氣圈、地圈、水圈、生物圈
水庫清淤 (Reservoir Dredging)
國立臺灣大學土木工程系電腦輔助工程組碩士林庭輝
臺灣水庫淤積嚴重，目前平均淤積量約為29.5％，為了延長水庫壽命，只能從「開源、節流」方面來著手，隨著臺灣環境保護意識的逐漸抬頭，新建水庫這個方案已漸漸不被列入考慮，而對於水庫淤滿這項全球都面臨的難題，前內政部長、水利專家李鴻源說過：「開源不可能，只能節流了。」
目前唯一的辦法就是清淤，但清淤數量仍遠不及淤積數量，主要是因為臺灣地區地形陡峭，地質較為破碎，地震頻繁，且近年全球暖化與氣候變遷造成降雨集中，造成水庫淤積加劇，另水庫地點多屬偏遠山區，受限交通因素，全面清淤更加困難。
何謂順向坡？ (What is Dip Slope?)
國立臺灣大學土木工程研究所電腦輔助工程組碩士林庭輝
弱面位態(Attitude)：走向(Strike)、傾向(Dip Direction)、傾角(Dip Angle)
什麼是順向坡呢？在介紹順向坡之前必須先了解在工程地質上是如何描述弱面，也就是一般所說的坡面，工程上通常藉由三個方向來描述一個弱面在三度空間中的狀態，走向(Strike)、傾向(Dip Direction)、傾角(Dip Angle)。
圖一 弱面走向、傾向、傾角示意圖。（本文作者林庭輝繪）
走向(Strike)：弱面與水平面相交的直線方向，如圖中的 a b 線段。
地震的震度如何推估？（上）(How to Measure Earthquake Intensity)
臺灣防災產業協會秘書長暨財團法人中興工程顧問社防災科技研究中心副主任鄭錦桐
臺灣位於環太平洋地震帶，根據過去地震災害歷史資料統計顯示，臺灣大約30~40年會發生一次災害性地震。公共工程（例如：道路、捷運、橋梁、水庫大壩、核電廠）對地震評估技術要求十分嚴格，隨著國內外地質科學、地震科學與地震工程之研究進展，工程師不斷積極引進與研發最先進之地震評估技術。合理評估工址遭遇地震時的地振動特性，並進行地震危害度分析 (seismic hazard analysis) 獲得耐震係數。地震的震度推估，不僅為公共工程建設之重要課題，同時也是民眾與企業地震防災的重要基本知識。
地震的震度如何推估？（下）(How to Measure Earthquake Intensity)
臺灣防災產業協會秘書長暨財團法人中興工程顧問社防災科技研究中心副主任鄭錦桐
在「地震的震度如何推估？（上）」中，已介紹了地動預估式中二個重要因素：震源規模大小 (M) 及震波傳播路徑 (R)，在本篇文章中，將介紹地動預估式中第三個重要因素：場址地盤特性 (S)。
三、場址地盤特性
場址基礎30公尺內淺層地層的平均剪力波速 (Vs)，是影響地盤振動特性最關鍵的因素。剪力波速度低者，意即地盤較為軟弱，其地震波也較易於放大。一般而言，以Vs=760m/sec為分野，Vs小於760m/sec之場址，為軟弱地盤；反之，為堅硬地盤。台北盆地基本上是軟弱地盤，震波容易放大，再加上過去地震波觀測資料顯示，震波在盆地內的重複反射與折射後會將震波疊加，致使震波持續更久且再疊加放大，同時也使地震波於長週期的能量變多。
以1985/09/19墨西哥城大地震為例，地震規模大約8左右，震央位於外海350km遠，但是墨西哥盆地內的地震波放大最可高達8~50倍，而且明顯長週期的能量較多，造成約1.2萬人死亡，5萬人受傷，許多墨西哥城的高樓結構因為共振而倒塌（圖六）。所以比較位於台北盆地內與邊緣的地震測站，發現在距震源有同樣的距離下，往往盆地內軟弱地層上之地震測站所觀測的震度較大，震波之振幅可放大數倍，地震耐震設計上與地震防災上必須特別注意。
認識龍捲風(Tornado)
中國文化大學大氣科學系劉清煌副教授
龍捲風是所有天氣系統中最暴烈的天氣現象，雖然其生命期僅有數分鐘至數十分鐘，但強度卻是最強的，任何時間及地點只要氣象條件適合均有可能發生龍捲風，由於其生命期短且在很短時間內即可形成，故發生龍捲風之大氣環境有其特殊之條件。
圖1：1998～2010台灣地區發生龍捲風/水龍捲位置分布圖，數字為發生之次數。
根據發生龍捲風地點之統計，世界上發生龍捲風最頻繁地區是位於美國中部，包含德克薩斯州、奧克拉荷馬州、內布拉斯加州及以東的地區，南來之墨西哥灣暖濕空氣與北來之乾冷空氣在此交會，乾冷空氣下沈、暖濕空氣上升，因此特別有利於劇烈對流系統的發生，大部分的超大胞（Supercell）均誕生於此地，這些超大胞以及劇烈對流天氣系統（如弓形回波、颮線）醞釀出強大的龍捲風（Kessler 1992, Doswell 2001）。此地之氣候條件相當有利於龍捲風的生成，其強度及直徑均大過其他地區之龍捲風，這個地方俗稱「龍捲風巷」（Tornado alley, Bluestein 1999），也被稱為「龍捲風的故鄉」。
以超大胞產生之龍捲風而言，龍捲風多半發生於超大胞下方兩陣風鋒面（gust fronts）交接點，此處乃超大胞最不穩定的地方，產生之龍捲風稱為超大胞龍捲風（Supercell tornado）（Wakimoto and Wilson 1989）。除超大胞易發生龍捲風外，伴隨強烈之界面（如鋒面）或強烈對流胞也有可能產生龍捲風，這類龍捲風稱之為非超大胞龍捲風（non-supercell tornado），其強度及大小均較超大胞龍捲風為弱且小，且生命期也較短，但仍會有強個案的發生，Wakimoto and Wilson（1989）研究非超大胞龍捲風之個案認為這類龍捲風是起源於低層的輻合區，於輻合區中由於水平風切之風切不穩定會產生一些小的渦旋，若積雲之上升氣流區與小渦旋耦合在一起，透過渦流管（vortex tube）之抽拉作用，使得小渦旋快速成長而形成龍捲風。非超大胞龍捲風雖然較弱，但其生成條件較容易滿足，因此發生之頻率與造成的災害也不容輕忽。目前科學家對龍捲風仍許多不理解之處，經由科學觀測實驗希望對龍捲風之生成環境及內部結構能有進一步的認知。
臺灣地區龍捲風發生之大氣環境
中國文化大學大氣科學系劉清煌副教授
龍捲風是所有天氣系統中最暴烈的天氣現象，任何時間及地點只要氣象條件適合均有可能發生龍捲風，而臺灣地區發生龍捲的大氣環境可分為三類（劉與蔡，2011）
圖1：鋒面前緣對流系統示意圖。A～D為對流胞，整體對流胞沿Y方向移動，而個別對流胞往X方向延伸。
第一類環境是龍捲發生於快速移動界面（如鋒面或颮線）前緣之對流胞，這些對流胞一般出現在界面前緣約50~100公里處（圖1），對流胞呈線狀排列且發展相當快速，出生至成熟只需1~2小時，成長過程中有機會引發龍捲風（劉與張2004; Liu and Chang 2007），文獻指出界面前暖區有利的條件包括不穩定的暖濕空氣、較強的西南風、及界面快速移動對流線的抬升作用，使得對流胞在短時間內得以快速成長或甚至伴隨中尺度氣旋，當對流胞接近成熟時，強烈的抬升作用會激發龍捲（Simpson et al 1986, 1991; Wakimoto and Wilson 1989），一段時間之後對流胞減弱不易繼續維持龍捲風的運作，導致龍捲風消散。台灣地區這類對流胞的出現以4~6月伴隨梅雨鋒面居多，對流胞出現在鋒面到達陸地前的海上，移動到陸地時常伴隨中尺度氣旋的生成，甚至引發龍捲風（Liu and Chang 2007），這類對流胞的統計及形成機制有待深入的研究。
第二類的大氣環境是伴隨發展的積雲（圖2），系統多發生於海上，故以水龍捲為主，積雲之強烈上、下運動使得水平渦度扭轉成垂直渦度，加上輻合及抽拉作用使得垂直渦度在短時間內迅速加強而形成龍捲，因此水龍捲常出現在積雲的上升氣流與下衝流之間，此大氣環境與發生在美國佛羅里達州附近的個案相似（Golden 1974a,b, 1977; Simpson et al. 1986; Wakimoto and Lew 1993），產生水龍捲的積雲通常只需3~4公里高左右或更高，且這些積雲呈線狀排列（Brady and Szoke 1989）。
第三類的大氣環境是龍捲伴隨颱風雨帶產生，這類龍捲形成的個案較少但強度可以很強，例如1977年7月25日賽洛瑪颱風侵襲高雄所引發的龍捲風事件（徐 1977）。
濕地的維護
經濟部水利署陳育成助理工程司
臺灣的水環境
臺灣四面環海，地處熱帶及亞熱帶氣侯，並位於東亞島鏈要津和海潮匯聚之所在。島內河川因受中央山脈地形阻隔的影響，大多數的河川皆為東西走向，河川坡陡、流急、豐枯水量懸殊，這樣的天然條件下不利於水資源的貯蓄與調節運用，且在坡度、地質及地震等因素影響下，時有洪災或土石流等災害發生。
濕地的種類與功能
臺灣因地形、地勢、地質及環境氣侯的多變，生態豐富，是無數生物生息遷徒的重要棲地。從海岸泥質灘地、岸礁、河口、沙灘，沿河上溯，連結遍布內陸的窪地、漁塭、水稻田、水圳、埤塘、水庫、自然湧泉、高山湖沼等，連串成為綿密的「濕地生態網絡」，不但是鳥類等重要物種繁衍遷移的據點及環境穩定的重要因子，也是孕育臺灣豐富多樣生物的「濕地銀行」。
濕地具有非常重要的價值與功能，其包括提供經濟生產(如水稻等)、生物棲地、保水滯洪、淨化水質、觀光遊憩、研究教育與種源基因保存等多方面功能，是地球各生態系中生產力最高者之一。
面對氣候變遷我們該怎麼辦？
經濟部水利署鄭欽韓副工程司
氣候變遷進行式
氣候變遷一般是指區域性或全球性的氣候在一段時間（可能為數十年至數百萬年）內的變化。氣候變遷跨國小組(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)在已發佈的歷次評估報告中，列舉了多項科學證據，舉證氣候變遷是已經發生不可改變的事實。其中最具代表性的就是在近150年(由1860年代到2000年代)全球平均溫度有上升的趨勢，而且攀升的速度越來越快；而全球平均海平面，因冰河面積的融解也觀察到有上升的趨向。
減緩與調適
「減緩」與「調適」是現階段世界各國為順應氣候變遷所採取的積極作為。「減緩」是指減少溫室氣體的排放量，使氣候變遷的變化趨勢逐漸於和緩，朝向將全球平均上升溫度控制在2℃以內的期望目標。「調適」是針對未來氣候可能產生的衝擊與改變，以縝密規劃、完整裝備與執行調適措施的堅決態度與行動，適應充滿挑戰的新環境。
在氣候變遷的影響尚未減輕之前，我們必需「減緩」、「調適」並用，才能適應未來氣候變遷下的生活。
節約能源
目前全球平均上升的溫度，距離維持在2℃的期望目標，只僅存1.2℃的溫度，因這上升的0.8℃主要是來自溫室氣體的排放量，而絕大部分的來源是能源的使用，包括媒、石油和天然氣等，所以節約能源、提高能源使用的效率及尋找並利用可行的替代能源，是未來需要努力的方向。
火環帶中的臺灣
臺灣大學土木工程系碩士生陳明毅
地震帶
地震是臺灣的重大天然災害之一，根據統計結果，全世界大多數地震發生在三條主要地震帶，分別為環太平洋地震帶、歐亞地震帶以及中洋脊地震帶，其中又以環太平洋地震帶所發生的地震最多，全世界有80%的地震跟60%的活火山就在環太平洋地震帶上。環太平洋地震帶(又稱火環帶，如圖1所示)是一個圍繞太平洋，全長約4萬公里，地震與火山爆發頻繁的地區，火環帶上有一連串海溝、列島與火山，板塊運動非常劇烈，而我們所居住的臺灣就位於火環帶上。
圖1：火環帶 (圖片來源：《維基百科》http://en.wikipedia.org/wiki/File:Pacific_Ring_of_Fire.png)
地震的傳說與成因
人類自古以來對於地震這種大自然界強大的力量有不同的想像，各地皆有千奇百怪的傳說。中國人認為地震是地牛翻身，日本人覺得是大鯰魚翻身，紐西蘭傳說地下住著一位女神，當女神發怒的時候，會揮動手腳，造成大地振動，於是便發生地震，美國人則認為地球支撐在一隻大烏龜上，當烏龜移動時就會產生地震。