台大大氣系

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 Chemistry)

吳俊傑
(吳健銘、羅敏輝、陳維婷、黃彥婷合授)

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, Matlab），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)

羅敏輝教授

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))

蔡天鉞

3

數學的本質與數學建模 、向量空間、線性組合、線性獨立與相依、基底、維度、座標、直交化 、內積、外積、內積空間（賦範空間、距離空間）、線性變換、矩陣、行列式、特徵多項式、固有值、固有向量、對角化矩陣、對稱矩陣、正交矩陣
向量微分：方向導數、偏微分、全微分、梯度（gradient）
向量積分：Green定理、Gauss Divergence定理、Stoke定理
一階常微分方程：separable equation、exact equation、linear equation、初始值問題、高階常微分方程：齊次微分方程、非齊次微分方程（undetermined coefficient method、variation of parameter method ） 、Laplace變換、利用Laplace 變換解常係數微分方程、無窮級數解、特殊函數、近似解、線性系統：算子方法、固有值方法、Laplace 變換法

應用數學二(Applied Mathematics (Ⅱ))

蔡天鉞

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)

陳正平教授

2

本課程介紹大氣中各種成雲與降水機制，為大氣科學系之2學分必修課，於每學年的上學期開授。具有基本物理學及熱力學基礎的外系學生亦歡迎選修。使用教材主要為王寶貫(1997)所著之《雲物理學》或 Rogers and Yau (1989) 所著之《A Short Course in Cloud Physics》。

大氣測計學 (Atmospheric Measurement and Instrumentation)

林博雄教授

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

本課程係以理學院，大氣科學系學生為授課對象。
使用教材為Holton, J. R., 1992: An Introduction to Dynamic Meteorology. 3rd. Ed., Academic Press, 511 pp.
課程開始時，先簡介大氣動力學的綱要，進而教授大氣之基本概念-單位，因次化，尺度分析及標準大氣之架構。繼之介紹基本守恆定律，大氣之基本方程及應用，環流、渦度之概念以及邊界層之理論；並將所學之概念應用於綜觀尺度天氣。

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)

羅敏輝教授
(與盧孟明教授合授)

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

The goal of this course is to apply basic principles of physics and chemistry to illustrate the processes that control the chemical composition and evolution of the Earth's atmosphere.

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

使用教材為Holton, J. R. ,1992：An Introduction to Dynamic Meteorology. 3rd. Ed. , Academic Press, 511 pp.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)

陳正平教授

3

本課程為大氣科學系之3學分高年級選修課，每3學期開授一次。其他科系具有化學、熱力學、物理化學基礎之學生亦歡迎選修。課程介紹大氣中不同化學物質之間在各種相態下的熱力平衡與物理轉換過程，以及其在大氣中各種過程所扮演的角色。

天氣學一(Synoptic Meteorology (Ⅰ))

李清勝

2

內容大致分成熱力、運動和動力三大部份。課程首先介紹重要天氣現象與觀測、大氣穩定度、運動學和基礎動力學；接著即進入天氣學的主體部份，即氣團、鋒面與鋒生、氣旋與旋生、反氣旋以及高空波動。然後，則在準地轉理論基礎上，探討天氣系統之形成、發展以及如何進行天氣診斷分析；最後則是介紹熱帶大氣特性與颱風之形成、發展和運動。

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

李清勝

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

大致分成熱力學、運動學和動力學三大部份。課程首先介紹重要天氣現象與觀測工具、大氣穩定度、運動學和基礎動力學；接著即進入天氣學的主體部份，包括有氣團、鋒面與鋒生、氣旋與旋生、反氣旋以及高波波動。然後，在準地轉理論基礎上，探討天氣系統之形成、發展、運動以及如何進行天氣診斷分析。最後，則是介紹熱帶大氣特性與熱帶氣旋(颱風)之結構、形成、發展和運動。   

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

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:
1. REVIEW ATMOSPHERIC CHEMISTRY
2. BIOGENIC AEROSOLS
3. THE CARBON CYCLE
4. ATMOSPHERIC METHANE
5. ATMOSPHERIC NITROGEN
6. ATMOSPHERIC SULFATE
7. AIR QUALITY AND CLIMATE
8. STRATOSPHERIC CHEMISTRY
9. WILDFIRES / DEFORESTATION / LAND USE CHANGE
10. GEO-ENGINEERING OF CLIMATE