112 年 國立臺灣大學地質科學系及海洋研究所聯合招生《地球歷史》

此題考查彗星的主要成分。彗星是由冰、塵埃和岩石構成的，其中冰（水、甲烷、氨等）佔據了主要成分。
選項 (A) Gneiss (片麻岩) 是一種變質岩，(B) Iron and Nickel (鐵和鎳) 是地核的主要成分，(C) Silicates (矽酸鹽) 是地殼和

此題考查古生代 (Paleozoic Era) 的年代範圍。
地球的年代劃分如下：

• 冥王代 (Hadean Eon): 4.6 - 4.0 Ga
• 太古代 (Archean Eon): 4.0 - 2.5 Ga
• 原生代 (Proterozoic Eon): 2.5 Ga - 541 Ma
• 顯生宙 (Phanerozoic Eon): 541 Ma - Present
  顯生宙又細分為：
• 古生代 (Paleozoic Era): 541 - 251.9 Ma
• 中生代 (Mesozoic Era): 251.9 - 66 Ma

此題考查顯生宙及其內部三個代 (Era) 的時間先後順序。
顯生宙 (Phanerozoic Eon) 從約 5.41 億年前開始，一直延續至今。其內部劃分為三個代，時間由老到新是：

1. 古生代 (Paleozoic Era): 約 5.41 億年前 - 2.519 億年前
2. 中生代 (Mesozoic Era): 約 2.519 億年前 - 6600 萬年前
3. 新生代 (Cenozoic Era): 約 6600 萬年前 - 現在

選項分析：
(A) Proterozoic (原生代) > Mesozoic (中生代) > Paleozoic (古生代) > Cenozoic (新生代)：順序錯誤，原生代早於顯生宙，而中生

此題考查不同生物類群在地球歷史上的出現時間順序。

• 三葉蟲 (Trilobites)：主要出現在古生代，是古生代的代表性生物，在二疊紀-三疊紀大滅絕中滅絕。
• 恐龍 (Dinosaurs)：主要出現在中生代 (三疊紀、侏羅紀、白堊紀)，在白堊紀-古近紀大滅絕中滅絕（鳥類恐龍除外）。
• 海豚 (Dolphins)：屬於哺乳動物，哺乳動物在中生代晚期出現，但在新生代才開始繁盛。海豚的演化屬於新生代。

此題考查古代海洋的名稱，特別是地中海的前身。

• Tethys Sea (特提斯海)：是一個古老的海洋，存在於古生代晚期至中生代，位於歐亞大陸和非洲-阿拉伯板塊之間。喜馬拉雅山脈的隆升就是特提斯海消失的結果。現代的地中海被認為是特提斯海的殘餘。

此題考查被動大陸邊緣 (Passive Continental Margin) 地殼下沉的原因。
被動大陸邊緣是指大陸地殼與大洋地殼之間沒有活躍的板塊邊界，通常與大陸裂解形成大洋有關。其特徵是寬廣的大陸架、大陸坡和大陸隆，地殼相對穩定。
地殼下沉的原因主要與以下幾點有關：

1. 冷卻收縮 (Cooling and Subsidence): 當大陸裂解形成新的海洋盆地時，新形成的大洋地殼是熱的，但隨著時間推移，它會逐漸冷卻、收縮並變得更緻密，從而下沉。這種冷卻收縮也會影響到相鄰的大陸地殼邊緣，使其緩慢下沉。
2. 沉積物荷重 (Sediment Loading): 隨著時間的推移，大陸架和大陸坡上會積累大量的沉積物，這些沉積物的重量也會導致地殼進一步下沉。

此題考查鈣板藻 (Coccoliths) 的分類。
鈣板藻是單細胞的浮游植物，屬於藻類。它們的外殼由微小的碳酸鈣板構成，這些鈣質板稱為鈣板 (coccoliths)。

• 微體化石 (Microfossils)：是指體積微小的化石，通常需要顯微鏡才能觀察。這是一個廣泛的類別。
• 生痕化石 (Trace fossils)：是指生物活動的遺跡，例如足跡、鑽孔、糞便等，而不是生物本身的遺體。

此題考查安地斯山脈 (Andes Mountains) 的形成與板塊構造。
安地斯山脈是位於南美洲西海岸的山脈，是典型的安第斯型火山弧，由大洋板塊向大陸板塊的俯衝作用形成。

• 南美洲板塊 (South America plate)：是主要的で大陸板塊，安地斯山脈位於其西緣。
• 納斯卡板塊 (Nazca plate)：是一個年輕的大洋板塊，位於太平洋東南部，向東運動，俯衝到南美洲板塊之下，這是形成安地斯山脈的主要原因（俯衝作用）。
• 南極板塊 (Antarctic plate)：位於南美洲板塊的南方，與之之間為聚合邊界，但與安地斯山脈的直接形成關係較小。
• 太平洋板塊 (Pacific plate)：位於納斯卡板塊的西部。在某些區域，太平洋板塊的邊緣也可能與南美洲板塊發生相互作用，或者通過納斯卡板塊間接影響。然而，直接造成安地斯山脈形成的主要俯衝板塊是納斯卡板塊。

選項分析：
(A) Antarctic plate：南極板塊與南美洲板塊的交界處有地質活動，但不是安地斯山脈形成的主要原因。

此題考查不同地質時期大氣二氧化碳 (CO2) 濃度的變化。
一般而言，地球歷史上 CO2 濃度變化與氣候變化密切相關。溫室時期 (Greenhouse periods) 的 CO2 濃度較高，冰室時期 (Icehouse periods) 的 CO2 濃度較低。

• 60 Ma (約 60 百萬年前)：屬於新生代早期，當時地球整體氣候比現在溫暖得多，處於一個相對溫暖的時期，CO2 濃度也相對較高。
• 2.6 Ma (約 2.6 百萬年前)：這是更新世 (Pleistocene) 的開始，地球進入了冰期-間冰期循環，CO2 濃度開始下降，但仍高於工業革命前。
• 12.5 Ka (約 12,500 年前)：屬於全新世早期，處於間冰期，CO2 濃度較冰期高，但仍低於溫室時期。
• 9 Ka (約 9,000 年前)：屬於全新世，可能處於某個間冰期的高峰期，CO2 濃度可能與 12.5 Ka 相似或略高。

此題考查從 65 百萬年前 (Ma) 以來，全球溫度的總體趨勢。
65 Ma 大約是白堊紀末期，也就是白堊紀-古近紀滅絕事件 (K-Pg extinction event) 的時間點。
從 65 Ma 以來的地球歷史，大致可以分為幾個階段：

1. 古新世-始新世 (Paleocene-Eocene, 約 66-34 Ma)：這是一個相對溫暖的時期，甚至有始新世-古新世熱峰事件 (PETM)，溫度急劇升高。

此題考查米蘭科維奇循環 (Milankovitch cycles) 中地球軌道偏心率 (eccentricity) 的週期。
米蘭科維奇循環描述了三個主要的地球軌道參數的週期性變化，它們影響到達地球的太陽輻射量，進而影響全球氣候：

1. 軌道偏心率 (Eccentricity)：地球軌道相對於太陽的橢圓程度。其週期約為 10 萬年和 40 萬年。

此題考查 CCD (Carbonate Compensation Depth，碳酸鹽補償深度) 的概念以及在 CCD 以下的沉積物。
CCD 是指海洋中碳酸鈣沉澱速率等於溶解速率的深度。在 CCD 以上，碳酸鈣沉澱的速率大於溶解速率，因此碳酸鹽沉積物（如鈣質有孔蟲、鈣板藻殼）可以保存下來。在 CCD 以下，碳酸鈣的溶解速率大於沉澱速率，因此沉積在 CCD 以下的碳酸鈣最終會被溶解，無法形成碳酸鹽沉積物。

選項分析：
(A) Mn nodule (錳結核)：是深海沉積物中常見的結核狀礦物聚集體，主要成分是錳和鐵的氧化物。它們通常形成於深海平原，可以在 CCD 以下存在。

此題考查鮑文反應系列 (Bowen's Reaction Series) 中，礦物結晶溫度由高到低的順序。
鮑文反應系列描述了在不同溫度下，岩漿結晶形成的礦物種類。它分為兩條主要分支：

1. 不連續反應系列 (Discontinuous series)：礦物會不斷改變其化學成分和晶體結構，例如橄欖石 (Olivine) -> 輝石 (Pyroxene) -> 角閃石 (Amphibole) -> 黑雲母 (Biotite Mica)。
2. 連續反應系列 (Continuous series)：礦物僅改變其化學成分，但晶體結構保持不變，例如富鈣斜長石 (Ca-rich plagioclase) -> 富鈉斜長石 (Na-rich plagioclase)。

結晶溫度從高到低（即先結晶）的順序是：

• 高溫端 (早期結晶)：橄欖石 (Olivine)、鈣長石 (Anorthite)
• 中溫端：輝石 (Pyroxene)、鈉長石 (Albite)
• 較低溫端：角閃石 (Amphibole)、黑雲母 (Biotite Mica)

此題考查變質岩 (Metamorphic rocks) 的典型特徵。
變質岩是由原有的岩石（火成岩、沉積岩或原有的變質岩）在溫度、壓力或化學環境改變的條件下，發生礦物成分、結構或質地的變化而形成的。

選項分析：
(A) 含水高 (High water content)：通常是沉積岩（如泥岩）或某些火成岩的特徵，變質作用過程中，含水礦物可能會脫水。
(B) 分選好 (Well-sorted)：這是沉積岩（特別是碎屑沉積岩）的特徵，表示顆粒大小均勻，是搬運和沉積過程中篩選的結果。變質岩的顆粒通常是新形成的，大小不均。

此題考查哪些地質記錄能夠反映米蘭科維奇循環的影響。米蘭科維奇循環主要通過影響太陽輻射量，進而影響全球和區域氣候，特別是溫度和降水的變化。能夠記錄這些氣候變化的地質或古氣候記錄，就可以用來證明米蘭科維奇週期的存在。

• 海洋岩心記錄 (Ocean core records)：海洋氧同位素記錄是證明米蘭科維奇循環最重要的證據之一，反映了全球冰量和海水溫度的變化，與軌道參數的週期高度吻合。
• 黃土記錄 (Loess records)：黃土的沉積與風力作用和氣候乾濕、溫度變化有關，也顯示出米蘭科維奇週期的影響，例如中國黃土高原的黃土-古土壤序列。
• 洞穴石筍記錄 (Speleothem records)：石筍的生長受降雨量、溫度等因素影響，其氧同位素、微量元素等記錄可以反映區域氣候變化，並顯示出米蘭科維奇週期的影響。

此題考查證實大洋輸送帶 (Ocean Conveyor Belt，即大洋環流) 週期性運轉時間尺度的證據。大洋輸送帶指的是全球性的海洋環流，它將熱量、鹽分、營養鹽和溶解氣體在全球範圍內輸送。其運轉週期很長，通常以千年為尺度。

• 大洋輸送帶的週期性運轉：指的是水團在海洋中經過一個完整循環所需的時間。
• 1000多年：這個時間尺度通常與冰期-間冰期循環的氣候波動有關，也與大洋環流的某些模式變化有關。

選項分析：
(A) 氧同位素測量海水混合速度 (Oxygen isotope measurements of water mixing rates)：氧同位素 (如 $^{18}$O/$^{16}$O) 可以反映海水溫度和冰量，但直接測量「海水混合速度」並與 1000 多年的週期聯繫起來，不是主要方法。
(B) 用海上浮標監測海水流動 (Tracking seawater flow with buoys)：浮標可以監測表層或某些深度的洋流速度和方向，但其監測時間通常較短，難以捕捉千年尺度的循環。

此題考查長濱文化 (Changbin culture) 的年代，以及它屬於哪個地質年代。
長濱文化是台灣史前文化中較早期的舊石器時代文化，其年代大約在距今約 5 萬年至 1 萬年前。

• 早更新世 (Lower Pleistocene)：約 2.58 Ma - 0.773 Ma

此題考查在選項給定的時間點中，哪個時期氣候最溫暖。

• 20th century (20世紀)：雖然 20 世紀末期出現了顯著的全球暖化，但與過去的間冰期高峰相比，其整體溫度可能不是最溫暖的。
• 8,000 years ago (距今 8000 年)：這大致屬於全新世的早期或中期，當時處於一個間冰期，氣候相對溫暖，可能比現在更溫暖（例如，某些地區可能經歷了「全新世氣候最優期」Holocene Climatic Optimum）。

此題考查能人 (Homo habilis) 的生存時期。
能人是早期人類的一種，被認為是人屬 (Homo) 中最早的成員之一。

• 能人 (Homo habilis)：生存年代大約在 2.4 百萬年前至 1.4 百萬年前。
• 早更新世 (Lower Pleistocene)：約 2.58 百萬年前 - 0.773 百萬年前。

此題考查碳十四 ( $^{14}$C) 定年的極限。
碳十四是一種放射性同位素，其半衰期約為 5730 年。放射性定年法的有效範圍取決於母體和子體同位素的半衰期以及偵測儀器的靈敏度。
一般來說，放射性定年法的有效範圍約為 5 到 10 個半衰期。
對於碳十四，其半衰期為 5730 年。

• 5 個半衰期：$5 \times 5730 \approx 28650$ 年。
• 10 個半衰期：$10 \times 5730 = 57300$ 年。

此題考查舊石器時代 (Paleolithic period) 的開始時間。
舊石器時代是人類歷史上最早的時期，以使用打製石器為標誌。

• 舊石器時代的開始：大約在 260 萬年前（非洲），與最早的石器工具出現時間大致相當。
• 中石器時代 (Mesolithic period)：過渡時期，約 1 萬年前開始。

此題考查全球海平面最低的時期。
全球海平面最低的時期通常與全球氣溫最低、冰蓋覆蓋範圍最大的時期相吻合。

• LGM (Last Glacial Maximum, 末次冰期最盛期)：大約在距今 2 萬年前。這是地球歷史上最近一次冰期的高峰期，全球氣溫極低，大量的冰川和冰蓋覆蓋了陸地，導致海平面大幅下降。估計當時海平面比現在低約 120-130 米。

此題考查確定中更新世 (Middle Pleistocene) 以來黃土地層的定年方法。
中更新世的年代範圍大約是 77.3 萬年前到 12.9 萬年前。

• 碳十四 (Radiocarbon dating)：半衰期約 5730 年，有效範圍約 5 萬年。無法用於測量中更新世的年代。
• 熒光定年法 (Opal luminescence dating / Thermoluminescence dating, TL / Optically Stimulated Luminescence dating, OSL)：可以測量沉積物暴露於陽光或加熱的時間，有效範圍可以達到數十萬年，甚至更長。這是一種常用的沉積物定年方法。
• 鈾釷定年 (Uranium-Thorium dating, U-Th)：主要用於定年碳酸鹽沉積物（如珊瑚、石筍），有效範圍約 50 萬年。對於黃土地層，如果其中含有可定年的碳酸鹽礦物，也可以使用。

此題考查對核能的評價，需要找出最適合的描述。

• (A) 核能本身不是武器，但核武器是利用核反應原理製造的。因此，將核能直接描述為「殺傷性武器」是不準確的。
• (B) 與燃燒化石燃料相比，核能發電在運行過程中幾乎不排放溫室氣體和空氣污染物（如 SO2, NOx, PM2.5），因此在清潔能源方面，核能通常被認為比化石燃料更清潔。
• (C) 核能發電廠具有較高的能量密度和穩定性，可以提供大量的基載電力。

此題考查末次冰期最盛期 (LGM, Last Glacial Maximum) 時期的地球狀況，找出「沒有發生」的情況。LGM 大約在距今 2 萬年前。

• (A) 人類無法生存 (Humans were unable to survive)：雖然 LGM 時期氣候惡劣，但人類（智人）已經演化並分佈到世界各地，他們有能力適應寒冷的環境，並發展出狩獵採集和使用工具等生存技能。因此，人類並非無法生存。
• (B) 全球海平面下降120米 (Global sea level dropped by 120 meters)：這是 LGM 時期的一個典型特徵。由於大量水分被鎖在冰蓋中，海平面大幅下降。

此題包含兩部分：一是畫出地球表面主要風向和分佈，並命名；二是描述北半球低氣壓氣旋的運動。

第一部分：地球表面主要風向和分佈

地球表面的風帶是受太陽輻射不均、地球自轉（科氏力）和海陸分佈影響而形成的。主要風帶包括：

1. 赤道低壓帶 (Equatorial Low Pressure Belt / Doldrums)：

   • 位置：赤道附近 (約 0°- 5° N/S)。
   • 特徵：盛行上升氣流，天氣晴朗，但常有對流雨。風力微弱，稱為「無風帶」。

2. 副熱帶高壓帶 (Subtropical High Pressure Belt)：

   • 位置：約 30° N/S 緯度附近。
   • 特徵：盛行下沉氣流，天氣晴朗乾燥，是許多沙漠分佈的地區。

3. 西風帶 (Westerlies)：

   • 位置：約 30°- 60° N/S 緯度之間。
   • 特徵：盛行由西向東的風。在北半球，從副熱帶高壓帶吹向副極地低壓帶；在南半球，由於陸地少，風力強勁，稱為「咆哮的四十度」、「狂暴的五十度」。

4. 副極地低壓帶 (Subpolar Low Pressure Belt)：

   • 位置：約 60° N/S 緯度附近。
   • 特徵：盛行上升氣流，天氣不穩定，常有鋒面。

5. 極地東風帶 (Polar Easterlies)：

   • 位置：約 60°- 90° N/S 緯度之間，向兩極延伸。
   • 特徵：盛行由極地吹向副極地低壓帶的東風。

圖示說明：
在畫圖時，需要標示出緯度線 (0°, 30°, 60°, 90° N/S)。然後在對應的緯度範圍內標示出風帶名稱和箭頭表示風向。

• 赤道：上升氣流，無風或微風。

此題考查放射性衰變的基本原理、數學模型以及半衰期的概念與推導。

1. 放射性強度隨時間的變化關係 (Mathematical relationship of radioactive decay)

放射性衰變是指不穩定的原子核自發地放出粒子或能量而轉變為另一種原子核的過程。衰變速率與放射性物質的原子數量成正比。

設 $N_0$ 為初始時刻 ($t=0$) 的放射性原子數量， $N(t)$ 為時刻 $t$ 時的放射性原子數量。
衰變速率 $\frac{dN}{dt}$ 與原子數量 $N$ 的關係為：
$\frac{dN}{dt} = -\lambda N$
其中 $\lambda$ 是衰變常數 (decay constant)，表示單位時間內原子發生衰變的機率。負號表示原子數量在減少。

對上式進行積分，可以得到放射性原子數量隨時間變化的公式：
$\int_{N_0}^{N(t)} \frac{dN}{N} = -\lambda \int_{0}^{t} dt$
$\ln N \Big|_{N_0}^{N(t)} = -\lambda t$
$\ln N(t) - \ln N_0 = -\lambda t$
$\ln \frac{N(t)}{N_0} = -\lambda t$
$\frac{N(t)}{N_0} = e^{-\lambda t}$
$N(t) = N_0 e^{-\lambda t}$

放射性強度 (activity, A) 是指單位時間內發生的衰變次數，與放射性原子的數量成正比。
初始強度 $A_0$ 與 $N_0$ 成正比，$A_0 = \lambda N_0$。
現在強度 $A(t)$ 與 $N(t)$ 成正比，$A(t) = \lambda N(t)$。

將 $N(t) = N_0 e^{-\lambda t}$ 代入 $A(t) = \lambda N(t)$：
$A(t) = \lambda (N_0 e^{-\lambda t})$
$A(t) = (\lambda N_0) e^{-\lambda t}$
$A(t) = A_0 e^{-\lambda t}$

所以，放射性強度隨時間的變化關係為：$A(t) = A_0 e^{-\lambda t}$。

核心觀念

本題分為兩部分：

1. 說明可造成十年至百年尺度地球溫度變化的自然因素。
2. 將俄烏戰爭視為能源供應、價格、地緣政治與氣候政策相互作用的全球事件，分析其對世界及臺灣的影響。

十年至百年尺度介於短期天氣變化與冰期—間冰期變化之間，主要受下列因素控制：

• 太陽輻射變化：太陽活動週期造成到達地球的總太陽輻射略有改變，進而影響全球能量收入。
• 火山爆發：大型爆發將硫酸鹽氣膠送入平流層，增加反照率，使短期至數年的全球降溫；火山排放的二氧化碳則具有長期增溫作用。
• 海氣耦合與內部變異：聖嬰—南方振盪（ENSO）、太平洋年代際振盪等會重新分配海洋與大氣熱量，造成數年至數十年的全球或區域溫度變化。
• 海洋環流變化：如大西洋經向翻轉環流改變，會影響低緯度與高緯度間的熱量輸送。
• 冰雪與地表反照率：冰雪增減會改變反射的太陽輻射量，形成正回饋。
• 自然碳循環：海洋吸收與釋放二氧化碳、植被變化及天然火災，會改變大氣溫室氣體濃度。
• 陸地覆蓋與土壤濕度變化：森林、草原、荒漠面積及蒸散作用改變，會影響反照率、水循環與地表能量平衡。

軌道偏心率、地軸傾角與歲差雖能影響氣候，但典型週期為數萬年至十萬年，並非十年至百年尺度的主要因素。

解題方法

先按「外部強迫、海氣內部變異、回饋與碳循環」分類自然因素，再以「衝擊—傳遞—政策回應」分析能源危機：

1. 俄烏戰爭造成俄羅斯油氣供應受制裁、運輸受阻，歐洲天然氣供應大幅緊張。
2. 能源價格上升，擴散至電價、交通、化工、肥料、糧食與民生物價，形成通膨壓力。
3. 各國為確保供電而增加煤炭、液化天然氣與石油採購，短期能源安全與長期減碳目標產生衝突。
4. 臺灣能源高度依賴進口，且天然氣占比高，須同時處理價格、供應中斷與電網穩定問題。
5. 因應措施應包含能源來源多元化、提高儲備與接收能力、發展再生能源、強化電網、提升能源效率及推動需求管理，並維持穩定且具韌性的過渡能源配置。

參考作答（約五百字）

此題考查放射性衰變的基本原理、數學模型以及半衰期的概念與推導。

1. 放射性強度隨時間的變化關係 (Mathematical relationship of radioactive decay)

放射性衰變是指不穩定的原子核自發地放出粒子或能量而轉變為另一種原子核的過程。衰變速率與放射性物質的原子數量成正比。

設 $N_0$ 為初始時刻 ($t=0$) 的放射性原子數量， $N(t)$ 為時刻 $t$ 時的放射性原子數量。
衰變速率 $\frac{dN}{dt}$ 與原子數量 $N$ 的關係為：
$\frac{dN}{dt} = -\lambda N$
其中 $\lambda$ 是衰變常數 (decay constant)，表示單位時間內原子發生衰變的機率。負號表示原子數量在減少。

對上式進行積分，可以得到放射性原子數量隨時間變化的公式：
$\int_{N_0}^{N(t)} \frac{dN}{N} = -\lambda \int_{0}^{t} dt$
$\ln N \Big|_{N_0}^{N(t)} = -\lambda t$
$\ln N(t) - \ln N_0 = -\lambda t$
$\ln \frac{N(t)}{N_0} = -\lambda t$
$\frac{N(t)}{N_0} = e^{-\lambda t}$
$N(t) = N_0 e^{-\lambda t}$

放射性強度 (activity, A) 是指單位時間內發生的衰變次數，與放射性原子的數量成正比。
初始強度 $A_0$ 與 $N_0$ 成正比，$A_0 = \lambda N_0$。
現在強度 $A(t)$ 與 $N(t)$ 成正比，$A(t) = \lambda N(t)$。

將 $N(t) = N_0 e^{-\lambda t}$ 代入 $A(t) = \lambda N(t)$：
$A(t) = \lambda (N_0 e^{-\lambda t})$
$A(t) = (\lambda N_0) e^{-\lambda t}$
$A(t) = A_0 e^{-\lambda t}$

所以，放射性強度隨時間的變化關係為：$A(t) = A_0 e^{-\lambda t}$。

核心觀念

本題分為兩部分：

1. 說明可造成十年至百年尺度地球溫度變化的自然因素。
2. 將俄烏戰爭視為能源供應、價格、地緣政治與氣候政策相互作用的全球事件，分析其對世界及臺灣的影響。

十年至百年尺度介於短期天氣變化與冰期—間冰期變化之間，主要受下列因素控制：

• 太陽輻射變化：太陽活動週期造成到達地球的總太陽輻射略有改變，進而影響全球能量收入。
• 火山爆發：大型爆發將硫酸鹽氣膠送入平流層，增加反照率，使短期至數年的全球降溫；火山排放的二氧化碳則具有長期增溫作用。
• 海氣耦合與內部變異：聖嬰—南方振盪（ENSO）、太平洋年代際振盪等會重新分配海洋與大氣熱量，造成數年至數十年的全球或區域溫度變化。
• 海洋環流變化：如大西洋經向翻轉環流改變，會影響低緯度與高緯度間的熱量輸送。
• 冰雪與地表反照率：冰雪增減會改變反射的太陽輻射量，形成正回饋。
• 自然碳循環：海洋吸收與釋放二氧化碳、植被變化及天然火災，會改變大氣溫室氣體濃度。
• 陸地覆蓋與土壤濕度變化：森林、草原、荒漠面積及蒸散作用改變，會影響反照率、水循環與地表能量平衡。

軌道偏心率、地軸傾角與歲差雖能影響氣候，但典型週期為數萬年至十萬年，並非十年至百年尺度的主要因素。

解題方法

先按「外部強迫、海氣內部變異、回饋與碳循環」分類自然因素，再以「衝擊—傳遞—政策回應」分析能源危機：

1. 俄烏戰爭造成俄羅斯油氣供應受制裁、運輸受阻，歐洲天然氣供應大幅緊張。
2. 能源價格上升，擴散至電價、交通、化工、肥料、糧食與民生物價，形成通膨壓力。
3. 各國為確保供電而增加煤炭、液化天然氣與石油採購，短期能源安全與長期減碳目標產生衝突。
4. 臺灣能源高度依賴進口，且天然氣占比高，須同時處理價格、供應中斷與電網穩定問題。
5. 因應措施應包含能源來源多元化、提高儲備與接收能力、發展再生能源、強化電網、提升能源效率及推動需求管理，並維持穩定且具韌性的過渡能源配置。

參考作答（約五百字）

此題包含兩部分：一是畫出地球表面主要風向和分佈，並命名；二是描述北半球低氣壓氣旋的運動。

第一部分：地球表面主要風向和分佈

地球表面的風帶是受太陽輻射不均、地球自轉（科氏力）和海陸分佈影響而形成的。主要風帶包括：

1. 赤道低壓帶 (Equatorial Low Pressure Belt / Doldrums)：

   • 位置：赤道附近 (約 0°- 5° N/S)。
   • 特徵：盛行上升氣流，天氣晴朗，但常有對流雨。風力微弱，稱為「無風帶」。

2. 副熱帶高壓帶 (Subtropical High Pressure Belt)：

   • 位置：約 30° N/S 緯度附近。
   • 特徵：盛行下沉氣流，天氣晴朗乾燥，是許多沙漠分佈的地區。

3. 西風帶 (Westerlies)：

   • 位置：約 30°- 60° N/S 緯度之間。
   • 特徵：盛行由西向東的風。在北半球，從副熱帶高壓帶吹向副極地低壓帶；在南半球，由於陸地少，風力強勁，稱為「咆哮的四十度」、「狂暴的五十度」。

4. 副極地低壓帶 (Subpolar Low Pressure Belt)：

   • 位置：約 60° N/S 緯度附近。
   • 特徵：盛行上升氣流，天氣不穩定，常有鋒面。

5. 極地東風帶 (Polar Easterlies)：

   • 位置：約 60°- 90° N/S 緯度之間，向兩極延伸。
   • 特徵：盛行由極地吹向副極地低壓帶的東風。

圖示說明：
在畫圖時，需要標示出緯度線 (0°, 30°, 60°, 90° N/S)。然後在對應的緯度範圍內標示出風帶名稱和箭頭表示風向。

• 赤道：上升氣流，無風或微風。

此題考查放射性衰變的基本原理、數學模型以及半衰期的概念與推導。

1. 放射性強度隨時間的變化關係 (Mathematical relationship of radioactive decay)

放射性衰變是指不穩定的原子核自發地放出粒子或能量而轉變為另一種原子核的過程。衰變速率與放射性物質的原子數量成正比。

設 $N_0$ 為初始時刻 ($t=0$) 的放射性原子數量， $N(t)$ 為時刻 $t$ 時的放射性原子數量。
衰變速率 $\frac{dN}{dt}$ 與原子數量 $N$ 的關係為：
$\frac{dN}{dt} = -\lambda N$
其中 $\lambda$ 是衰變常數 (decay constant)，表示單位時間內原子發生衰變的機率。負號表示原子數量在減少。

對上式進行積分，可以得到放射性原子數量隨時間變化的公式：
$\int_{N_0}^{N(t)} \frac{dN}{N} = -\lambda \int_{0}^{t} dt$
$\ln N \Big|_{N_0}^{N(t)} = -\lambda t$
$\ln N(t) - \ln N_0 = -\lambda t$
$\ln \frac{N(t)}{N_0} = -\lambda t$
$\frac{N(t)}{N_0} = e^{-\lambda t}$
$N(t) = N_0 e^{-\lambda t}$

放射性強度 (activity, A) 是指單位時間內發生的衰變次數，與放射性原子的數量成正比。
初始強度 $A_0$ 與 $N_0$ 成正比，$A_0 = \lambda N_0$。
現在強度 $A(t)$ 與 $N(t)$ 成正比，$A(t) = \lambda N(t)$。

將 $N(t) = N_0 e^{-\lambda t}$ 代入 $A(t) = \lambda N(t)$：
$A(t) = \lambda (N_0 e^{-\lambda t})$
$A(t) = (\lambda N_0) e^{-\lambda t}$
$A(t) = A_0 e^{-\lambda t}$

所以，放射性強度隨時間的變化關係為：$A(t) = A_0 e^{-\lambda t}$。

核心觀念

本題考查兩個層次：

1. 十年至百年尺度的氣候變異：須區分外部自然強迫與氣候系統內部變異。外部強迫改變地球能量收支；內部變異則主要透過海氣交互作用，使熱量在大氣、海洋、冰雪與陸地間重新分配。
2. 能源危機與氣候治理：須同時討論俄烏戰爭對能源供應、價格、通膨、產業與能源安全的影響，並提出兼顧短期穩定與長期減碳的台灣政策。

地球平均溫度的基本控制可用能量收支表示：

當太陽輻射、反照率、火山氣膠或大氣溫室氣體濃度改變，能量收支失衡，全球平均溫度便會調整。

解題方法

作答可分成「自然因素列舉」與「能源危機申論」兩段。自然因素先依「外部強迫—內部變異—地表回饋」分類；申論則依「戰爭衝擊—全球影響—台灣措施」建立因果鏈，並明確控制在約五百字。

十年至百年尺度地球溫度變化的自然因素

1. 太陽活動變化：太陽黑子與太陽總輻照度具有週期變化，會改變地球接收的短波太陽能，進而影響溫度，但近代變化幅度不足以解釋目前快速且持續的全球暖化。

2. 火山爆發：大型火山將二氧化硫注入平流層，形成硫酸鹽氣膠，提高地球反照率並散射日光，通常造成數年至數年的全球降溫；火山灰本身沉降較快，長期作用較弱。

3. 聖嬰—南方振盪（ENSO）：熱帶太平洋海溫與風場改變，會重新分配海洋與大氣熱量。聖嬰年常使全球平均溫度升高，反聖嬰年則有降溫效果，屬於重要的年際至十年尺度內部變異。

4. 其他海氣耦合振盪：太平洋年代際振盪、北大西洋多年代振盪等，會改變海洋吸熱、熱量輸送與大氣環流，影響區域及全球溫度。

5. 冰雪與地表反照率回饋：冰雪減少會降低反照率，使地表吸收更多太陽能，形成正回饋；積雪、海冰與冰川的增減可在數十年至百年尺度影響氣候。

6. 自然溫室氣體與碳循環變化：海洋吸收與釋放二氧化碳、濕地排放甲烷、植被與土壤碳循環變化，均可能改變大氣溫室效應。

軌道參數變化雖屬自然氣候因素，但其主要週期為數萬年至十萬年，並非十年至百年尺度的主要控制因子。

此題考查放射性衰變的基本原理、數學模型以及半衰期的概念與推導。

1. 放射性強度隨時間的變化關係 (Mathematical relationship of radioactive decay)

放射性衰變是指不穩定的原子核自發地放出粒子或能量而轉變為另一種原子核的過程。衰變速率與放射性物質的原子數量成正比。

設 $N_0$ 為初始時刻 ($t=0$) 的放射性原子數量， $N(t)$ 為時刻 $t$ 時的放射性原子數量。
衰變速率 $\frac{dN}{dt}$ 與原子數量 $N$ 的關係為：
$\frac{dN}{dt} = -\lambda N$
其中 $\lambda$ 是衰變常數 (decay constant)，表示單位時間內原子發生衰變的機率。負號表示原子數量在減少。

對上式進行積分，可以得到放射性原子數量隨時間變化的公式：
$\int_{N_0}^{N(t)} \frac{dN}{N} = -\lambda \int_{0}^{t} dt$
$\ln N \Big|_{N_0}^{N(t)} = -\lambda t$
$\ln N(t) - \ln N_0 = -\lambda t$
$\ln \frac{N(t)}{N_0} = -\lambda t$
$\frac{N(t)}{N_0} = e^{-\lambda t}$
$N(t) = N_0 e^{-\lambda t}$

放射性強度 (activity, A) 是指單位時間內發生的衰變次數，與放射性原子的數量成正比。
初始強度 $A_0$ 與 $N_0$ 成正比，$A_0 = \lambda N_0$。
現在強度 $A(t)$ 與 $N(t)$ 成正比，$A(t) = \lambda N(t)$。

將 $N(t) = N_0 e^{-\lambda t}$ 代入 $A(t) = \lambda N(t)$：
$A(t) = \lambda (N_0 e^{-\lambda t})$
$A(t) = (\lambda N_0) e^{-\lambda t}$
$A(t) = A_0 e^{-\lambda t}$

所以，放射性強度隨時間的變化關係為：$A(t) = A_0 e^{-\lambda t}$。

核心觀念

本題考查兩個層次：

1. 十年至百年尺度的氣候變異：須區分外部自然強迫與氣候系統內部變異。外部強迫改變地球能量收支；內部變異則主要透過海氣交互作用，使熱量在大氣、海洋、冰雪與陸地間重新分配。
2. 能源危機與氣候治理：須同時討論俄烏戰爭對能源供應、價格、通膨、產業與能源安全的影響，並提出兼顧短期穩定與長期減碳的台灣政策。

地球平均溫度的基本控制可用能量收支表示：

當太陽輻射、反照率、火山氣膠或大氣溫室氣體濃度改變，能量收支失衡，全球平均溫度便會調整。

解題方法

作答可分成「自然因素列舉」與「能源危機申論」兩段。自然因素先依「外部強迫—內部變異—地表回饋」分類；申論則依「戰爭衝擊—全球影響—台灣措施」建立因果鏈，並明確控制在約五百字。

十年至百年尺度地球溫度變化的自然因素

1. 太陽活動變化：太陽黑子與太陽總輻照度具有週期變化，會改變地球接收的短波太陽能，進而影響溫度，但近代變化幅度不足以解釋目前快速且持續的全球暖化。

2. 火山爆發：大型火山將二氧化硫注入平流層，形成硫酸鹽氣膠，提高地球反照率並散射日光，通常造成數年至數年的全球降溫；火山灰本身沉降較快，長期作用較弱。

3. 聖嬰—南方振盪（ENSO）：熱帶太平洋海溫與風場改變，會重新分配海洋與大氣熱量。聖嬰年常使全球平均溫度升高，反聖嬰年則有降溫效果，屬於重要的年際至十年尺度內部變異。

4. 其他海氣耦合振盪：太平洋年代際振盪、北大西洋多年代振盪等，會改變海洋吸熱、熱量輸送與大氣環流，影響區域及全球溫度。

5. 冰雪與地表反照率回饋：冰雪減少會降低反照率，使地表吸收更多太陽能，形成正回饋；積雪、海冰與冰川的增減可在數十年至百年尺度影響氣候。

6. 自然溫室氣體與碳循環變化：海洋吸收與釋放二氧化碳、濕地排放甲烷、植被與土壤碳循環變化，均可能改變大氣溫室效應。

軌道參數變化雖屬自然氣候因素，但其主要週期為數萬年至十萬年，並非十年至百年尺度的主要控制因子。

此題包含兩部分：一是畫出地球表面主要風向和分佈，並命名；二是描述北半球低氣壓氣旋的運動。

第一部分：地球表面主要風向和分佈

地球表面的風帶是受太陽輻射不均、地球自轉（科氏力）和海陸分佈影響而形成的。主要風帶包括：

1. 赤道低壓帶 (Equatorial Low Pressure Belt / Doldrums)：

   • 位置：赤道附近 (約 0°- 5° N/S)。
   • 特徵：盛行上升氣流，天氣晴朗，但常有對流雨。風力微弱，稱為「無風帶」。

2. 副熱帶高壓帶 (Subtropical High Pressure Belt)：

   • 位置：約 30° N/S 緯度附近。
   • 特徵：盛行下沉氣流，天氣晴朗乾燥，是許多沙漠分佈的地區。

3. 西風帶 (Westerlies)：

   • 位置：約 30°- 60° N/S 緯度之間。
   • 特徵：盛行由西向東的風。在北半球，從副熱帶高壓帶吹向副極地低壓帶；在南半球，由於陸地少，風力強勁，稱為「咆哮的四十度」、「狂暴的五十度」。

4. 副極地低壓帶 (Subpolar Low Pressure Belt)：

   • 位置：約 60° N/S 緯度附近。
   • 特徵：盛行上升氣流，天氣不穩定，常有鋒面。

5. 極地東風帶 (Polar Easterlies)：

   • 位置：約 60°- 90° N/S 緯度之間，向兩極延伸。
   • 特徵：盛行由極地吹向副極地低壓帶的東風。

圖示說明：
在畫圖時，需要標示出緯度線 (0°, 30°, 60°, 90° N/S)。然後在對應的緯度範圍內標示出風帶名稱和箭頭表示風向。

• 赤道：上升氣流，無風或微風。