108 年 國立臺灣大學地理環資系碩士班甲組《地形學與地景保育》

本題主要在檢驗考生對於地形學與生態學中基本概念的理解，以及區分相似或相關術語的能力。

1. Geo-diversity vs. Bio-diversity

   • Geo-diversity (地質多樣性)：指的是地球上地質、地貌、土壤、水文、生物地質作用等非生物要素的變異性與複雜性。它涵蓋了地球系統的各種組成部分，例如岩石、礦物、地層、地質構造、地質過程（如侵蝕、沉積、火山活動、地震），以及由此形成的各種地貌景觀（如山脈、峽谷、海岸、喀斯特地形）。地質多樣性是地球歷史演化的記錄，也是生物多樣性賴以生存的基礎。
   • Bio-diversity (生物多樣性)：指的是地球上生命形式的多樣性，包括物種多樣性、遺傳多樣性以及生態系統多樣性。它關注的是生物體本身的種類、基因組成以及牠們所構成的棲息地和生物群落。
   • 異同比較：
     • 相同點：兩者都是「多樣性」的概念，都反映了自然界的變異性與複雜性，且相互依存。生物多樣性依賴於地質多樣性提供的棲息地、資源和物理環境；而生物活動（如植物固定土壤、生物風化）也會影響地質過程和地貌的形成。
     • 不同點：Geo-diversity 關注的是非生物（地質、地貌、水文等）的變異，而 Bio-diversity 關注的是生物（物種、基因、生態系統）的變異。 Geo-diversity 是 Bio-diversity 的基礎和載體。
   • 【答案】 Geo-diversity 指的是地球非生物要素（地質、地貌、土壤、水文等）的變異性；Bio-diversity 指的是生物體的變異性（物種、基因、生態系統）。兩者相互依存，地質多樣性為生物多樣性提供基礎，而生物活動亦影響地質過程。

2. Mass movement vs. Soil erosion

   • Mass movement (質量運動/ mass wasting)：指的是在重力作用下，岩石、土壤、風化碎屑或泥土等物質，沿斜坡向下移動的過程。

本題主要在檢驗考生對氣候變遷全球性特徵的掌握，以及能否將這些特徵與台灣不同地形區的實際地貌演變連結。

氣候變遷的特性：
全球氣候變遷的顯著特性包括：

1. 全球暖化 (Global Warming)：地球平均氣溫持續上升，尤其以極區和高緯度地區升溫幅度更大。
2. 極端天氣事件頻率與強度增加 (Increased Frequency and Intensity of Extreme Weather Events)：例如熱浪、乾旱、強降雨、颱風強度增加等。
3. 海平面上升 (Sea Level Rise)：由於冰川融化和海水熱膨脹。
4. 降雨型態改變 (Changes in Precipitation Patterns)：部分地區降雨增加，部分地區減少，且降雨的季節性分布可能改變。

氣候變遷對台灣地形的影響：

台灣位於亞熱帶與熱帶交界，四面環海，地形多樣且破碎，對氣候變遷的影響特別敏感。

1. 高山地形區：

   • 影響：
     • 冰川消融與凍土退縮（台灣無冰川，但高山地區氣溫上升影響積雪與高山湖泊）：雖然台灣沒有現代冰川，但過去冰期留下的冰斗地形、U型谷等，在高山地區氣溫上升後，高海拔地區的積雪期縮短，凍土（如高山濕原的泥炭層）可能面臨退縮或乾化風險，影響坡地穩定性。
     • 極端降雨引發崩塌與土石流：氣候變遷導致的強降雨事件（如颱風帶來的超大豪雨）在陡峭的高山地區，容易誘發大規模崩塌、土石流，加速山體物質的移除。
     • 風化作用改變：溫度變化幅度增加（日夜溫差、季節溫差），可能加速岩石的物理風化（如凍融風化，儘管台灣高山凍融頻率不如溫帶地區），同時極端高溫也可能影響化學風化速率。
   • 【答案】 高山地區因氣溫上升，積雪期縮短；極端強降雨頻率增加，易誘發崩塌、土石流，加速地表物質侵蝕與搬運。

2. 丘陵地形區：

   • 影響：
     • 土壤侵蝕加劇：丘陵地多為坡地，若植被覆蓋不足，極端強降雨會導致嚴重的表層土壤沖蝕（sheet erosion）、溝蝕（gully erosion），改變坡地形態，並可能淤積下游河道。
     • 乾旱與豪雨交替影響：氣候變遷可能導致乾旱期拉長，植被枯萎，土壤失去保護，隨後而來的強降雨則會造成更嚴重的侵蝕。

本題旨在評估考生對「地質公園」概念的理解，以及其與文化資產保存法、地景保育之間關聯的認知。需要連結法規條文的精神與實質保育的策略。

地質公園納入文化資產保存法的目的、精神與核心價值：

1. 目的：

   • 明確法律地位：將具有重要地質科學價值、地貌景觀價值、生態價值、文化價值及歷史意義的「地質公園」納入《文化資產保存法》的保護體系，賦予其法律上的保障，使其能得到系統性、長期的保育與管理。
   • 促進資源永續利用：在保育的前提下，透過地質公園的設立，鼓勵在地社區參與，發展地質觀光、環境教育，實現經濟、社會與環境的永續發展。
   • 提升國民地質科學素養與環境意識：透過地質公園的解說與推廣，讓大眾認識地球科學知識，了解地質環境對人類社會的重要性，進而提升對自然環境的保護意識。

2. 精神：

   • 科學保育與人文關懷的結合：不僅重視地質遺址本身的科學價值（如特殊地質構造、化石、地貌），也關注其承載的文化、歷史、生態及景觀價值，強調「人與地質環境的互動」。
   • 在地參與與社區共榮：強調地質公園的經營管理應與在地社區緊密結合，尊重在地文化，讓居民成為保育的夥伴與受益者，而非僅是旁觀者。
   • 教育推廣與永續發展：以「保育、教育、觀光」為三大支柱，透過教育解說推廣地質知識，並發展永續的觀光遊憩活動，使保育工作得以持續。

3. 核心價值：

   • 地球科學教育與研究價值：保存獨特的地質現象、地質構造、化石等，提供重要的科學研究與實地教學場所。
   • 地景美學與遊憩價值：提供具獨特地質景觀的場所，滿足人們親近自然、欣賞地質之美的需求。
   • 文化與歷史傳承價值：許多地質景觀與人類活動、地方傳說、歷史事件息息相關，是地方文化的重要載體。
   • 生態保育價值：獨特的地質環境往往孕育了特殊的生態系，地質公園的保育亦有助於維護生物多樣性。
   • 永續發展的示範：透過整合保育、教育與觀光，示範如何實現環境、社會、經濟的協調發展。

地景保育範疇下，地質公園如何發揮其立法的目的與期待：

本題旨在評估考生對水系（river network/drainage network）概念的理解，以及不同水系型態的形成機制與其與地質、地貌環境的關聯性。

水系型態 (Drainage Network Patterns)：指的是河流及其支流在空間上的排列方式，是地表水流匯集與流動的網絡。水系型態主要受地表坡度、岩性、地質構造（如斷層、褶皺）、土壤性質以及地貌演化歷史等因素的影響。

以下舉出四種常見的水系型態，並說明其形成原因與地質條件：

1. 格狀水系 (Trellis Drainage Pattern)：

   • 型態特徵：主幹河流沿著較軟弱、易侵蝕的岩層（如頁岩、斷層帶）流動，而其支流則沿著與主幹河道大致垂直的斷層、節理或抗侵蝕性較弱的岩層（如石英砂岩、硬頁岩）呈規則的、近似矩形的網絡狀分佈。整體看起來像爬滿格子的藤蔓。
   • 形成原因與地質條件：
     • 地質構造：主要形成於具有明顯、規則的斷層或節理的沉積岩區，或有明顯褶皺結構的區域。岩層的傾斜角度也可能影響其規則性。
     • 岩性差異：區域內存在顯著的軟硬岩層差異，軟弱岩層易被侵蝕形成較寬闊的主河道，而硬岩層則抗侵蝕，形成較狹窄的支流河谷，並受節理或斷層控制。
     • 地貌：常見於背斜山（anticlinal mountains）或向斜谷（synclinal valleys）的斜坡上，或受東西向、南北向斷層線控制的地區。
   • 【答案】 格狀水系呈規則的矩形網絡，主河道沿軟弱岩層或斷層流動，支流則垂直匯入。形成於具顯著斷層、節理或岩性差異的沉積岩區，如背斜山或向斜谷的斜坡。

2. 放射狀水系 (Radial Drainage Pattern)：

   • 型態特徵：河流從一個中央高地區域向四周呈放射狀向外流出，支流匯入主幹河道。
   • 形成原因與地質條件：
     • 地形：主要形成於孤立的高地，如火山錐、圓頂狀隆起（domes）或侵入岩體（如花崗岩山體），這些地貌的中央部分海拔最高，坡度陡峭，水流自然向四周輻射。

本題旨在評估考生對地球系統中，氣候（Climate）、構造運動（Tectonics）與地表作用（Surface Processes，或稱風化侵蝕作用）這三大系統之間複雜交互作用與回饋機制的理解。這是一個核心的地貌學與地球科學概念。

氣候、構造運動與地表作用是驅動地球表面形態演化的三大主要力量，它們之間並非獨立存在，而是相互影響、相互制約，並形成複雜的回饋循環。

1. 構造運動對氣候與地表作用的影響：

• 影響氣候：

  • 地形抬升與分佈：構造運動（如板塊碰撞）導致的山脈隆升（如喜馬拉雅山脈）顯著改變了區域乃至全球的大氣環流模式。高大的山脈會阻擋氣流，造成迎風坡降雨增加（地形雨），背風坡乾燥（焚風效應），形成乾濕差異，進而影響植被分佈和氣候帶。
  • 海陸分佈改變：板塊漂移改變大陸和海洋的相對位置，影響洋流的分佈，進而調節全球熱量輸送，改變區域氣候。例如，大陸的連結或分離會影響季風系統。
  • 火山活動：火山噴發釋放出大量氣體（如二氧化碳、硫化物）到大氣中，短期內可能因火山灰遮蔽陽光而導致降溫（火山冬天），長期則因溫室氣體增加而可能導致暖化。

• 影響地表作用：

  • 提供坡降與能量：構造運動（如抬升、斷裂）是提供地表物質位能（potential energy）的主要來源，為重力驅動的地表作用（如侵蝕、搬運）提供了能量基礎。越高的山脈，越大的坡降，越有利於侵蝕作用的進行。
  • 岩性與構造控制：構造運動形成的岩層傾斜、斷層、節理等，決定了岩石的強度與穩定性，直接影響風化、侵蝕的速率與方式。軟弱岩層或破碎帶更容易被侵蝕，形成特殊的地貌。
  • 塑造地貌基底：構造運動塑造了地球表面的基本形態，如盆地、高原、山脈、裂谷等，這些是後續地表作用發育的載體。

2. 氣候對構造運動與地表作用的影響：

• 影響構造運動（間接）：

  • 負載變化：冰川的形成與消融（氣候變化）會改變地殼的負載，可能引起地殼均衡（isostatic adjustment）的微小抬升或下沉，進而影響區域應力狀態。
  • 沉積物壓力：長期乾旱導致的沉積物堆積，或濕潤氣候下的河流搬運，改變了地表沉積物的厚度與壓力，間接影響地殼淺部的應力。

• 影響地表作用：

  • 風化作用：氣候（溫度、濕度、降雨量）是決定風化作用類型與強度的主要因素。高溫高濕利於化學風化；乾濕交替、凍融循環則促使物理風化。
  • 侵蝕與搬運：降雨強度、頻率、河流流量、風速等氣候要素，直接決定了水力侵蝕、風力侵蝕、搬運作用的強度。極端氣候事件（如暴雨、乾旱、強風）會導致劇烈的地表作用。
  • 地表覆蓋：氣候影響植被的類型與分佈，植被是地表的重要保護層，能減緩侵蝕，穩定坡地。氣候變遷直接影響植被，進而影響地表作用。

3. 地表作用對氣候與構造運動的影響：

• 影響氣候（間接，但顯著）：
  • 二氧化碳循環：化學風化作用（特別是矽酸鹽岩石的風化）消耗大氣中的二氧化碳，是地球長期碳循環的重要環節，對調節全球氣候（長期降溫）扮演關鍵角色。

本題旨在評估考生對複合型自然災害的認知，以及分析多個災害因子之間如何相互作用，並最終導致地貌變化的能力。

複合型自然災害的定義：
複合型自然災害是指由一個主要災害觸發或加劇，導致一系列其他次生或衍生災害接連發生，形成一個連鎖反應的災害事件。這些災害因子之間相互關聯，共同作用，造成比單一災害更嚴重的影響。

複合型自然災害的例子：2011年日本東北地方太平洋近海地震（東日本大震災）

這個災害是一個典型的複合型自然災害，由地震引發了海嘯、核事故，並加劇了地表崩塌和土石流。

災害因子及其相互影響：

1. 主要觸發因子：地震 (Earthquake)

   • 影響：
     • 直接地表變形：地震導致地殼錯動，引起地表隆起或沉降，斷層錯動，形成地震斷層。
     • 誘發次生災害：
       • 誘發海嘯 (Tsunami)：此次地震發生於海底，巨大的海底斷層錯動（特別是垂直錯動）將大量海水向上推擠，引發毀滅性的巨大海嘯。
       • 誘發崩塌與土石流 (Landslides and Debris Flows)：地震的劇烈震動使山體（尤其是在陡峭、破碎或飽和的斜坡上）失去穩定性，引發大規模的地震性崩塌和土石流。
       • 誘發核事故 (Nuclear Accident)：地震震動導致福島第一核電廠的冷卻系統失效，進而引發嚴重的核洩漏事故。

2. 次生災害：海嘯 (Tsunami)

   • 影響：
     • 大規模的海岸侵蝕與地貌改變：海嘯的巨大水體和衝擊力，以極高的速度和能量席捲沿海地區，摧毀了海岸線的建築物、植被，並將大量的泥沙、礫石、甚至巨石沖刷、搬運到內陸，改變了海岸地貌，形成了廣泛的沖刷溝壑和沉積堆。
     • 土地鹽鹼化：海水倒灌進入內陸，導致土壤鹽鹼化，影響農田和地下水。
     • 加劇其他災害：海嘯可能導致部分地區的橋樑、道路損毀，阻礙後續的救援與重建，並可能影響地表水的流動，間接加劇某些地區的淤積或淹水問題。

3. 次生災害：地震性崩塌與土石流 (Seismic Landslides and Debris Flows)

   • 影響：