111 年 國立臺灣大學海洋研究所物理與化學與地物組（3組聯招）《普通海洋學》

此題考查對黑潮基本性質的認識。黑潮是北大西洋暖流（Gulf Stream）的延伸，是全球最著名、最強勁的暖流之一。
(A) 黑潮的確是暖流，其海水溫度比周圍海域高。
(B) 黑潮的源頭與赤道潛流（Equatorial Undercurrent）有關，赤道潛流將赤道附近的溫暖海水輸送至較深層，再由黑潮將其帶往高緯度地區。
(C) 黑潮海水顏色偏黑的說法是不正確的。

核心觀念

本題考查波浪的基本幾何與時間定義：

• 波高 $H$：波峰與相鄰波谷之間的垂直距離。
• 振幅 $a$：平衡水面至波峰或波谷的最大位移，因此
  $a=\frac{H}{2}$
• 波長 $\lambda$：相鄰兩個同相位點之間的水平距離，例如波峰到下一個波峰，或波谷到下一個波谷。
• 週期 $T$：同一位置連續兩次出現相同波相位的時間間隔，例如連續兩個波峰或連續兩個波谷之間的時間。

波速、波長與週期的關係為
$c=\frac{\lambda}{T}$

解題方法

逐一對照各選項與波浪的標準定義。判斷重點在於：

• 垂直方向的高度差對應波高；
• 平衡位置到波峰或波谷的最大位移對應振幅；
• 水平方向必須比較「同相位」的兩點，才是波長；
• 時間間隔必須是同相位重複出現的時間，才是週期。

選項分析

(A) 波高是指波谷與波峰之間的垂直距離

正確。

波高 $H$ 定義為波峰高度與波谷深度之間的垂直距離。若波峰相對平衡面高度為 $a$，波谷相對平衡面深度為 $a$，則

$H=a-(-a)=2a$

因此，波高就是波峰與波谷間的垂直距離。

(B) 振幅為波高的一半

正確。

此題考查對海嘯基本特徵的認識。
(A) 海嘯的英文原稱確實曾是「Tidal Wave」（潮汐波），但這個名稱具有誤導性，因為海嘯的發生與月球和太陽的引力造成的潮汐現象完全無關。海嘯是由海底地震、火山爆發、海底滑坡等快速引起海水大規模位移的事件所引起。因此，雖然曾有此稱呼，但強調其與潮汐無關是正確的。
(B) 海嘯的日文稱為「津波」（tsunami），發音就是「tsu-na-mi」。此敘述正確。

核心觀念

本題考「海水鹽度」的定義與單位。鹽度表示海水中溶解鹽類的含量，常以 psu（practical salinity unit，實用鹽度單位） 表示。

在一般海洋學的近似解釋中：

代表每 $1$ 公斤海水中約含有 $35$ 公克的溶解鹽類，即：

嚴格而言，現代實用鹽度是根據海水電導度與標準海水電導度的比值所定義，並非直接以重量測得；但在基礎海洋學題目中，通常以「每公斤海水約含 $35$ 公克鹽類」理解。

解題方法

看到「鹽度為 $35$ psu」，先抓住兩個重點：

1. 分母是海水的「質量」，以公斤表示。
2. 對象是海水中所有溶解鹽類，不是單指食鹽。

因此其物理意義可近似寫成：

所以正確選項為每公斤海水中約有 $35$ 公克鹽類。

選項分析

(A) 每公斤海水中有 35 公克的鹽類

核心觀念

本題考浮游植物生長所需的營養鹽，以及「限制因子」的概念：當某種必要元素在環境中的供應量相對不足時，它才會限制生物生長。海洋中常見的限制營養鹽包括硝酸鹽、磷酸鹽、矽酸鹽及微量鐵。

解題方法

逐一判斷各元素是否會在海水中成為浮游植物的限制因子。硝酸鹽、磷酸鹽和鐵都可能在有光層耗竭；矽酸鹽則是矽藻製造細胞壁的重要原料。相較之下，鎂是海水中的主要溶存離子，濃度高且供應充足，通常不會限制浮游植物生長。

選項分析

• (A) Iron（鐵）：錯誤。 鐵是浮游植物光合作用與多種酵素反應所需的微量元素。部分海域的可利用鐵濃度低，鐵不足會限制浮游植物生長。
• (B) Phosphorous（磷）：錯誤。 此處指磷元素；

此題考查海洋學中測量溶解氧（Dissolved Oxygen, DO）的常用方法。
(A) 蒸發/重量法：這通常用於測定水的總溶解固體（TDS）或鹽度，而非溶解氧。
(B) 比重法：比重法（或密度計）用於測量液體的密度，與溶解氧無關。
(C) 折射法：折射儀用於測量液體的折射率，通常用於海水鹽度的測定，與溶解氧無關。
(D) 溫可樂滴定法（Winkler titration）：這是測量水中溶解氧的經典且常用的化學滴定方法。

此題考查對海水主要成分與微量元素的區分。微量元素（trace elements）是指在海水中的總濃度非常低的化學元素。通常，微量元素的濃度低於 1 毫克/公斤（mg/kg）。

我們來分析各選項：
(A) Lead (Pb)：鉛在海水中的平均濃度非常低，屬於典型的微量元素。
(B) Sulfur (S)：硫在海水中主要以硫酸根離子 ($SO_4^{2-}$) 的形式存在，其濃度很高，是主要的離子之一，屬於巨量元素。
(C) Calcium (Ca)：鈣在海水中的濃度也相對較高，是主要的離子之一，通常被歸類為巨量元素。
(D) Sodium (Na)：鈉是海水中最豐富的陽離子，是海水鹽度的主要貢獻者之一，屬於巨量元素。

此題考查對全球暖化導致海水溫度升高的認知，以及具體的升溫幅度。
根據聯合國政府間氣候變遷專門委員會（IPCC）的報告以及其他科學研究，自工業革命前（約 1850-1900 年）以來，全球平均地表溫度（包括大氣和海洋）已經顯著升高。其中，海洋吸收了大部分的熱量，導致表層海水溫度上升。

最新的科學共識和數據顯示，相較於 1850-1900 年的平均溫度，截至 2020 年左右，全球平均表層海水溫度約上升了 0.6°C 至 0.7°C。

此題考查海洋地質學和地貌學的相關知識，需要辨別敘述中的錯誤。

(A) 海洋的最深處確實位於太平洋的馬里亞納海溝（Mariana Trench），其中最深點稱為挑戰者深淵（Challenger Deep），深度約為 11,000 公尺。此敘述正確。
(B) 淺海沈積物（neritic sediments）主要來自陸地，由河流攜帶的碎屑物質（岩石碎屑、礦物顆粒、黏土等）堆積而成。因此，岩石來源的顆粒（lithogenous particles）確實佔據淺海沈積物的主要比例。此敘述正確。
(C) 海洋沈積物，特別是深海的碳酸鈣或矽質沉積物，可以記錄過去的海洋環境變化，包括水溫、鹽度、冰川期/間冰期循環等。例如，有孔蟲（foraminifera）的氧同位素比值可以反映過去的水溫。此敘述正確。

核心觀念

本題綜合考查海底地形調查、濁流與深海沉積、中洋脊海床擴張、臺灣板塊構造，以及淺海與遠洋沉積物的分布特性。

重要觀念如下：

• 海底地形主要利用聲納測深與多音束測深繪製，鑽井主要用於取得沉積物與地殼岩芯。
• 地震、火山活動或斜坡崩塌可誘發濁流，將沉積物沿海底峽谷輸送至深海。
• 海洋地殼離開中洋脊後，因冷卻、收縮與密度增加而逐漸下沉；因此海床水深通常隨地殼年齡增加而增加。
• 臺灣附近主要涉及歐亞板塊與菲律賓海板塊的聚合及隱沒作用。
• 遠洋沉積物分布面積廣，但沉積速率低、沉積層薄；淺海沉積物分布範圍較小，但沉積速率高、厚度大，總沉積量通常較多。

解題方法

本題屬於觀念判斷題，可依序檢查各選項是否符合海洋地質學的基本定義：

1. 判斷所述工具是否真的適合調查該地質特徵。
2. 判斷濁流的成因與輸送方向。
3. 判斷中洋脊海床擴張後，海洋地殼年齡與水深的關係。
4. 判斷臺灣附近隱沒帶所涉及的板塊數量與相對運動。
5. 比較淺海與遠洋沉積物的分布面積、沉積速率、厚度及總量。

選項分析

(A) 可以透過鑽井來調查海底地形

錯誤。

鑽井可以取得海底沉積物、基岩與地殼岩芯，用來研究：

• 沉積物成分與沉積環境；
• 海底地層年代；
• 地殼組成與構造；
• 古海洋環境。

然而，鑽井只能提供局部、單點的垂直剖面資料，無法有效繪製廣大範圍的海底高程變化。海底地形主要透過聲納測深，特別是多音束測深系統進行調查。

因此，鑽井適合調查海底地質與地層，不是調查海底地形的主要方法。

(B) 地震活動能夠引發濁流，並將近岸沈積物輸送到大洋的中央

正確。

濁流是含有大量懸浮沉積物、密度高於周圍海水的重力流。地震活動會使海底斜坡失穩，引發海底滑動或沉積物液化，進一步形成濁流。

濁流常沿著海底峽谷向下坡方向流動，將陸棚、陸坡與近岸沉積物輸送至深海，最後沉積於深海平原或大洋盆地內部，形成濁積岩與深海扇。

其基本輸送過程可表示為：

因此，地震確實能誘發濁流，並將近岸沉積物搬運至大洋深處。此選項敘述正確。

(C) 中洋脊兩側海床的水深和海洋地殼的年紀呈現正相關

正確。

此題考查沈積物成熟度的定義及其影響因素。沈積物的成熟度（maturity）通常是指沈積物在搬運過程中，經過風化、侵蝕、磨損等過程後，其組成的變化程度。成熟度高的沈積物通常具有以下特徵：

1. 顆粒大小 (Grain size)：顆粒更趨於均勻，細小顆粒被沖走，或細顆粒與粗顆粒的比例發生變化。
2. 磨圓度 (Rounding)：顆粒邊緣變得更圓滑，棱角消失。
3. 礦物組成 (Mineral composition)：不穩定的礦物（如長石、雲母）被風化分解，殘留的主要是穩定的礦物（如石英）。

核心觀念

本題考查板塊聚合帶的構造地形。板塊聚合帶是兩個板塊彼此靠近的邊界，依板塊性質可分為：

1. 隱沒帶：較密的海洋板塊隱沒至另一板塊之下。
2. 陸板塊碰撞帶：兩個陸塊碰撞，形成褶皺山脈。

隱沒作用會造成海溝、島弧、增積岩體與逆斷層等特徵；而以水平錯動為主的長條形斷裂帶，主要與板塊轉形邊界有關。

解題方法

判斷各選項是否屬於聚合帶，重點在於確認其形成機制：

• 聚合帶具有擠壓作用，常形成逆斷層與褶皺。
• 海洋板塊隱沒時，海溝位於隱沒板塊一側。
• 沉積物被刮離並堆積，形成增積岩體。
• 隱沒板塊上方的岩漿活動可形成島弧。
• 以水平剪切、錯動為主的斷裂帶，則是轉形板塊邊界的典型特徵。

因此，找出不屬於上述聚合帶構造的選項即可。

選項分析

(A) 海溝

海溝是海洋板塊開始隱沒的位置，形成於海底最深的狹長凹地。例如日本海溝、馬里亞納海溝均位於聚合型板塊邊界。

因此海溝會出現在板塊聚合帶，本選項正確。

(B) 島弧

當海洋板塊隱沒至另一海洋板塊之下時，隱沒板塊釋出的流體會降低上覆地函的熔點，產生岩漿。岩漿上升並形成一連串火山島，稱為島弧。

例如日本列島、菲律賓群島與阿留申群島，均與海洋板塊隱沒作用有關。

此題考查海洋學中影響表層海水混合的因素，即混合層（mixed layer）的形成原因。圖中顯示了臺灣附近海域的溫度垂直剖面，表層溫度均勻，下方溫度急劇下降。

混合層的形成主要是由於表層海水受到外部能量的攪動，導致垂直方向的混合。主要的攪動能量來源包括：

1. 風力攪動 (Wind mixing)：風是驅動海洋表層流動和混合的主要能量來源。風吹過海面，通過摩擦力將動能傳遞給海水，產生波浪和表層流，這些運動會攪拌海水，將表層的熱量和鹽分向下混合，形成混合層。風力越強，混合層越深。
2. 熱量交換 (Heat exchange)：
   • 日夜溫差 (Diurnal heating/cooling)：白天太陽輻射加熱表層海水，使表層水溫升高；夜晚，表層海水向大氣散熱，溫度下降。這種日夜溫差會引起對流，有助於混合。
   • 季節性熱量變化 (Seasonal heating/cooling)：夏季太陽輻射強，表層海水受熱明顯，形成較深的混合層；

此題考查對聖嬰現象（El Niño）期間赤道太平洋海洋-大氣環流異常的理解。聖嬰現象是太平洋 ENSO（El Niño-Southern Oscillation）循環中的一個暖位相事件。

在正常（非聖嬰）期間，赤道太平洋的風場特徵是：

• 信風 (Trade winds)：強勁的東風（信風）從東向西吹拂赤道太平洋。
• 湧升流 (Upwelling)：信風將表層海水吹向西方，導致赤道東太平洋（秘魯沿岸附近）的海水因離岸流而湧升，將深層冷水、富含營養鹽的水帶到表層。
• 海面溫度 (Sea surface temperature, SST)：赤道東太平洋的 SST 較低（約 20-25°C），赤道西太平洋（印尼、菲律賓附近）的 SST 較高（約 28-30°C），形成一個 SST 梯度。
• 熱對流 (Convection)：赤道西太平洋由於 SST 較高，空氣中的水氣較多，容易形成對流雨和積雲，上升運動較強。赤道東太平洋由於 SST 較低，對流較弱。

在聖嬰（El Niño）發生期間，情況發生顯著變化：

1. 風場變化 (Wind field changes)：
   • 信風減弱甚至反向：東風信風顯著減弱，甚至在部分區域可能轉變為西風。
2. 海表面溫度變化 (SST changes)：

此題考查近岸湧升流（Coastal upwelling）的形成機制。近岸湧升流是指海水從深層垂直上升至表層的現象，主要發生在離岸較近的區域。

近岸湧升流最主要且普遍的成因是離岸風 (offshore winds) 和科氏力 (Coriolis force) 的共同作用。其形成過程如下：

1. 風的驅動力 (Wind forcing)：當風從陸地吹向海洋（即離岸風）時，風力會將表層海水吹離海岸。
2. 科氏力的作用 (Coriolis effect)：由於地球自轉，運動的物體（包括海水）會受到科氏力的影響而發生偏轉。在北半球，科氏力使運動物體向右偏轉；在南半球，則向左偏轉。
3. 表層水體的離岸運動 (Offshore transport of surface water)：當離岸風作用於表層海水時，表層海水受風力驅動而向海上移動。根據科氏力的作用，在北半球，向海上移動的表層水會向右偏轉，即向遠離海岸的方向移動。在南半球，則向左偏轉，同樣是向遠離海岸的方向移動。