大學部必修與學程必修

必修與必選科目 (110學年度入學適用)

  

大一上

大一下

大二上

大二下

大三上

大三下

學群共同必修

33學分

微積分1+2(4)
大氣科學概論(2)
程式與科學計算(2)

微積分3+4(4)
大氣熱力學(3)

應用數學一(3)
雲物理學(2)
大氣測計學(3)

統計與大氣科學(2)
大氣動力學一(3)
大氣輻射學(2)

天氣學一(2)
天氣學實習一(1)

 

天氣氣候必修

17學分

 

數值分析(2)

 

應用數學二(3)

大氣動力學二(3)

天氣學二(2)
天氣學實習二(1)
氣候學(3)
數值天氣預報(3)

大氣環境化學必修

17學分

普化甲上+實(4)

普化甲下+實(4)

大氣化學(3)

 

大氣物理化學(3)

生地化循環與氣候(3)

 

天氣氣候必選群組
(須選擇10學分)

普物甲上(3)、普物甲下(3)、高等大氣動力學(3)、中尺度氣象學(2)、動力氣候學(3)、全球大氣環流(3)、氣候變遷科學(2)、陸地大氣交互作用(3)、雲動力學(3)、雲與環境(3)、地物流力(3)

Research Track、Tool Track

大氣環境化學必選群組
(須選擇10學分)

必選修課程(至少選 7 學分):有機化學(3)、分析化學(2-3)、物理化學(3)、應用數學二(3)、天氣學二+實習二(3)

選修群組:普物上+普物實驗(4)、普物下+普物實驗(4)、數值分析(2)、地物流力(3)、雲動力學(3)、雲與環境(3)、陸地大氣交互作用(3)、生物氣象學(3)、大氣化學實作(2)、空氣汙染實作(2)、大氣動力學二(3)、氣候學(3)、氣候變遷科學(2)

Research Track、Tool Track

Research Track大氣科學研究導論(2)、獨立研究(2)、學士論文(2)

Tool Track:大氣觀測實作(2)、天氣診斷專題一(2)、雲霧觀測實作(2)、大氣遙測(2)、雙偏極雷達專題(3)、氣候診斷(2)、氣候變遷議題實作(2)

 

學程名稱

學程標示

1.0學群共同必修

 

2.1天氣氣候學程必修

 

2.2大氣環境化學學程必修

 

大一

課程名稱

教 師

學分

內 容 介 紹

大氣科學概論(Introduction to Atmospheric Science)

吳俊傑

(吳健銘、羅敏輝

、陳維婷合授)

2

本課程主要針對大氣科學系大一新生提供整體大氣科學課程、研究及未來發展之完整與前瞻概念,引導及啟發學生在大氣科學領域學習興趣,以利銜接大氣科學系後續之相關課程。
透過課堂前後以及課堂上師生問答互動,啟發學生對於大氣科學思考以及尋找與解決問題的能力,並培養日後學習進階課程的基礎。

程式與科學計算(Program and Scientific Computing)

陳維婷

2

大氣科學相關研究經常需要撰寫程式進行模擬與分析繪圖。本課程是針對大氣系同學未來在研究、學習上可能遇到的科學運算及繪圖需求而設計。
選取三種大氣科學常用程式語言及軟體工具(Fortran, GrADS, Python),透過講解、範例與密集上機操作,培養使用工具解決問題的能力、建立清楚的程式架構概念、獲得具體實作的經驗。

數值分析(Numerical Analysis)

羅敏輝

2

介紹在科學與工程上常用的數值方法與其理論基礎,並比較各方法的優缺點。此課程同時借助Python及MATLAB軟體進行實習。

大氣熱力學(Atmospheric Thermodynamics)

吳健銘

3

本課程將涵蓋一些古典熱力學之基本定律,包括狀態方程、功、內能、第一定律、第二定律、熱容量、潛熱、卡諾循環、Clausius-Clapeyron方程、絕熱率。課程核心主要著重在水和水的相變所造成的影響,包含大氣穩定度、浮力、可用位能、氣塊混合、大氣熱力圖,以及雲的形成。

大二

課程名稱

教 師

學分

內 容 介 紹

應用數學一(Applied Mathematics (Ⅰ))

 陳宜良

3

Applied Mathematics I includes Linear Algebra and Ordinary Differential
Equations. It provides basic mathematical training for all science and engineering students.The contents include
 | Linear Algebra
1. Vectors and Matrices (1.5 weeks)
2. Matrix Algebra (1)
3. Vector Spaces (1)
4. Projections and Linear Transformations (1)
5. Determinants (1)
6. Eigenvalues and Eigenvectors, Singular Value Decomposition (1.5)
 | Ordinary Differential Equations
1. First-order Single Differential Equations (1.5)
2. Second-order Linear Differential Equations (1.5)
3. Nonlinear Systems in Two Dimensions (1.5)
4. Linear Systems with Constant Coefficients (2)
5. Methods of Laplace Transform (1)
6. Stability and Bifurcations (1.5)

應用數學二(Applied Mathematics (Ⅱ))

 

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,知道如何利用Fourier series及 transform方法、解偏微分方程

雲物理學(Cloud Physics)

陳正平

2

本課程介紹大氣中各種成雲與降水機制,如雲的尺度與結構、基本熱力學、 雲滴的形成與成長、冰晶的形成與成長、雨滴的形成與成長、雪、霰與冰雹的形成與成長、降水過程與降水效率、雲與降水的遙測、強烈對流與雷電過程、雲之數值模擬。

大氣測計學 (Atmospheric Measurement and Instrumentation)

林博雄

3

本課程首先介紹大氣觀測需求、儀器原理與觀測方法,以及各種量測標準,然後介紹各種地面氣象要素,與觀測,再分述各種高空氣象觀測之現況與發展。

大氣動力學一(Atmospheric Dynamics (Ⅰ))

吳俊傑

3

課程內容主要為:
0 概述
1.引言-大氣連續體,物理 尺寸,單位,尺度分析,根本 力,非慣性參考幀和表觀力, 靜態氣氛的結構。
2.基本守恆定律-總微分, 旋轉坐標系中動量方程的 垂直形式, 球坐標系中的組分 方程,運動方程,連續性方程,熱力學能量方程,乾燥大氣的熱力學的比例分析 。
3.基本公式的基本應用-
 等壓坐標中的基本方程,平衡流,軌跡和流線,熱風,垂直運動,表面壓力趨勢。
4.循環和渦度-循環定理,
 渦度,勢渦,渦度方程,正壓(Rossby)勢渦方程,斜壓(Ertel)勢渦方程。
5.行星邊界層-大氣湍流,湍動能,行星邊界層動量方程式,二次循環和自旋降落。
6.天氣尺度運動 I:準地轉分析-觀測到的溫帶環流構造,準地層近似,準地層預測,垂直運動診斷,斜壓干擾的理想模型 。

大氣輻射學(Atmospheric Radiation)

林依依

2

太陽和地球的輻射是地球系統的主要能量源及匯,太陽的短波輻射與地球大氣的長波輻射;當它們在大氣中傳播時與大氣及地面互相作用產生吸收,散射與反射 。另外地面與大氣的輻射能量收支不平衡使地面和空氣的溫度發生變化,形成熱源與冷源推動了大氣的運動和變化。因而研究天氣變化和氣侯形成及演變必須要對大氣輻射有充份的了解。再者氣象衛星和遙測技術的開發皆以輻射理論為基礎,因而大氣輻射學為大氣科學系學生所必備的。

統計與大氣科學(Statistics with Meteorological Applications)

羅敏輝

(梁禹喬合授)

2

Data statistical analysis is essential to research and applications in atmospheric/climate Sciences.
Students of this course will learn step by step various theories and methods of basic data statistical analysis which usually be applied in atmospheric sciences.

大氣化學(Atmospheric Chemistry)

洪惠敏

3

1. 簡介和概述主要問題(第 1、2 章)
1-a。測量大氣成分
1-b。大氣壓力
2. 簡單模型(第 3 章)
3. 平流層化學(第 9、10 章)
3 -a。化學動力學
3-b。平流層臭氧-查普曼機理
3-c。平流層臭氧-極性臭氧損失
4. 對流層化學(第 11,12,13,8 章)
4-a。對流層的氧化能力
4- b。CO 和 CH4 的氧化作用
4- c。臭氧的產生
4-d。 臭氧污染
4-e。氣溶膠和酸雨(第 8 章)
5. 地球化學循環(第 6 章)
6. 溫室效應(第 7 章)

大三

課程名稱

教 師

學分

內 容 介 紹

大氣動力學二(Atmospheric Dynamics (Ⅱ))

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。

大氣物理化學(Atmospheric Physical Chemistry)

陳正平

3

主要內容包括:
1. 大氣凝態系統之介紹:氣溶膠;雲;微量化學物質對氣候的影響。
2. 化學熱力學:吉布氏自由能及化學位勢;雙(多)組份系統之化學平衡;雙(多)組份系統之相圖;同質、異質核化過程。
3. 大氣中液滴之熱力平衡:科勒曲線;潮解、脫水、及滯後現象;雲滴之活化。
4. 液態雲化學:化學反應與化學平衡;亨利氏平衡、水解;液態化學反應;氣/液界面之質量傳遞;雲滴混合之非線性問題。
5. 冰態雲化學:液/冰界面之質量傳遞;陷入作用;吸附作用;界面化學及相關問題。
6. 高雲之物理化學:溶質對冰晶成核之影響;極地平流層之雲與臭氧洞。
7. 大氣物理化學與大氣環境。

天氣學一(Synoptic Meteorology (Ⅰ))

楊明仁、陳維婷

2

(一) 緒論:
全球天氣監測、天氣、氣象要素、天氣圖和地圖、氣體狀態方程式、靜力平衡和其應用、熱力學第一定律、座標系和全導數
(二) 大氣靜力穩(定)度和其應用:
靜力穩定度概述、熱力圖、熱力圖分析應用實例、逸入作用之影響、溫度與降溫率之改變和逆溫層、氣團雷雨、穩定度和天氣現象
(三) 空氣之運動及其和氣壓場之關係:
氣壓分佈之型態辨識、氣壓場之運動學分析、準水平風場之運動學分析、風場和氣壓場之關係、系統隨高度之傾斜變化、實際風和非地轉風、地面摩擦力的影響
(四) 氣團、鋒面、颱風:
氣團、鋒面、颱風的特徵、鋒面之結構與伴隨的天氣現象、鋒生的運動學分析、伴隨鋒面之地面分析、颱風的之主環流與次環流、颱風伴隨的天氣現象
(五) 以衛星觀測、地面與高空分析探討影響台灣主要綜觀天氣型態,不同綜觀天氣型態下台灣局地降水與空汙特徵與相關過程

天氣學實習一(Lab. of Synoptic Meteorology (Ⅰ))

楊明仁、陳維婷

1

本課程之目的在使同學實際練習操作各種天氣資訊接收、顯示系統(尤其是WINS系統),並熟習如何利用所接收的天氣資訊和各類天氣圖(如地面天氣圖、高空天氣圖、探空圖、衛星雲圖、雷達圖等),進行診斷分析,探討天氣系統的形成、發展與運動;此外,並針對實際發生的天氣現象探討導致該天氣現象發生的物理原因。

天氣學二(Synoptic Meteorology (Ⅱ))

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)、爆發性旋生、反氣旋、溫帶氣旋的雲雨特徵
(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、轉地轉 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
(四) 中尺度天氣系統(包含鋒面對流、颮線、中尺度對流系統等等)。   

天氣學實習二(Lab. of Synoptic Meteorology (Ⅱ))

游政谷

1

有關區域天氣現象和天氣預報部份探討。

氣候學 (Climatology)

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。

This course explores how and why Earth’s climate comes about. We will not only introduce what a typical weather condition is over each region on Earth, but also how and why climate, statistic of weather, varies geographically and even temporally throughout the earth’s history. To understand how climate system works, this course discuss concepts of radiative transfer, fluid dynamics, and thermodynamics, with an emphasis of providing an overview of a few physical balances that are important for shaping and maintaining the surface climate: energy balance and its role in controlling temperatures; the hydrologic cycle and its role in controlling humidity and aridity; angular momentum balance and its role in controlling winds.

數值天氣預報(Numerical Weather Prediction)

楊明仁

3

Lecture Outline:
1. Numerical approximation, finite differencing
2. Accuracy, stability, and convergence
3. Time-differencing
4. Space-differencing
5. Combined time- and space-differencing
6. WRF model introduction and applications

生地化循環與氣候(Biogeochemistry and Climate)

洪惠敏

3

This course will discuss the interaction between biosphere, chemistry and climate from presentations with some hands-on-experiments.
| the contents of this course include:
Biogeochemistry Overview
Origins, Chapter 2
Free Energy & Thermodynamics
The Atmosphere, Chapter 3
The Lithosphere, Chapter 4
Carbon Cycle of Terrestrial Ecosystems, Chapter 5
Biogeochemical Cycling on Land, Chapter 6
Biogeochemical in Freshwater, Wetlands and Lakes, Chapter 7
Rivers, Chapter 8
The Oceans, Chapter 9
The Global Water Cycle, Chapter 10
The Global Carbon Cycle, Chapter 11
The Global N and P Cycles, Chapter 12
The Global S Cycle, Chapter 13