與水共存的新世紀 ─ 透水保水的城市
(A New City Life with Water— Reinforce the Permeability and Retainability of water)
國立臺灣大學土木工程學系學生張沄真
氣候變遷對水循環造成了許多影響，海平面上升以及漸趨頻繁的超大豪雨，對台灣這樣一個平均雨量是世界三倍的海島型國家來說，意味著大水時代的來臨。不同於以往「人定勝天」的工程思維，新一代的工程師，不再對水採取「隔離政策」，而是順應水循環的自然定律，與水共存。
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。
100年洪水有多大？—淺談重現期距在防災上的應用
(How to Define the Scale of Flood Using Return Period?)
國立臺灣大學土木工程學系張沄真
臺灣山多坡陡，河川短促，再加上颱風頻繁，降雨集中，水災、土石流等災害經常發生。為了針對洪災擬定防災、救災計畫，災害規模的預測評估十分重要。事前若能精準的預測災害的嚴重程度、影響範圍，災害發生時才能及早發布警報，並判斷究竟該引導民眾準備防災，或是直接撤離。在防災建設上，工程師可依據不同地區災害規模的歷史資料來判斷橋墩、堤防的建設強度，或是抽水機應架設的數量，由此可見災害規模評估的重要性。
生物多樣性熱點 (Biodiversity Hotspot, Biodiversity Hot Spot)
國立成功大學生命科學所碩士生林彥瑾
生物多樣性熱點 (Biodiversity hotspots) 一詞首次出現於1988年，由英國牛津大學學者Norman Myers經多方研究調查和文獻回顧後所提出。Myers認為，當世界人口持續增加，棲地不斷遭到人為破壞，開發和保育的衝突日益增加，對於具有大量特有種、生物多樣性高、而且面臨開發危機的地區，應該特別劃分出來，以便投入資金和人力進行保育。若不給予法定地位、並採取適當措施，這些地區的生物多樣性消失將對全球自然資源造成無可挽回的嚴重後果。
知更鳥迷航記 European robin’s trek
高雄師範大學生物科技系許惇偉助理教授
認路回家，是動物的本能。人們早就觀察到小至昆蟲大致飛禽走獸，動物似乎都有精密的內建導航系統，可以準確的移動順利返家。但牠們是怎麼辦到的？
前牛津大學的動物行為學泰斗丁伯根(Nikolaas Tinbergen, 1907-1988)多年前曾設計了一系列精密的實驗，證實胡蜂可以在能見度良好的狀態下，依靠視覺辨認巢穴附近的地理景觀而順利返家。但當時人們仍無法解釋，為何鳥類即使在天候不佳、星光黯淡而視線不清的夜晚，依然能準確的飛抵特定地點。
直到五十多年前，科學家經由精密實驗，確認鳥類的確能感知地磁線而用磁性取向準確調整方向飛抵目的地。伴隨著這個疑惑被適當排解後，人們馬上湧起的下一個疑問是「在通訊需求下，使得人造電磁波充斥周遭的現代，鳥類航行會受到電磁波干擾嗎？」這個問題多年來一直沒有嚴謹的科學實驗可以解答。
一群德國科學家在2004年至2006年間偶然間注意到在充斥著各種會發出電磁波的機械的大學校園內，知更鳥似乎在行進的過程中會方向感不佳偶有迷航，因此興起他們一探究竟的好奇心。
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）。
