《海洋科学系统课程模组》由会员分享，可在线阅读，更多相关《海洋科学系统课程模组（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、文档供参考，可复制、编制，期待您的好评与关注！ 大學生跨領域科技能力培養研究計劃地球系統科學學程之規劃與研究海洋小組課程規劃草案本小組課程規劃以下一門課：初步課程名稱：海洋系統學英文名稱：Marine System Science學分數：3師資規劃：俞何興, 林曉武, 王玉懷第一章 前言：海洋的自然作用，依其所屬的特性大致可分為物理、化學、地質和生物作用四類，而每一類都包含更多的較小尺度的個別作用，這四類的研究形成了海洋科學的四個基礎學科：海洋物理學、海洋化學、海洋地質學和海洋生物學。自從海洋科學形成一專門的研究學科後，上述的四個基礎學科也開始各自獨立蓬勃發展，並於各個領域上取得豐碩的成果，相
2、對地，各分支學科彼此間相互關連的研究及成果則顯得稀少，並且也較為不受重視；但是隨著近幾年在科技技術的進步、相關研究的深入以及永續發展的觀念需求下，科學家普遍體會到個別的專門學科研究只是瞭解海洋的一部份，應視整個海洋是一體的，海洋中的一切現象是相互作用影響的，各個基礎學科不僅互相聯繫、互相依存而且互相滲透，為了能更深化對海洋的認識及研究，應將整個海洋視為一個整體，用全觀性的角度研究海洋的整體行為，因此透過四個基礎學科串聯而形成的海洋系統科學，在現今海洋研究的道路上儼然成為一個重要且必然的方向。唯有透過海洋系統科學思維的建立才能使人類更能了解賴以生存的海洋環境，也唯有透過海洋系統科學這樣的全觀性研
3、究才能有效地建立海洋資源的永續經營，亦對人類面臨的海洋保育工作提出一新的思考方向。第二章 課程討論與回顧：台大目前針對海洋科學學程，分為海洋物理、海洋化學、海洋地質及海洋生物四大部分，原課程內容只針對本身領域進行相關教授安排。以海洋地質為例，不外乎著重於教授各種相關的地質現象、作用及理論等，其課程內容之安排並未涉及與海洋系統息息相關的其他學門，更遑論涉及各學門間的相互關係與整體性。就整體而論，現有的海洋科學學程，欠缺跨領域的課程安排。因此，新課程教授的方針將先從海洋物理、海洋化學、海洋地質及海洋生物的角度簡介海洋的四個基礎部門著手，接著再闡述舉例各學門間的相互關係，諸如潮汐作用對沈積物沈積分佈
4、的影響（海洋物理對海洋地質）、軟泥種類的分佈與海洋生物群聚間的相關性（海洋地質對海洋生物）、營養源濃度變化與生物群聚間的相關性（海洋化學對海洋生物）等，嘗試將整個課程導往俱全觀性的海洋系統科學，整個課程教學的目的在於建立學生對海洋系統的整體觀，並引發學生對海洋科學系統的重視及研究的熱誠。第三章 課程大綱第一週 認識海洋科學前言：課程內容分十六週進行，包括五個主題：海洋地質、海洋物理、海洋化學、海洋生物及海洋科學系統；第一個主題著重於海洋地質的基本概念，分別以地形地貌、板塊構造及海洋沈積三部分橫貫本主題；第二個主題著重於海洋物理的基本概念，主要是介紹基礎海洋物性、海洋環流及波浪與潮汐三部分；第三
5、個主題著重於海洋化學的基本概念，主要以介紹基礎海洋化性、海水中的營養元素及海洋的化學資源三部分為主；第四個主題著重於海洋生物的基本概念，主要以介紹海洋生物、海洋生態及海洋生物資源的開發利用三部分為主；最後一個主題著重於海洋科學系統的論述，以學科（地質、物理、化學、生物）間的相互關係及未來的發展及應用兩部分為授課的目標。教學目標：本週將著重於介紹海洋科學的研究對象及和特點以及海洋科學的發展史兩部分，1. 海洋科學的研究對象和特點2. 海洋科學的發展史a. 18世紀以前b. 19 - 20世紀中葉c. 20世紀中葉至今教學內容大綱：淺談何謂海洋科學：1.海洋科學的研究對象及特點海洋科學研究的對象是
6、世界海洋及與之密切相關的大氣圈、岩石圈、生物圈，它有著下列特點：1.具有特殊性與複雜性；2.海洋中的水、氣、冰三態無時無刻進行轉化和存在。2.海洋科學的發展史：18世紀以前，海洋科學處於累積基礎海洋知識的階段與海洋學科分門奠定開始，這時期發生了義大利人哥倫布橫渡大西洋到達南美洲；葡萄牙人麥哲倫完成環球旅行；英國人庫克4次進行海洋探險，獲取第一批關於大洋深度、表層水溫、海流及珊瑚礁資料；英國人牛頓利用引力定律解釋潮汐；法國人拉瓦錫首先測定海水成分等。到了19 - 20世紀中葉，海洋科學的逐漸奠基與形成，這時期的特點表現在對海洋的綜合考察，以及對海洋研究的深化成果的豐碩以及眾多理論的形成，如英國挑
7、戰者號的環球航行考察。而20世紀中葉至今，新穎科技技術應用與大規模跨國合作調查研究的現代海洋科學蓬勃發展，如CTD（深度儀）、ADCP（聲學都普勒流速剖面儀）、側掃聲納、海洋衛星等儀器發明以及DSDP（深海鑽探計畫）ODP（大洋鑽探計畫）、WOCE（世界大洋環流試驗）、等大型跨國合作研究計畫。第二週 海洋地質教學目標：1. 淺談海洋地質2. 地表海陸分佈3. 世界各大海洋的簡介教學內容大綱：1.淺談海洋地質 海洋地質學識探討海水所覆蓋之地球表面特性和歷史的一門科學，其所包含的範圍從沙灘到沼澤地、潟湖再穿越過大陸棚一直下到海洋最深處，而主要的功用是在於瞭解海洋下的地球構造、地球表面型態、形成之歷
8、史和特性，以及海洋和地球本身的形成史。本小節主要著重於海洋地質的引介，使學生能對海洋地質有初步的認識與瞭解。2.地表海陸分佈：地球表面海陸分佈不均，海洋大約佔地球表面積71，而陸地僅佔29，本小節將介紹地球表面海陸分佈分佈的概況，藉以讓學生對其有基本的認識。3.世界各大海洋的簡介：覆蓋於地表的各大洋大致分為太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋四部分，各個大洋的型態都不盡相同，本小節欲簡介世界各大海洋的分佈以及面積、容基與深度等概況，以期對各大洋有更進一步的瞭解。第三週 海洋地質教學目標：本週係以海底之地形地貌為授課重點，大致分為海岸帶、大陸邊緣以及洋底盆地和中洋脊三部分簡介其地形地貌及特徵。海底之地
9、形地貌1. 海岸帶2. 大陸邊緣 大陸棚、大陸斜坡、大陸隆堆及海溝3. 洋底盆地及中洋脊教學內容大綱：1. 海岸帶：海岸帶，它是陸地和海洋的分界線，其地貌特徵是受控於波浪、潮汐、海流等作用下形成的，此小節主要是介紹包括海岸的組成單元、分類以及營力作用對其形貌變化的影響。2. 大陸邊緣：大陸邊緣是大陸與海洋之間的過渡帶，按照構造活動性分為穩定型和活動型兩大類，兩類的形貌單元組成略有不同，本小節旨在簡介大陸棚、大陸斜坡、大陸隆堆及海溝等大陸邊緣單元特性以及大陸邊緣型態的分類及特徵。3. 洋底盆地及中洋脊：大洋底位於大陸邊緣之間是大洋的主體，由洋地盆地及中洋脊兩部分組成，中洋脊貫穿四大洋，全長約65
10、*104km，是世界上規模最巨大的環球山系，其分佈狀態及特徵于各大洋略有不同，而洋底盆地地形平坦而且分佈廣闊，內部包含數個次級盆地，本小節主要在於介紹洋底盆地與中洋脊的分佈情形與特性。第四週 海洋地質教學目標：本週介紹地球科學界的大衝擊 板塊構造學說1. 大陸漂移2. 海底擴張3. 板塊構造學說教學內容大綱：1. 大陸漂移：一般認為魏格納是大陸飄宜的創始人，他主張地球表層存在著大規模的水平運動，海洋和陸地的分布置處於不斷的變化過程中。本小節欲介紹大陸漂移的起源和簡史以及其論證所提出的證據和不足之處。2. 海底擴張的起源和發展依據第二次世界大戰後，各種地球物理技術廣泛應用於海洋地質研究中，在海底
11、發現或確認了許多未曾預見的全球規模地質現象，如地磁記錄、海洋地殼年輕性、海洋沈積物自中洋脊向兩側依次增厚等，進而引發海底擴張學說概念的產生、發展。本小節將著重於介紹介紹海底擴張的起源和發展依據等。3. 板塊構造學說的興起及學說的內容板塊一詞是由Wilson（1965）提出，後經Morgan, McKenzie, Parker, Le Pichon等人于1968年正式提出板塊構造學說。板塊構造涉及全球的構造活動和演化，為地球一元化的全球構造理論。本小節將著重於闡述板塊構造學說的興起及學說的內容，使學生能進一步瞭解何謂板塊構造學說。第五週 海洋地質教學目標：本節將論及各種海洋沈積環境下的沈積產物及
12、作用：海洋沈積1. 濱海沈積2. 大陸邊緣沈積3. 深海沈積教學內容大綱：1. 不同的濱海沈積環境和沈積產物：濱海沈積環境是海洋（如波浪、潮汐、海流等）與非海洋（河流流量、流速、沈積物荷載等）過程相互作用的地帶。因外在的條件不同，濱海沈積環境亦可區分為海灘沈積、潮坪沈積、沙壩-潟湖沈積、河口灣沈積及三角洲沈積五類，沈積機制及沈積產物亦有所差異，故本小節旨在闡述不同的濱海沈積環境和沈積產物特徵。2. 大陸棚、大陸坡及大陸隆堆等大陸邊緣沈積環境及沈積作用大陸棚、大陸坡及大陸隆堆等大陸邊緣沈積環境，其沈積作用受各種不同的營力影響，包括物理過程（潮汐、風暴、風海流等）、地質構造環境、塊體運動、大洋深層
13、溫鹽還流等，沈積作用的控制因子及其影響複雜，故此小節旨在瞭解大陸棚、大陸坡及大陸隆堆等大陸邊緣沈積環境及沈積作用。3. 深海沈積環境及其沈積物組成深海沈積環境相對其他海洋沈積環境較為穩定，其沈積物按其成因可分為遠洋黏土、鈣質軟妮、矽質軟妮、陸源碎屑及火山碎屑五種。本小節主要著重於闡述深海沈積環境及其沈積物的組成。第六週 海洋物理教學目標：淺談海洋物理1. 海水之溫度、鹽度及密度梯度結構2. 世界大洋之溫度、鹽度及密度教學內容大綱：1.淺談海洋物理廣義的現代物理海洋學是研究海洋的熱狀態、動力狀態以及其他物理特性的學科，或者說是研究海洋的物理特性、海洋水體的運動形式和過程，及其與大氣和海底有關因素
14、變化的學科。整個海洋物理學領域中大致包括為了瞭解海水物理特性而形成的波浪動力學，以及潮汐、海流、地震海嘯相關學問；海水熱力學以及瞬間海水運動現象；另外還有海水光學、海水聲學等。2.簡介海水之溫度、鹽度及密度梯度結構等基礎海洋物性海水溫度：分為表面溫度、上層海水及溫躍層、深海海水三部分。外海表面水溫分佈大致以緯度區分，而近岸部分則受海流影響；上層海水溫度與表層海水相似而溫躍層則有水溫隨深度增加迅速下降現象，深海海水只溫躍層以下的水體，溫度一般隨深度降低直至世界海洋平均深度4000公尺左右。海水鹽度：分為表層鹽度、上層海水鹽度以及深層海水鹽度。表層海水鹽度大致隨緯度增加而漸減，蒸發及降水為控制表層
15、海水鹽度的重要因子；上層海水鹽度變化複雜，主要仍受控於海水密度及溫度變化；大於4000公尺的深層海水鹽度變化很小，差不多鹽度都在千分之34.634.9間。海水密度：表層海水密度在赤道附近t22，然後漸往高緯度增加，到緯度5060度時，t增至2627，過了這緯度t在稍減小。而表層海水以下其密度一般隨深度增加而增大。3.世界大洋之溫度、鹽度及密度等特性及差異世界大洋的溫度、密度及鹽度在表層大致言緯度呈現帶狀分佈，垂直方向上亦呈層化狀態。各大洋因地理環境差異，相對反應的海水物理特性亦有不同，因此本節將介紹世界大洋之溫度、鹽度及密度等特性及差異以期進一步認識與瞭解。第七週 海洋物理教學目標：1. 介紹海洋環流2. 瞭解海流的成因3. 認識地轉流及風海流4. 簡介世界大洋環流和水團分佈教學內容大綱：海洋環流：a.海流的成因：本週的教學目的在於介紹兩種主要海流形成的原因，一是受海面上風力所驅動是為風生海流；一是受海水溫度、鹽度及密度所驅動的梯度流。b.地轉流及風海流的成因及影響分子本週將介紹因科氏力產生的地轉流以及由艾克曼論證而提出的風生海流成因及影響因子。c.世界大洋環流和水團分佈
