研發處首頁研究成果 >臺灣河流蜿蜒度高 荖濃溪上游最高本校地質系北太平洋地區河流蜿蜒度研究榮登《科學》期刊

邁向頂尖大學

 

國際最著名的《科學》(Science)期刊,在3月18日刊出由臺大地質系和美國哥倫比亞大學、日本東京大學以及英國劍橋大學等多所 國際知名大學的國際合作研究成果。該研究發現,臺灣因為受到高度暴雨機率和洪水災害的影響,是北太平洋島嶼中蜿蜒度最高的地區之一,平均值達1.4,僅次 於菲律賓呂宋島;而荖濃溪上游的濁口溪,其蜿蜒度超過2.0,則幾乎是蜿蜒度最高的河流。

 

臺大地質科學系陳宏宇教授指出,此項國際合作計劃主要是針對日本、臺灣、菲律賓、婆羅洲及新幾內亞等 5個北太平洋地區,島嶼內曲流變化的現象,來探討大自然中的氣候或地質環境等因素在這些曲流中所形成的證據。研究主要是利用曲流蜿蜒度的網格、月平均降雨 量、每日河水流量、以及颱風侵襲的機率密度函數,來進行曲流蜿蜒度(亦稱曲度)與氣候間相互關係的一系列探討。

 

 

臺灣河流蜿蜒度高 荖濃溪上游最高本校地質系北太平洋地區河流蜿蜒度研究榮登《科學》期刊

 

研究的結果顯示,蜿蜒度的變化大致上和雨量,以及洪水的強度呈現正向關係。而臺灣和菲律賓北呂宋島、日本南部九州等,由於季風、颱風和洪水強度均很高,是蜿蜒度最高的地區。強烈暴風雨少,而且洪水的出現也較少的赤道和中緯度地區,蜿蜒度則較小。

 

這個研究結果也告知我們,北太平洋地區雖然受到板塊擠壓的影響,但是其地殼的抬升速率相對蜿蜒度造成的影響卻比氣候還少。例如,呂宋島的抬升速率(~1毫米 /年)相對的比臺灣低(~6毫米/年),但該地的颱風侵襲頻率和洪水強度均較臺灣為高,因此,其蜒度度較臺灣為高,平均蜿蜒度在1.5左右,其次才是臺 灣,平均蜿蜒度在1.4左右。不過,臺灣南部荖濃溪上游的濁口溪,因為洪水強度及岩層破碎的因素,使其蜿蜒度超過2.0,是蜿蜒度最高的地區。基本上,河 流平均蜿蜒度較高的地區,都分布在北緯8°至25°之間,這個結果顯示,氣候影響因素的重要性,因為,這個地區大氣環流的駛流效應有密切關聯性,也就是和 颱風的襲擊頻率有著高度對應的關係。

 

長期研究臺灣地質特性的陳宏宇教授也指出,除了氣候因素 以外,岩石的強度、岩層的破碎等地質環境的敏感條件,也是影響河流蜿蜒度變化的主要因素。當河道加寬或是產生曲流時,側向的侵蝕速率會比向下的切蝕速率增 加10倍以上,這個現象也會隨著時間的增長,而加大水平的侵蝕作用,造成河道的彎曲、加寬、河階地的形成、山谷的不對稱,甚至曲流改道的現象。

 

陳教授特別指出,臺灣南部地區岩石的強度平均在25Mpa以下,屬於弱岩的等級,加上不連續面在中、南部地區延伸多處,使得岩層多處呈破碎狀。而更高頻率的 降雨強度以及降雨的延時,會使溪流兩岸的谷壁,和其緊鄰的坡體更加的不穩定,並使側向侵蝕加大。於是,洪水頻率、水流剪力,以及沉積物的流動作用在河岸以 及河床的侵蝕力量都會相對增加。這些大自然演化的現象都可以在山崩、土石流、或差異侵蝕所造成集水區地形、地貌改變的痕跡中找到證據,尤其以北太平洋地區 島嶼的臺灣及菲律賓北部的呂宋島最為明確。

 

這篇由臺灣大學地質科學系與美國哥倫比亞大學、日 本東京大學、英國劍橋大學等多所學校的國際合作研究工作,也同時獲得了美國太空總署(NASA)、美國科學基金會(NSF)、中華民國國家科學委員會、以 及經濟部水利署的支持與贊助。本項研究除了美國哥倫比亞大學研究群的主持人 Stark博士以及臺灣大學地質科學系陳宏宇教授之外,主要參與研究的人員還包括哥倫比亞大學Barbour博士、劍橋大學Hovious 教授、日本東京大學Hayakawa教授、筑波大學Hattanji教授、Xu 教授、京都大學Fukahata教授、成功大學林慶偉教授以及經濟部水利署洪銘堅博士。

 

本校地質科學系研究團隊與美國哥倫比亞大學研究團隊,自2001年開始進行國際合作研究工作迄今,已有10年時間,一些成果皆已陸續發表於《自 然》(Nature)、《地質》(Geology)、《地球物理通訊》(Geophysical Research Letters)等國際著名的期刊。本項研究共花了將近3年的時間完成分析,同時也可以提供給研究北太平洋地區的島嶼,以及臺灣島在大自然演化過程中的一 項重要的比較性參考。

 

 

 

 

 

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