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木星族彗星 73P/Schwassmann-Wachmann 3 及歐特雲族彗星 C/2007 W1 Boattini 之毫米波段觀測

彗星，保存最原始的物質，也被認為是保留早期太陽系形成過程中產生的分子。因此，對於我們對太陽系形成的理解，包括太陽型的低質量恆星的形成和觀測彗星的分子都相當重要。我們在2006年5月利用兩座位於亞利桑那州的電波天文台: 基特峰12米望遠鏡（KP12M）和次毫米波望遠鏡（SMT），來觀測木星族彗星73P/Schwassmann-Wachmann（73P-B）和C（73P-C），和2008年6月歐特雲族彗星（OCCs）C/2007 W1（Boattini），。 我們尋找彗星的CS，氰化氫，H2CO分子，c-C3H2，甲醇和一些氘分子的分子以及最簡單的環分子cyclopropenylidene，c-C3H2，這是一種廣泛分佈在星際介質中的分子。我們也期待觀測到彗星C/2007 W1（Boattini）中的CS、HCN、H2CO與HDCO。和其他已知的彗星相比，73P-B、73P-C的發現HCN相對於水的比值為0.10％和0.11％。我們得出這樣的結論：這兩個彗星碎片是類似的化學成分和他們分裂以來，已通過了類似的化學演化，這樣的結果可能暗示，木星族彗星形成類似太陽的距離。 彗星C/2007 W1（Boattini）被觀察到有大量的CS，但很少HCN。此外，觀測到的CS 為0.35％，和海爾－波普彗星相比(0.40％); 我們認為Boattini為迄今觀察到彗星中非常特殊的一顆。

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藉散斑遮罩技術重建雙星影像

散斑干涉法是觀測雙星的一種普遍方法，臺師大於2006年開始推動雙星散斑干涉。觀測的雙星選自美國海軍天文台的華盛頓雙星星表，其中觀測目標之伴星星等小於6等，雙星亮度差異小於5等，雙星角距介於0.4到4角秒之間。 但是散斑干涉法在利用傅立葉轉換取得雙星位置時會產生鏡向影像，這對小角距雙星的方位角判別將會產生困擾，並且會失去雙星的亮度資訊。 因此，在此論文中引用了Weigelt在1977年提出的散斑遮罩影像重建法來還原雙星影像。研究結果顯示，此方法之效益相當好，可以有效還原雙星之亮度差異資訊，測量雙星之角距與方位角，以求得軌道參數、雙星質量等訊息。未來如果能夠加入不同波段濾鏡所得到之亮度差異，可以得到雙星的溫度資訊，進而討論雙星演化過程。 關鍵字：雙星、散斑、影像重建

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比較建模與觀測落日時的天文折射現象

在本研究中，我們嘗試計算得出落日時的天文折射現象。在光線通過大氣層的過程中，它會因為受到大氣層折射的影響而使光線的路徑逐漸彎曲，這即為天文折射現象。天文折射現象的彎曲程度受到天體的仰角所影響，在天頂時最小而在地平面時最大。天文折射現象是受到空氣的密度所影響，其與空氣的溫度和壓力息息相關，為了得到大氣的垂直密度結構，我們使用中央氣象局的雷文送（無線電探空儀）傳回的大氣垂直資料。我們用來比對的落日照片是在2011年9月17日，2011年10月17日與2011年10月28日在淡水海邊所拍攝。將拍攝的落日與建模計算的落日仰角進行比對，兩者間的差異最小時是在天體仰角高度為0.749674°時，差異量為-0.70"；兩者間差異量最大時是在天體仰角高度為1.387341°時，差異量為123.72"。 關鍵字：天文折射、落日、折射、大氣層、雷文送、觀測

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非洲中部剪切帶岩石學分析與構造史之研究

非洲中部剪切帶 (Central African Shear Zone，CASZ) 為一東北-西南走向從喀麥隆至查德向東北延伸至蘇丹之剪切帶，於喀麥隆地區分為北偏東70 度之中喀麥隆剪切帶 (Central Cameroon Shear Zone，CCSZ) 與北偏東50 度之 Tcholliré-Banyo 剪切帶(Tcholliré-Banyo Shear Zone，TBSZ)，且在大陸漂移前延伸至巴西東北部。而板塊構造背景可追溯至泛非洲時期，剛果地塊、西非地塊及東撒哈拉地塊之拼合。部分學者提出CASZ 有同構造之花岡岩侵入，並以鈾-鉛鋯石定年640 至557 Ma 之結果為花崗岩與剪切帶形成之時間；另一部分研究則以沿CASZ 有裂谷盆地分布與其打開的時間為大西洋張裂之時，進而探討130 Ma 至84Ma 之板塊構造演化，認為CASZ 之形成與大西洋張裂相關，而同剪切花崗岩中常含有高溫變質岩，因此本研究於TBSZ 系統以顯微岩石學之分析來了解其礦物相，並以指標礦物 推測其變質事件發生之溫度條件；並根據野外觀察、顯微構造及應變分析釐清整個構造演化歷史及應力分布情況，歸納此地區的變形史可分為至少三期：早期的為Dn-1，形成一東北－西南走向，低角度向東南傾之偃臥褶皺，葉理Sn-1 組成礦物為角閃石+黑雲母+石榴子石+鈉長石，此礦物相為角閃岩相之變質條件，而Dn-1 應為泛非洲時期東撒哈拉地塊由北向南碰撞變形造成之逆衝nappe；Dn 形成東北－西南走向，近垂直傾向西北走向平行剪切帶之直立褶皺，顯微影像與電子影像分析顯示Sn 葉理礦物相為黑雲母+綠泥石+鉀長石+榍石，此礦物成分指出溫壓條件為綠色片岩相，而此變形期為CASZ 左移剪切的時期，由重建應變橢球顯示主應力方向在北北西-南南東至西北-東南向，應 變模式為左移伸張；Dn+1 為脆性變形事件，發生於接近地表的低溫條件。

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芭瑪颱風(2009)與東北季風共伴效應之數值模擬分析

芭瑪(Parma)颱風於2009年10月3-7日通過呂宋島北方，颱風中心與台灣南端最近距離雖達250 km，仍在宜蘭以及花蓮地區造成超大豪雨。為了解降水機制，本研究利用數值模式(WRF)進行模擬，以探討東部地區強降水之成因，並針對颱風環流，與東北季風的共伴效應，以及台灣地形進行敏感度分析。 　　當颱風環流的暖溼空氣通過台灣東側，與東北方冷乾空氣輻合後西移，輻合氣流受地形抬升後舉升凝結，使對流發展旺盛而降下豪雨。其中宜蘭地區於颱風開始南移後有共伴效應加強水氣傳送，使降水持續。花蓮地區由於山脈緊鄰海岸且夫如數較宜蘭地區小，氣流不易被舉升，使降水量少且集中於外海。此外，芭瑪颱風移速緩慢，使對流系統通過台灣東側的時間加長，也是造成超大豪雨的原因之ㄧ。 本研究也利用改變地形高度、環流強弱等因素進行測試，發現 當地形降低時，於東岸低層氣流輻合減弱，同時氣流被舉升形成的對流胞亦減弱；當地形高度增加時，雖輻合強度增加，但此時夫如數僅0.4，低層氣流因不易被舉升而轉為繞山，使降水量減少。當環流減弱時，台灣東側之輻合強度、風速以及水氣混合比皆相對減弱，此時颱風內對流系統以及共伴效應所產生之對流胞強度亦較弱。同時，東北季風受地形舉升為東北部帶來持續且穩定的降水，經移除地形或移除芭瑪颱風的敏感度實驗，在宜蘭地區降水皆僅剩原本的1/3左右，顯示宜蘭地區之強降水主要是由地形與共伴效應交互作用而形成，芭瑪颱風外圍環流的對流系統對此區影響相對較小。

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探究在虛擬學習環境中影響學生學習的因子

本論文旨在發展一3D虛擬野外考察學習環境系統（段落一），利用統計分析方法，嘗試瞭解學生在虛擬學習環境中影響其學習的因子（段落二）並進一步探究在虛擬學習環境中的性別差異（段落三）。 段落一中，透過整合歷年來的研討會論文，經3D虛擬野外考察系統的發展做一個完整的介紹。透過一連串的研究設計、施測、修改、重測的過程，我們瞭解到虛擬野外考察系統對於學生學習的幫助、限制和適合的使用方式。 段落二中，我們利用學生合作瀏覽、老師示範教學兩種方式讓學生使用3D虛擬野外考察系統，透過不同的研究設計，我們可以達到不同的教學目標。而在多重回歸中，學生認為『系統是不是能夠幫助他們學習』是其中一的顯著的因子。當學生認為系統能夠協助他們學習時，後測成績顯著優於其他學生。 段落三中，我們引進了虛擬環境量表，利用觀察學生如何完成虛擬任務，瞭解不同特性學生在虛擬學習環境中的表現。完成虛擬任務的時間在性別有顯著差異。而『系統是不是能夠幫助他們學習』為顯著因子則再次被觀察到。 段落四中，基於段落二的發現，經過不同的分析方式，發現透過不同的研究設計：學生合作瀏覽、老師示範教學。兩種方式讓學生使用3D虛擬野外考察系統可以達到不同的教學目標。學生合作瀏覽可以提高學生的想實際前往野外考察的機率，老師示範教學可以有效提高學習成效。

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次毫米波星系的環境研究

次毫米波星系是一種位於高紅移的星系，它的大質量和非常高的恆星形成率，一般相信是由星系合併所產生的結果。本篇論文主要研究次毫米波星系的性質以及它們在大尺度結構中所扮演的角色。 研究方法是計算次毫米波星系周圍的可見光星系密度，以及藉由關聯性方程式這種統計方法來分析次毫米波星系與萊曼α發射星系的關係。主要研究的範圍是COSMOS和ECDF-S天區。在ECDF-S天區中，LABOCA和AzTEC儀器所觀測到的次毫米波星系有紅位移的估計，可以有效減少天空中投影的效應。我們取半徑為1-2個百萬秒差距計算次毫米波星系周圍的星系密度，結果顯示在紅移2.5和3.5的地方有些微的訊號，不過還是需要注意紅移的誤差造成的不確定性。我們更進一步使用B、z 、K三個濾鏡選取出BzK星系，它們可以區分出星系是否還有恆星生成。我們發現在一個百萬秒差距內，低恆星生成率的BzK星系與次毫米星系有較高的關聯性。另一方面，使用關聯性方程式分析次毫米波星系與萊曼α發射星系，結果沒有顯示任何訊號，亦即兩種星係可能沒有空間上的關連性。最後我們討論了次毫米波星系所在的大尺度結構的性質以及次毫米波星系與其他高紅移星系之間的交互關係。

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鷹架式建模課程的設計與評估:以空氣品質複雜系統為例

本研究透過設計式研究法(design-based research)，以兩個個案研究探討分散式鷹架對高中生之建模技能與空氣品質概念理解的影響，並據以發展與評估鷹架式建模課程的設計。在鷹架式建模課程中，學生使用空污建模軟體來建構與測試變因關係，並應用所建構出的模式至其他類似的問題情境。本研究收集兩個學校個案研究之探究測驗、晤談資料、學習單、紙本模式、電腦化模式、電腦側錄、錄影資料，以及會議紀錄等研究資料，並透過質性與量化的分析，來比較兩種版本的鷹架式建模課程設計對學生建模學習的影響，並且在每個個案班級中選取一組焦點組學生來分析他們的建模過程，以說明分散式鷹架如何協助學生參與複雜系統的建模學習。 個案研究一的鷹架式建模學習課程具備三項設計特徵，包含融入以學生為中心的專家建模實務特徵、擬真的視覺化工具以支援建模、及提供引導學生學習策略的提示。施測結果顯示學生的建模技能與空氣品質的概念理解均有顯著進步，但在「辨識變因與關係」階段的建模技能進步則較不明顯，此外從焦點組建模過程的分析發現，(1)本課程能提供學生主動參與類似科學家建模實務的機會，(2)學生需要其他形式的鷹架系統支持，以有效運用預先規劃與設計好環境鷹架支持 個案研究二中，根據個案研究一的發現來調整鷹架式建模課程，包括增加「引導式結構化建模」與「營造合作實務學習」兩項設計，以促進學習環境中分散式鷹架的協調整合。共變數分析顯示參與個案研究二的學生在整體的建模技能、辨識變因與關係階段的建模技能，以及大氣穩定度的理解皆顯著優於個案研究一的學生。綜合上述發現，顯示新增的兩項設計可促進分散式鷹架系統組成的互動，進而支持學生參與類似專家之複雜系統的建模實務。

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台灣梅雨季強降水系統激發與移行機制之個案模擬研究

2008年「西南季風實驗」(SoWMEX)第八次密集觀測 (IOP-8) 期間，台灣地區先後發生兩波豪雨，其綜觀環境由同一道梅雨鋒面所主宰。第一波豪雨為 6月 14 至 15 日，在大陸東南沿岸與台灣海峽上有組織良好的中尺度對流系統(颮線) 發展，並由西向東往台灣地區移行。第二波於 6 月16至17 日，則是在台灣西南方海面上形成一局地對流系統，兩波對流皆造成台灣中南部地區的豪大雨。 地面天氣圖與分析資料顯示，梅雨鋒面於 14 日時最接近台灣地區，其個案期間鋒面皆無通過台灣。第一波降水之綜觀條件於中層有明顯的槽脊系統，並於槽前的正渦度平流區伴隨著低層噴流(LLJ)之發展。此LLJ一方面補充水氣支持對流的持續發展；另一方面則提供低層垂直風切，組織對流使其向東移行。第二波降水之綜觀條件較不顯著，LLJ位置隨時間由東向西退，與第一波相比則較不利於降水系統之移行。 本研究使用日本名古屋大學之非靜力雲解析風暴模式(CReSS)，模擬 2008 年 6 月 12 日至 18 日台灣地區之暖季降水個案。進一步透過唯有綜觀環境變化(全海洋表面)、及唯有局部環流日夜變化等(全、無地形)敏感度測試實驗進行比對。結果發現，於無綜觀有利條件下(唯有日夜變化)，將不利於降水系統之移行，顯示此個案期間主要由綜觀環境在控制大部分降水的時間與位置，但局部環流對於降水移行仍有一定的調節作用。 此外，實驗結果亦顯示，低層盛行氣流因受到台灣地形的阻擋產生繞流現象，有利降水系統於台灣海峽上輻合增強，使降水集中於台灣中部平原。透過平坦地形及全海洋表面實驗，降水系統於海峽上增強現象則較不明顯，降水易發生於台灣偏北處、甚至移至東北部。且因地形阻擋所造成之冷池現象，對於第二波之後造型降水系統發展與維持亦扮演著重要的角色。

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莫拉克颱風之可預報度研究

莫拉克颱風(2009)僅為一中度轉輕度颱風，卻於2009年8月7日至9日帶來遠超過許多強烈颱風之雨量，在台灣造成過去50年來最嚴重的氣象災害，其累積雨量(2855mm)甚至與世界紀錄相去不遠。各預報中心以及許多模式都顯示在即時預報的降水和累積雨量的預測都有嚴重不足的情況。 本研究採用的雲解析風暴模式（Cloud-Resolving Storm Simluator；簡稱CReSS），為一先進的高解析度模式，使用NCEP FNL分析資料作為初始及邊界條件之模擬(解析度為3 km)顯示，最早從8月3日0000 UTC就能成功模擬出莫拉克颱風的環流發展、雨帶演變以及影響台灣的降水時間和空間分布，累積24小時的定量降水預報(QPFs)之TS得分於8月7日與8日在門檻值為0.05~25 mm、50-100 mm、250mm、500 mm，分別有0.8-1.0、0.6-0.9、≧0.5、≧0.2的表現，為相當少見之高得分，此良好結果源於非常小的路徑誤差與在台灣地形上產生的相位鎖定降水機制。 另一方面，小區域即時預報實驗和大區域事後預報實驗顯示，初始時間從8月6日0000 UTC開始，也就是在南台灣發生最大降水的兩天前，模式已能預報出實際累積總降水的67%-80%，並有良好的QPFs技術得分。而初始時間在8月6日0000 UTC之前的預報實驗中，全球模式(模式之初始及邊界資料)的預報誤差是颱風路徑誤差的主要來源，也是造成定量降水預報不佳的主要原因。因此，使用高解析度並選取適當的預報範圍在預報上來說是有其重要性的，如此一來，在路徑誤差小的情況下，能夠提供更多的前置時間作因應，在極端降水事件發生前有更多時間去做防範、減少生命財產損失。 而針對初始時間在8月6日0000 UTC之前的預報實驗及GFS預報場本身，颱風均有提前北轉的現象而未登陸台灣，分析颱風半徑700公里內之深層平均氣流與綜觀場中高壓的相對位置得知，副熱帶高壓的位置是影響颱風能否登陸台灣的關鍵。此外，使用12小時平均之颱風移動向量與颱風的不對稱性作關聯，可以發現，颱風轉向前後、移速較慢之時，颱風之不對稱性也較為顯著。