促發海洋環境負責任行為：Kolb學習環的應用

114年07月10日

【本篇報導由海洋環境科技研究所  葉庭光副教授研究團隊提供】 海洋廢棄物是當前海洋治理中的關鍵議題。如何有效提升民眾對垃圾減量的覺知、認同、與實際行動，被視為是當前極為艱鉅的挑戰。本研究以 Kolb 的體驗學習環理論為基礎，設計一套體驗式海廢課程（ELBMD），並探討學習者在經驗學習環四個學習階段中的學習歷程與表現。研究結果指出：（1）ELBMD 課程能顯著提升學生對海洋廢棄物議題的理解，增強其責任感、分析能力及環保行動的內在動機；（2）在「反思階段」，透過結構化提問引導學生反思人與環境的互動關係，能激發具體的環境行動及對公共政策參與的意識；（3）於「同儕交流階段」，學生得以深化概念理解，建立環境價值觀，並轉化為實際行動。本研究結果顯示，結合體驗、反思與交流討論的學習設計，有助於培養青少年的環境責任感與長期行動力，對未來海洋廢棄物教育的課程發展具有重要啟發。    　　海洋廢棄物問題日益嚴重，已成為全球海洋治理的重要議題。這些廢棄物不僅對海洋生態系造成破壞，也對人類健康與經濟活動構成潛在威脅。雖然透過教育推廣可望提升公眾對相關議題的認知與行動力，但目前針對海洋廢棄物教育的系統性研究仍相對有限。特別是在課程設計層面，如何有效結合學習理論，促使學習者從知識理解走向態度轉變與行動實踐，是當前教育界與政策推動者所共同面對的挑戰。 　　Kolb 所提出的體驗式學習理論（Experiential Learning Theory, ELT）強調「做中學」與「反思學習」的價值，主張知識的獲得來自經驗的轉化過程，並包含四個連續的學習階段：具體經驗、反思觀察、抽象運思轉化、與主動實踐。本研究以此為理論基礎，設計並實施一套以「海洋廢棄物」為主題的體驗式淨灘課程（Experiential Learning-Based Marine Debris Curriculum, ELBMD），並探討學習者在四個學習階段中的學習歷程與表現。 　　本研究採混合方法設計，結合問卷調查、反思紀錄、同儕討論與深度訪談，以分析學習者在知識、態度與行動三方面的變化。研究結果顯示，ELBMD 課程在多個層面上展現顯著成效： 　　（1）加深對海洋廢棄物議題的理解與責任感建立：參與者透過實際參與海灘清潔行動，在具體經驗階段中親身感受到海洋廢棄物的數量與種類，並從中提升對問題的感知與興趣。課後的評量顯示，學習者對海洋廢棄物成因與影響的理解顯著提升，並展現出更高程度的環境責任感與分析能力。許多學生在反思與訪談中表示，他們不僅學到了知識，更開始意識到自身行為與海洋污染之間的連結，進而願意採取更具環保意識的行動。 　　（2）反思歷程促進環境意識與行為轉變：在學習循環的第二階段「反思觀察」中，研究設計導入開放性與引導式反思活動，引導學生深入思考人類與環境之間的關係。結果發現，相較於傳統僅進行開放式回饋的課程，引導式反思能有效促進學習者從感性經驗提升至批判性思考，並進一步形成環境行動的動機。有超過九成的學生在反思中具體提出個人可執行的環保行為（如減塑、推廣再利用），並開始關注政策層面的問題，如是否應強化塑膠減量法規等。 　　（3）同儕互動深化價值觀與促進實踐行動：在第三階段的「抽象運思轉化」中，參與者透過同儕討論活動，進行意見交流與集體理解建構，深化其對海洋廢棄物議題的系統性認知與倫理反思。學生表示，透過分組討論與簡報，他們不僅理解了問題的複雜性，也建立了彼此支持與勉勵的學習氛圍。在訪談中，有學生提到「因為全班都一起減塑，我也不想成為例外」，顯示同儕支持能在學習社群中形成正向行動的社會規範。這些討論活動也有效支持學習者進入第四階段──主動實驗，即將所學轉化為持續的環境行動。 　　（4）實踐階段強化行動持續性與社會參與傾向：在課程結束六個月後的後續追蹤中，部分學生持續實踐環保行為，並表現出更高的社會參與傾向。包括加入環境社團、參與淨灘活動、主動向同儕與家人宣導環保觀念等，皆為學習成效的長期延伸。尤其值得注意的是，受課學生比對照組展現出更高比例的「勸導他人行動」行為，顯示課程不僅促進個體改變，也有潛力帶動群體文化的轉變。 　　綜合來看，ELBMD 課程顯示 Kolb 體驗學習理論在環境教育中的應用價值。透過設體驗、反思、建構與實踐活動的規劃，可有效提升學習者對海洋廢棄物問題的理解，並培養其環境責任感與行動力。研究結果反應出，反思與討論階段在態度與價值觀轉化中扮演關鍵角色，應成為未來海洋教育課程不可或缺的環節。    原文出處： Hung, L. Y., Wang, S. M., & Yeh, T. K. (2023). Kolb's experiential learning theory and marine debris education: Effects of different stages on learning. Marine Pollution Bulletin, 191, Article 114933. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2023.114933

衛星觀測新型態黑潮入侵北南海

113年05月09日

【本篇報導由地球科學系暨海洋環境科技研究所  鄭志文教授研究團隊提供】 　　穿越呂宋海峽的黑潮入侵是一個經典的物理海洋學問題，過往研究中已提出了多種機制來解釋它的形成。本研究則在現有理論的基礎上，根據衛星觀測海表面高度異常資料並結合混合座標海洋模式數值模擬輸出場，提出新型態呂宋海峽黑潮入侵。研究中分析1993年-2018年期間所有西向傳播之氣旋式渦漩撞擊臺灣東部黑潮衍生之交互作用，發現約82%的撞擊事件將反過來導致黑潮上游流域呂宋海峽之黑潮入侵行為。藉由系統性分析和動力診斷證明的方式，本研究將渦漩撞擊事件與對應的黑潮入侵事件連接了起來，並揭示了背後詳細的物理過程。值得注意的是，相對於過往的理論，研究團隊所發現的是一種從黑潮下游流域（即臺灣東岸）反向影響黑潮上游區域（呂宋海峽）流場動力進而構成新型態黑潮入侵之過程。   　　黑潮是北太平洋的西方邊界流，偶爾在由南往北通過呂宋海峽時會向西流動，當其主軸向西穿越呂宋海峽進入南海北部時，被稱為黑潮入侵。呂宋海峽黑潮入侵是一個經典的物理海洋學問題，因為它對南海的熱量、動量以及鹽度平衡有著重要貢獻。過往的研究提出了多種引發入侵的機制，然而，過去的研究並沒有關注到黑潮下游發生的變化及其可能對上游呂宋海峽黑潮入侵可能造成之反饋。此研究基於海面高度異常資料和絕對地轉流的長期衛星觀測資料，搭配數值模擬輸出資料，系统性研究了黑潮下游的氣旋式渦漩撞擊臺灣東部黑潮與上游發生於呂宋海峽黑潮入侵事件之關聯性。 　　研究團隊首先篩選出1993-2018年期間，發生於臺灣東部外海的11次西向傳播氣旋式渦漩撞擊黑潮的事件，藉由撞擊事件期間的流場合成與氣候狀態的長期合成做差分，研究團隊發現了兩個明顯的環流特徵（見圖一）。一個是位於臺灣東部的氣旋式渦漩流結構，另一個則是出現於北南海以及呂宋海峽間的黑潮套流（loop current）結構，該結果顯示出兩個事件之間可能存在動力連結。進一步的反向合成分析中，團隊也重建出了在下游的渦漩撞擊發生後，上游的呂宋海峽黑潮套流逐漸形成的過程（見圖二）。   圖一：(a)研究區域中1993-2018年期間長期平均海流特徵，(b)11個氣旋式渦漩西侵臺灣東岸黑潮之流場合成圖，(c)撞擊事件期間合成流場相對於氣候態流場的差異，該差異顯示臺灣東岸顯著的氣旋式渦漩結構以及東北南海之黑潮套流結構(紅色框處)。底色為速度(m/s)，箭頭為流向。 圖二：後向合成分析之流場特徵，分別對應(a)3週前、(b)2週前、(c)1週前以及(d)合成撞擊事件（即套流成熟期）剛要結束當下之合成流場。顏色漸層表示目前速度（單位：m/s），箭頭表示目前方向。此圖顯示了臺灣東岸西侵氣漩渦之影響之下，呂宋海峽西側黑潮套流逐步成形之歷程。   　　在系統性分析中研究團隊發現，慣性項在連接渦漩撞擊事件和對應的呂宋海峽黑潮入侵作用中扮演了最重要的關鍵角色。在9次入侵事件中，呂宋海峽下游的慣性項都因為撞擊事件而出現了明顯的下降。進一步分析顯示，當黑潮的經向海流強度大幅下降時，黑潮主軸將無法維持原有的動力平衡，此時與科氏力作用有關的beta項會成為主導區域動力的主要作用力，進而導致黑潮在通過呂宋海峽時發生入侵北南海的現象。除了系統性分析之外，藉由動力診斷證明，研究團隊也對呂宋海峽黑潮入侵背後的物理機制提供了更詳細的解釋。 　　本研究基於長期衛星觀測地轉流資料，搭配模式輸出資料主要完成工作項次如下，(1)透過長期資料呈現了黑潮下游的渦漩-黑潮交互作用竟會回過頭來影響發生於黑潮上游-呂宋海峽海域的黑潮入侵現象。(2)系統性地檢視兩處上下游現象間之物理連結。此研究結果不僅加強對於黑潮動力學和南海環境的理解，同時也顯示臺灣東部的氣旋式渦漩撞擊黑潮事件可以作為預測呂宋海峽黑潮入侵之有效預測因子。   原文出處：Lin, J. Y., Zheng, Z. W., Zheng, Q., Wu, D. R., Gopalakrishnan, G., Ho, C. R., Pan, J., Lin, Y. C., & Xie, L. L. (2022). Satellite observed new mechanism of Kuroshio intrusion into the northern South China Sea. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 115, 103119. https://doi.org/10.1016/j.jag.2022.103119 

全球暖化變異對南中國海的衝擊

111年05月10日

【本篇報導由地球科學系/海洋環境科技研究所  吳朝榮特聘教授研究團隊提供】 　　夏季時，越南外海經常可以觀察到湧升流的存在。湧升流的偶然消失事件常引起海洋學家的廣泛關注，因為此事件會顯著地影響區域氣候和漁業活動。東亞季風的波動與聖嬰現象被認為是湧升流減弱或消失的原因。然而，我們的研究指出聖嬰現象的影響力是不穩定的，分析長期海面溫度的觀測數據，我們證明了湧升流減弱事件在全球暖化趨緩期，會更頻繁地發生。原因在於全球暖化趨緩時期的聖嬰現象強度減弱以及生命週期縮短，使得聖嬰現象對於東亞夏季季風以及越南湧升流的影響力減少。   　　南中國海（南海）位於東南亞廣闊的邊緣海域，從赤道延伸到亞熱帶地區，深受東亞季風系統季節性轉換的調節（如圖1）。在夏季時，西南季風將越南外海的海水往離岸方向吹動、使得海洋次表層較低溫的海水抬升產生湧升流，提供了豐富的營養鹽進而維持當地的漁業經濟（如圖1a）。這種由風驅動的湧升流是大氣變化的重要指標，它可以良好反應當年的東亞夏季季風強度轉變。過往資料顯示，1998年夏季越南湧升流嚴重減弱，形成了南海最暖的歷史紀錄。早期研究將湧升流減弱歸因於1997年的聖嬰現象之延遲效應（如圖1b）。他們認為聖嬰現象會在隔年的西北太平洋產生一個異常的反氣旋，該氣旋的南方為東風異常並引導進去南海上升，進而抵銷一部分的西南季風之強度，使得該年的越南湧升流減弱。這構成了聖嬰現象與越南湧升流消失事件的理論機制。然而，本研究發現聖嬰事件並不總是關聯夏季季風和越南湧升流。例如，2006年聖嬰現象後的夏季，季風與湧升流反而異常強勁（如圖1c），這說明聖嬰現象並不是造成湧升流減弱的唯一原因。 圖1：越南外海湧升流。底色為海表面溫度、箭頭為海表面風。   　　藉由比較歷年聖嬰現象與越南湧升流的發生事件，研究團隊發現，當全球暖化處於加速時期時，聖嬰現象具有較強的影響力去迫使越南湧升流減弱。反之，當全球暖化處於趨緩時期時，聖嬰現象對於越南湧升流的影響力就消失了（如圖2）。這個轉變的原因為聖嬰現象在暖化趨緩時期時，其強度減弱並且生命週期縮短，這些改變使得聖嬰在隔年夏季，並沒有在西北太平洋產生異常的反氣旋流場。原先這個異常反氣旋流場的存在，將會有利於聖嬰去減弱南海的夏季季風，進而使得湧升流消失。而當全球暖化處於趨緩期，因減弱的聖嬰無法在隔年夏季產生異常反氣旋，這使得其對越南湧升流的影響力消失。 圖2：左半圖為全球暖化加速時期、聖嬰現象從當年冬天至隔年夏天的演進；右半圖為全球暖化趨緩時期。     原文出處：Wang, Y.-L. and C.-R. Wu* (2020): Nonstationary El Niño teleconnection on the post-summer upwelling off Vietnam. Scientific Reports, 10, 13319, doi:10.1038/s41598-020-70147-2.