介、颱風、颮線動力簡介
  5. 數值模式：客觀分析、初始化、數值模式、可預報度、資料同化等觀念之簡介
• 氣候學
  黃彥婷
  3
  本課程探討地球氣候如何以及為何產生。我們不僅將介紹地球上每個地區的典型天氣狀況，還將介紹氣候的統計數據在整個地球歷史上在地理上甚至在時間上如何變化以及為什麼變化。為了了解氣候系統的工作原理，本課程討論了輻射傳遞，流體動力學和熱力學的概念，重點是概述了對塑造和維持地表氣候至關重要的一些物理平衡：能量平衡及其在氣候變化中的作用，控制溫度；水文循環及其在控制濕度和乾旱中的作用；角動量平衡及其在控制風中的作用。
• 大氣科學研究導論
  各教師
  2
  本課程介紹大氣科學的研究內容、方法、成果及展望。課程依本系之主要學程/領域，即天氣動力領域、氣候系統領域、大氣環境領域等三大領域相關研究進行介紹。本課程由本系各不同專長之教授合開，並將透過學生與相關授課老師之互動，提昇學生對於大氣科學各面相主流研究與應用之認知與興趣。
• 獨立研究
  各教師
  2
  由各指導老師應學生要求，針對學生在大氣科學某方面之興趣，指導學生從事研究、撰寫讀書報告。
• 學士論文
  各教師
  2
  由各指導老師應學生要求，針對學生在大氣科學某方面之興趣，指導學生從事研究撰寫正式論文。
• 大氣觀測實作一
  林博雄
  2
  為了落實教學實作精神，本課程利用本校生農學院梅峰山地農場為教學觀測場所，進行一週密集教學。授課內容包括：氣候變遷議題對生態環境的衝擊，人為開發環境和天然環境的微氣象差異，介紹各國對於森林環境監測的方法和工具，說明梅峰山地農場生物多樣性特色和局地氣候背景計畫。戶外觀測實作內容計有：地形雲與霧的觀察、雲霧酸鹼值測定、人工溫室與天然空曠地微氣象調查與差異分析、氣膠採樣分析。
• 大氣觀測實作二
  林博雄
  2
  本課程延伸「大氣測計學」必修課程，透過本系教學觀測設備（小型氣象站與四套 Wind LIDAR），在台南藝術大學草坪戶外組裝並分析即時風場，來實際診斷氣象與綠色能源的關聯與累積實作經驗，讓修課學生體驗氣象資料蒐集過程和可能面對的戶外環境挑戰，以及原始資料後端處理程序。
• 天氣診斷專題一
  楊明仁
  2
  本專題將利用中央氣象局所提供及其他可獲得之資料，對大氣內實際發生的現象，利用相關課程所學的學理進行診斷分析與詮釋；討論對象將包括不同尺度（行星尺度、綜觀尺度、中尺度、對流尺度）環流系統與天氣現象之結構與演變，並將特別注重區域性天氣現象有關之討論及詮釋。
• 大氣遙測
  林依依
  2
  | 本課程將包含四大部分，分別為
  1. 大氣輻射原理：介紹大氣的吸收、散射及發射等特性，其黑體輻射和大氣光譜之特性。
  2. 大氣遙測原理：包括輻射傳送基本原理及衛星遙測的基本原理。
  3. 衛星及其觀測頻道特性之介紹：氣象衛星與衛星遙測進展及技術演進之簡介，並探討衛星遙測頻道之特性、應用範圍、能力與限制，以及各種輻射計之簡介。
  4. 大氣參數之反演及應用：衛星觀測資料在大氣遙測之應用，包括海面溫度、大氣垂直溫濕剖面、氣膠、雲、降雨及海氣參數等等之遙測。
• 雙偏極雷達專題
  周仲島
  3
  近年來使用氣象雷達了解天氣現象以及大氣動力過程有長足的發展。本課程將介紹氣象雷達觀測原理 並說明近期使用情形。
• 氣候診斷
  盧孟明、隋中興
  2
  短期氣候預測的預測目標有週、月、季、年等不同時間長度，預測期間天氣與氣候變化持續受到海陸氣之間的相互作用影響。監測分析不同時間尺度的氣候變化並診斷造成變化的主要因素，是了解區域氣候和全球變化的關係、詮釋極端天氣與氣候的關係、以及設計預報模式產品應用方法的基礎。
  本課程適合研究所程度（碩、博）學生選修，著重在根據觀測資料詮釋氣候系統內部不同尺度變異，運用統計方法分析各種時空尺度的常見的現象，藉由課堂討論演練氣候知識的溝通與傳遞。上課方式有授課、討論、學生報告三部分，課程 50% 講授世界主要作業或研究中心目前進行實時 (real-time)氣候監測及預報的主要項目、背景知識、使用方法，另 50% 配合學生自選的學期報告研究主題講授與討論相關研究進展。