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地球與環境科學學群

與資訊應用的結合,發展出新興產業
文 / 柯曉翔    
2013-01-30
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地球與環境科學學群
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要為大自然看病,不但要有先進儀器做測量,也需要電腦處理資料或分析模擬。因此用電腦寫程式及野外觀測調查成為家常便飯。林沛練透露,中央大氣系擁有一輛移動式雙偏極化雷達車,一有颱風或劇烈天氣影響台灣,系上師生就開著雷達車前往適當地點,輪流值班日夜觀測。很像電影《龍捲風》裡追風的科學家,哪裡有風雨,就往哪裡去。

這就是一個與大自然親密接觸的學群,研究與地球相關的環境問題。地球科學分成四大領域:地圈(地質系)、水圈(海洋環境相關學系)、大氣層(大氣系)、太空(大氣系或地科系的太空、天文組)。

攤開報紙,在年度重大國際新聞事件中,除了政治,天然災害占據許多版面,這正意味著地球科學扮演的角色愈顯重要。

地科學群與資訊應用的結合,也發展出許多新興產業。近年天氣風險顧問公司十分火紅,針對客戶需求提供客製化天氣資訊服務。林沛練表示,一方面現在可以用科學方法提供大家信賴的天氣資訊,另一方面天氣風險也可說是因應氣候變遷下催生的精緻服務。

台大地理環境資源學系教授林俊全也說,隨著氣候變遷,地科學群畢業生的工作機會愈來愈多元。例如國土監測,利用衛星影像和航空照片,了解研究對象的變遷情況,「台灣海岸線為什麼後退?」「颱風前後,丘陵地如何變遷?」找出問題的答案,可望營造人與環境更和諧的關係。

師長解惑

地理學,著重地球環境與人類的關係

Q1>地理系、地質系和大氣系的研究主題有所重疊,前者與後兩者最大的差別在哪裡?

A1 大氣系研究「天上」,地質系研究「地下」,從天下到地面之間,就是地理系研究的領域。

地理系不會研究颱風如何形成,那是大氣系研究的課題,地理系探討颱風如何對一個地方與經濟產生影響;地理系不會研究地震成因,那是地質系的事,地理系研究地震對地貌的改變,以及土石流如何影響社區發展。

簡單來說,地理學著重地球環境與人類的關係:環境如何影響人,人又如何影響環境?

Q2>大氣系的大氣組和太空組有何差別?

A2 大氣組研究幾十公里以下近地表的大氣層,例如颱風、豪雨、寒潮、乾旱等災變天氣現象;太空組研究高層大氣、電離層、太陽物理、行星際太空天氣等,這些太空天氣牽涉太陽能量輸出與變動,進一步對地球造成影響。

Q3>我對天文很有興趣,但大學沒有天文系,只有天文研究所,我可以念地科系或大氣系嗎?

A3 天文學一部分與地球科學相關,另一部分涉及物理。對天文有興趣的同學有以下幾種選擇。

第一,可選填物理系,許多學校的天文所在物理系開設天文基礎課程,供學生學習天文基礎知識,物理系和天文所在研究發展上也互相支援。

另一個選擇,可選填隸屬於大氣系或地科系的太空組、天文組。例如中央大氣系太空組的基礎學科訓練幾乎和物理系一樣,再加上高層大氣、太空物理、太空科學等大氣科學專業知識,畢業後可選考天文研究所。

Q4>地科學群和哪些高中學科比較相關?大學又需要念哪些學科?我的高中數學和物理成績不好,會有影響嗎?

A4 除了對地球科學要有興趣之外,數學、物理、化學與英文等科都很重要,甚至比高中地球科學科目更重要,地科只是興趣入門,真正重要的基礎,還是在數理方面。

地球科學相關科系大一、二的基礎課程和理工學院其他科系很接近,強調數理基礎教育,包括普通物理、微積分、基礎化學、計算機概論、應用數學等。尤其地球科學要處理大量科學資料,有些資料涵蓋全球,有些資料持續多年,如何處理這些大量數據,電腦與資訊等計算機能力的訓練非常重要。

地球與環境科學學群提供學生完整的數理訓練,至於學科成績一定要很出色才能來念嗎?那倒也不一定。若未來想從事學術研究,由於需做定量分析與研究,的確很需要扎實的數理功力;但若未來想從事環境調查分析、氣象觀測等工作,數理在這裡做為背景知識根基,實務操作能力占很大比重。

Q5>是否常常需要野外實習?我比較想從事待在辦公室的工作,適合念嗎?

A5 地科學群課程涵蓋許多田野調查的元素,例如去日月潭鑽探岩芯,了解兩萬年來氣候變化,或前往野外進行地質調查,所以同學不能害怕「把手弄髒」。

地科學群也常需要撰寫程式語言,利用電腦或網路資訊處理分析資料,因此也有很多在研究室的工作機會。地科學群和環境、能源、防災以及海量資料處理分析科技息息相關。

未來出路其實非常多元,以大氣系出路為例,有人分析氣象資料、撰寫氣象模式與預報;有人則觀測萬千氣象。喜歡往外或在辦公室,都能找到適合的位置。

學長姐領路

勘查地質,課本上所提及的知識,眼見為憑

帶路學姐∕ 鄧涵 台大地質科學系四年級

觀察地質系女孩,她們有種難得的特質──不畏曬太陽和流汗,不怕疲累和髒亂。或許,野外地質調查使人蛻變成長。只要拿起地質錘和野帳本(地質調查測量紀錄手冊),地質系女孩力量立刻上身。

台大地質系學生鄧涵,談到她最愛的地質調查,眼睛都亮了。「一個學期至少出一次野外是必要的,對我來說,出野外是一種relax,」她說。很難想像,在野外頂著大太陽不斷走路、勘查地質,鄧涵竟然把地調當作放鬆身心的活動。這個學期,她就去了七次地調,曾去澎湖勘查火成岩,也曾遠赴桂林一覽喀斯特地形,眼見為憑。

她和同學曾為了描繪地層柱,選擇一條難走的路,一邊是山崖,另一邊就是大海,稍一不留神,可能就會跌落海裡。鄧涵半開玩笑地說,地調若看到柏油路會覺得有點無聊,「不要給我這些小兒科的東西!」

這或許是地質系的浪漫。鄧涵說,一塊石頭在別人眼中可能毫不起眼,甚至把石頭踢到路邊,但地質系學生把它當成寶物,覺得這塊石頭棒透了!他們踏進一般人不會去的地方,從大自然賜予的線索,拼湊地球奧祕。

參加研究計畫,累積實力

除了地調之外,許多地質系學生也會積極加入老師的實驗室,或參加研究計畫,累積研究實力。鄧涵2011年參加中央研究院地球科學研究所主辦的「大學生暑期研習計畫」,研究花東縱谷南段沖積扇與河階的演化,探討近千年來週期性地質大事件。

她說,透過地質研究,可以了解當地多久發生一次災難,什麼時候居民應該避難。對社會有些幫助,她覺得很有意義。這樣的研究計畫參與,鄧涵收穫滿囊。

地質調查,全台灣走透透

地質調查絕對是地質系學生的重頭戲。從大一開始,通常每個學期會有2、3次,一次為期1至4天,大學4年下來,可能會參加20次以上地調。

低年級的地調,等於把教室移到大自然,多由老師講課,講解地質成因與構造。而高年級的地調,就要自己進行野外工作,觀察周圍地質,繪製路線圖與地質圖,描繪出整個區域的地質發展歷史。

大三升大四的暑假,鄧涵就連參加3場地調,去墾丁研究沉積岩、澎湖研究火成岩、中橫研究變質岩,占去暑假三週。

對鄧涵來說,地調就像一場冒險的闖關遊戲,非常精采。她直率地說:「地調很像在玩RPG(Role-Playing Game,指在虛擬世界角色扮演,進行冒險、解謎或其他互動遊戲),總是很High!」

岩石礦物學,鑑往知來

地質系上有許多石頭、礦物等大型標本,是系上的知識寶藏。

初看或許十分平常,但在顯微鏡鏡頭下,這些標本薄片蘊藏意義。如果發現一個地層切片存在花粉,就能透過植物習性,了解當時的氣候。

鄧涵大二時,曾觀測流經中央山脈和海岸山脈川流間的岩芯。藉由觀測和定年,研究幾百年、幾千年以前,中央山脈抑或海岸山脈主控河道水流量。

簡單來說,地質系的訓練,是用許多岩芯柱和地質標本訴說一個古老的故事。「The present is the key to the past(現在是通往過去的一把鑰匙),」鄧涵慎重地說出系上老師們常說的話,還提醒自己「千萬不能講錯」。 鑑往知來,這是在地質系學的重要一課。

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