臺灣區域海洋學（二版）

第一章 緒論 (摘錄)

1. 海洋科學的範疇

根據統計，90% 的國際貨運走海路、全球暖化增加的熱量被海洋吸收掉了90%、地球上50% 的氧氣是海裡浮游植物行光合作用產生的、總人口數裡44% 的人住在距離海岸150公里以內的陸地http://www.whoi.edu/），所有人的生活都跟海洋直接或間接相關，海洋對

人類的重要毋庸置疑。事實上，95% 的海洋尚未被好好地探索過，海洋科學就是一門研究海洋各種性質、現象及其動力機制，進而帶領我們了解海洋的科學，屬於地球科學研究範疇，包括大氣圈、水圈（海洋圈）、冰圈、生物圈及岩石圈研究的一環。海洋覆蓋著地球表面大約71% 的面積，海洋的平均深度將近4,000 公尺，所有發生在海洋圈的各種自然現象，都是海洋科學的研究對象。不僅如此，海洋圈與大氣圈、冰圈、生物圈與岩石圈都有密切的交互作用與反饋過程，海洋亦是生命的發源地，海洋中孕育著數量龐大、種類繁多的生物，這些也都是海洋科學研究的課題。因此，海洋科學是跨領域的學門，它包含不同領域的背景知識，運用不同領域的研究方法，去探索海洋的各種現象，研究內容包括海洋中的物理、化學、地質、生物等自然現象和過程的基礎研究，也包括海洋資源探勘、開發利用、永續發展等應用層面與策略的研究，近年來為減緩人為排放二氧化碳所製造出來的氣候變遷議題和化石燃料日益枯竭帶來的衝擊，海洋再生能源（如：潮汐位能、潮流與洋流動能）的開發更是各國爭相研究的重點。海洋科學可說是一門牽涉廣泛的科學，基本上與物理學、化學、地質學、大氣科學、生物學、土木工程、機械工程與電機通訊工程等都相關，有關海洋資源利用和環境管理的部分，甚至還與環境科學、經濟學、管理科學和法學等有關。為了歸納複雜的相關領域，海洋科學大致上區分為物理海洋、海洋化學、海洋地質及海洋生物等四個次領域，相關的學科分別依屬性納入這四個次領域。

物理海洋學（Physical Oceanography）主要研究海洋的物理現象、過程和機制，它的研究內容包括：（1）海水的物理性質，如海水的溫度、密度、鹽度、熱傳導，以及聲、光、電、磁學特性等；（2）海水的運動，包括波浪、潮汐、潮流、內波、紊流、風驅海流、密度流和大洋環流系統等；（3）海洋與大氣交互作用，主要為海洋與大氣之間的熱量、水量和動量交換。

海洋化學（Marine Chemistry）又稱為化學海洋學（Chemical Oceanography），主要研究海水的化學成分、分布及動態過程，包括海洋中有機與無機物質的組成、分析技術、分布特性、動力機制，以及環境汙染、環境保護，化學資源探勘與開發利用等問題，也包括根據海洋化學成分的時空分布與變異，藉以研究海洋運動等，都是海洋化學的研究課題。

地質海洋學（Geological Oceanography）是以地球物理學、地球化學、沉積學和古生物學等方法研究固態地球，依不同的空間研究尺度，討論的主體為海床、近岸地區以及地球整體的時空演化機制。在第二次世界大戰後數年間，地質海洋學的研究提供了海底擴張學說和板塊構造理論的關鍵證據，隨之而後的深海鑽探計畫開啟了古海洋的研究議題。近年來水下地形地貌、海床地質構造、沉積物輸送、海域礦產、海域地質災害等等，為地質海洋重要的探測項目，除了研究水層下的岩石物質活動，海域地形的探測結果可用於船艦航行的航道規劃以及海域國土的界定，而海床富集的金屬礦產以及海域油氣的開發不斷，促進深海探測技術的進步，也嚴重影響人類社會的經濟活動。在研究與教學上，又可以依學科屬性大致分成海洋地質學（Marine Geology），研究海底地質與地形、古海洋環境、海底地層結構、動力機制、海洋沉積物及海底礦物資源等，以及海洋地球物理（Marine Geophysics），研究岩石圈構造與地幔動力、板塊互動與變形的物理過程、地體構造、地磁與重力分布等。

海洋生物學（Marine Biology）或生物海洋學（Biological Oceanography）研究海洋生物的各種生命現象（生殖、成長、覓食、寄生、共生、行為等）、族群及群聚生態特性，及其與海洋環境（溫度、鹽度、日光、營養等）的關係等。在應用方面，包括漁業資源管理、水產養殖、疾病防治、海洋生物資源利用（食物、藥物、工業原料、休閒遊憩）及保育等，都是研究對象。也包括利用海洋生物的分布研究海洋水平與垂直運動者。

近年來，隨著科學技術的發展，傳統海洋科學四大領域的分界已經逐漸模糊，並且朝向跨領域整合的方向演進；另一方面，許多新興領域也逐漸浮現，呈現研究主題多元化的現象。尤其在因應全球氣候變遷衝擊，以及日益高漲的能源需求之下，海洋科學普遍受到更多重視，新的研究領域持續擴展，使海洋科學呈現出不同於往昔的面貌，邁入新的紀元。例如近年發展出來的生態系統海洋學（Ecosystem Oceanography），即是一門跨領域了解生態系統如何運作的海洋學，研究目標在於明瞭長期的全球變遷對海洋可能帶來的衝擊與預測海洋生態系統之動態。

綜合而言，海洋科學是跨領域的科學，也是橫跨多重的時間和空間尺度的科學。在空間尺度上，從奈米或微米級的分子、離子、微量元素、病毒、海洋細菌、分子擴散等，到以公分或公尺計的生物個體、紊流現象等，乃至以公里計的河口、小灣，甚至是以數百或數千公里計的海洋環流系統等，都屬於海洋科學的範疇。在時間尺度上，從極短暫的反應或變化，到日夜週期、月週期、潮汐週期、季節週期、年週期或更長的週期，甚至是以百萬或千萬年計的地層或沉積物層序等，也都屬於海洋科學研究的範疇。由此可見，海洋科學橫跨的時空尺度非常寬廣，而不同尺度的海洋現象和動力機制往往大不相同，因此在進行科學研究和議題討論時，首先應了解所探討的空間及時間尺度落在哪個範疇，在該時空尺度下有哪些可能的驅動力和機制，如此在討論時才有共同的基礎，以免發生時空錯置的現象。

2. 臺灣海洋科學研究歷程

臺灣四面環海，海洋與臺灣民眾的生活息息相關，尤其在陸地資源十分有限的環境中，了解周遭的海洋環境及其所蘊藏的資源，是海島國家發展的趨向。然而，海洋科學探測往往需要投入大量資金、技術與人力，必須依靠國力作後盾，因此在國力不夠強盛及科學技術尚不發達的年代，實無力投入海洋科學研究。

臺灣在1895 ∼1945 年的日本殖民統治時期，日本將臺灣當作支持本國發展的後盾，同時是日本向南方發展的基地，主要政策為從臺灣擷取資源及物產，其中漁業及水產即為重點資源之一，日本臺灣總督府於1909 年建造凌海丸試驗船從事臺灣附近海域的漁業資源調查，並於1929 年成立「台灣總督府水產試驗所」（現今行政院農業部水產試驗所之前身），對於臺灣海域的水產資源調查和漁業研究奠定了一些初步基礎。

第二次世界大戰之後，國民政府遷臺之初（1945∼1960 年間），民生凋敝、百廢待興，實無力進行海洋探測研究。在1962 ∼1963 年間，政府有鑑於臺灣許多問題皆與海洋有密切關係，尤其是北太平洋暖流「黑潮」流經臺灣東部沿海一帶，對氣候及民生皆有重大影響，於是開始推動臺灣近海水文及生物資源調查；1964 年，中美科學合作委員會成立之後，對於臺灣海洋科學探測的推動相當注重，促成臺灣科學家於1965 年起參加聯合國教科文組織（The United Nations Educational, Scientific and Cultural Organisation，縮寫UNESCO）所主辦的國際科學合作黑潮探測計畫，並以臺灣大學朱祖佑教授為領銜代表。1966 年春，美國海洋學家華倫博士（Dr. I. E. Warren）及施坦巴赫博士（Dr. H. B. Steinbach）應中美科學合作委員會的邀請來華訪問。二位學者考察結果，建議我國政府設立海洋研究機構，教育部交由國立臺灣大學籌辦。1968 年，吳大猷先生領導的行政院科學發展指導委員會（後改名為行政院國家科學委員會，簡稱「國科會」，又於2014 年3 月3 日升格為科技部）發展計畫中，將海洋科學列為重點計畫之一，並撥發經費給臺灣大學作為海洋研究所的建築費用，於是促成我國首座海洋科學研究機構設立。其後，隨著臺灣社會和經濟發展，教育和研究的需求，海洋科學相關的教學研究機構相繼設立，以至於形成今日的規模。在此同時，海洋科學研究的必須設備—海洋研究船也與時俱進，從早期「九連號」到2012 年啟用的「海研五號」（不幸於2014 年沉沒於澎湖海域），分別在不同時期擔負推動臺灣海洋科學研究的任務。

綜合上述， 我國自1960 ∼ 2010 年代以來，具有將近六十年的海洋研究與發展，各時期的重要里程碑大致可從參與聯合國教科文組織主導的CSK 探測算起，歷經退出聯合國、人才青黃不接的艱苦歲月，接著海洋研究人才在歐美國家學成後陸續返國， 開創出我國海洋研究的新契機， 到這三十年來，國內陸續開展海洋整合研究如：「黑潮邊緣交換過程研究」（簡稱KEEP）、「臺灣海峽即時預報」（TSNOW）、「南海

時間序列觀測」（SEATS）、「東海長期觀測與研究」（LORECS）、「黑潮流量及變異觀測」（OKTV）計畫等；另方面也積極參與國際合作計畫如：「世界海洋環流實驗」（簡稱WOCE）、「南海季風實驗」（SCSMEX）、「亞洲海域國際聲學實驗」（ASIAEX）、「南海內波實驗」（IWISE）、「西北太平洋颱風觀測實驗」（ITOP）、「黑潮與民答那峨海流緣起」（OKMC）等，使我國海洋科學研究一點一滴邁入輝煌歲月。

第一章 緒論 (摘錄)

1. 海洋科學的範疇

根據統計，90% 的國際貨運走海路、全球暖化增加的熱量被海洋吸收掉了90%、地球上50% 的氧氣是海裡浮游植物行光合作用產生的、總人口數裡44% 的人住在距離海岸150公里以內的陸地http://www.whoi.edu/），所有人的生活都跟海洋直接或間接相關，海洋對

人類的重要毋庸置疑。事實上，95% 的海洋尚未被好好地探索過，海洋科學就是一門研究海洋各種性質、現象及其動力機制，進而帶領我們了解海洋的科學，屬於地球科學研究範疇，包括大氣圈、水圈（海洋圈）、冰圈、生物圈及岩石圈研究的一環。海洋覆蓋著...

二版序

謹以這本二版《臺灣區域海洋學》作為臺大海洋所創所五十週年賀禮。

地球表面積71% 是海洋，以陸地和海洋面積的比例來說，大家都是「島民」，因此直接也好、間接也好，所有人的生活都跟海洋有所關連：90% 的國際貨運走海路，全球暖化增加的熱量有90% 被海洋吸收，地球上50% 的氧氣是海中浮游植物行光合作用產生的，占總人口數44% 的人居住在距離海岸150 公里以內的陸地。人與海的關係密切無庸置疑，有識之士於是乎倡導保護海洋、永續發展、永續經營海洋的理念。然而有句話說：「我們無法保護我們不懂的東西」（We can’t protect what we　don’t understand.），即在付諸環保行動之前，必須充分明瞭我們要保護的對象。在95% 的海洋尚未被徹底探索過的事實下，大家對海洋其實非常陌生，遑論保護她，因此從看海、懂海到護海，就是海洋學家們甘冒生命危險、忍受暈船之苦，鍥而不捨地出海探測、研究海洋的動機所在。

海洋科學不是門「立竿見影」的科學，動輒需要二、三十年以上且極為專注的研究，才得以對其中某個現象有所領悟，因此海洋研究的重要性易為人所輕視。尤其在3C 產業當道，AI 蔚為時尚的臺灣，做什麼事都要老百姓立即有感，導致像海洋研究既耗錢又耗時的學門，雖然能展現國力，但仍需國家傾力支持，於某些方面確實是難以討好政客和一般大眾。而另方面在政府高喊海洋立國、海洋環保、永續利用海洋資源與能源的口號之下，大家又不得不重視全方位的海洋研究，這時候就凸顯這本《臺灣區域海洋學》帶給我們的海洋科學知識，其實是讓我們一點一滴了解海洋、協助大家實踐這些口號的後盾。當氣溫節節上升、化石燃料枯竭、沒電、沒乾淨水源，3C 及AI 頓時無用武之地，屆時相信老百姓就會對我們現在為什麼要研究海洋有感。

在大家的努力下，《臺灣區域海洋學》這本書可以說是集五、六十年來，我國海洋學界在臺灣海域探測所得之精華而成的一本（也是第一本）「我們自己的」海洋學教科書。四年前初版1,500 本，承蒙各界愛戴與支持，已銷售一空，算是給了作者們一點小小的激勵。在臺大海洋所前輩、臺大出版中心及許多讀者的鼓舞下，作者們於是決定針對首版內容之不足，補強編纂及更新本書內容。第一章緒論之中，增加說明海洋研究船貴重儀器中心在海洋探測工作裡所扮演的舉足輕重角色，並強化海洋資料庫的現況說明及未來的發展；第三章海洋地球物理加強了各小節的內容；原第四章物理海洋環境因內容大幅增加，所以增加一章，分成第四章臺灣附近海洋物理環境與第五章臺灣附近海水運動概況部分，增添了水下聲學、長期氣候變化、波浪特性、近岸與河口海洋動力、小尺度運動等內容；原第五章現為第六章海洋化學，內容小修；第七章海岸及淺海海洋生態系（原第六章）小幅增添內容；第八章浮游動物群聚（原第七章）改寫頗多，更換及增加了許多由資料庫整編生物資料加值而出的最新成果；第九章底棲生態系統（原第八章）小修；第十章（原第九章）在海洋生物多樣性的架構上增加了演化和保育的內容。各章節都或多或少地更新了其中圖表，力求清晰與推陳出新。然而誠如戴昌鳳教授在初版序言中所述，海洋研究範圍與知識淵博，本書內容主要為臺大海洋所同仁們所熟悉的研究領域，無法含括海洋學的全部範疇。換句話說，為求一本全方位的《臺灣區域海洋學》，大家還有很大的努力空間，不僅如此，大家也不要忘了有高達95% 的海洋尚待我們去探索。最後，若讀者對本書內容有任何批評與指教，還請不吝賜予，您的回饋與寶貴意見是本書不斷充實、向前進的最大動力。

二版序

謹以這本二版《臺灣區域海洋學》作為臺大海洋所創所五十週年賀禮。

地球表面積71% 是海洋，以陸地和海洋面積的比例來說，大家都是「島民」，因此直接也好、間接也好，所有人的生活都跟海洋有所關連：90% 的國際貨運走海路，全球暖化增加的熱量有90% 被海洋吸收，地球上50% 的氧氣是海中浮游植物行光合作用產生的，占總人口數44% 的人居住在距離海岸150 公里以內的陸地。人與海的關係密切無庸置疑，有識之士於是乎倡導保護海洋、永續發展、永續經營海洋的理念。然而有句話說：「我們無法保護我們不懂的東西」（We can’t protect ...

二版序
初版序
作者序（一）
作者序（二）
致謝
作者簡介

第一章 緒論
1.海洋科學的範疇
2.臺灣海洋科學研究歷程
2.1海洋科學教育與研究機構
2.2海洋研究船
2.3研究船貴重儀器中心
2.4海洋資料庫
3.海域概況及演變

第二章 臺灣周邊的區域海洋地質
1.前言
2.臺灣周邊的區域海底地形
2.1東海大陸棚
2.2臺灣海峽陸棚
2.3高屏大陸棚及大陸斜坡
2.4恆春海脊、北呂宋海槽及綠島－蘭嶼島弧
2.5花東海盆、加瓜海脊及西菲律賓海盆
2.6琉球海溝、耶雅瑪海脊、南澳海盆及琉球島弧
2.7南沖繩海槽及東海大陸坡
3.臺灣周邊海域地質分區特徵
3.1東海陸棚地質區（第三紀張裂大陸邊緣）
3.2臺灣海峽陸棚地質區（上新世－第四紀前陸盆地）
3.3高屏棚坡地質區（前陸盆地系統－楔形頂部堆積帶）
3.4恆春海脊－綠島、蘭嶼地質區（擠壓變形的弧前區）
3.5花東海盆、加瓜海脊地質區（西菲律賓海盆的次盆地）
3.6琉球海溝－島弧地質區（菲律賓海板塊隱沒帶）
3.7南沖繩海槽地質區（弧後張裂盆地）
4.臺灣周邊海域海洋地質研究成果簡述
5. 結語

第三章 臺灣周邊海域的海洋地球物理
1.歷史背景與發展概述
1.1業界的工作
1.2學界的努力
2.現有海域地球物理資料以及其意義
2.1海床地形及地貌測繪
2.2反射及折射震測
2.3海域重力場暨地磁場異常測繪
2.4海床地熱觀測
2.5海底地震儀之發展與應用
3.未來展望與期許

第四章 海洋物理環境
1.前言
2.風場特性
3.海水溫鹽分布
3.1海溫分布
3.2鹽度分布
3.3溫鹽分析
3.4溫、鹽垂直剖面
3.5季節性變化
4.海洋聲學環境
4.1海洋的聲波傳播環境
4.2深海環境中聲波傳播模式
4.3淺海環境中聲波傳播模式
4.4臺灣附近海域聲學環境及聲波傳播模式
4.5結語
5.長期氣候變化

第五章 海水運動概況
1.前言
2.海流系統
2.1海流長期統計
2.2臺灣東部海域
2.3臺灣西南海域
2.4臺灣海峽
2.5臺灣東北海域
3.潮汐與潮流
4.內潮與內波
4.1南海內波
4.2高屏峽谷內潮
4.3東海內波與內潮
5.海洋波浪
6.一些小尺度運動
6.1綠島背流處的尾渦流
6.2海底山上方之切變不穩定波列
7.近岸水流與河口環流
7.1河口環流概述
7.2臺灣河川河口特性—以淡水河為例
7.3結語

第六章 海洋營養鹽化學
1.前言
2.海水營養鹽
2.1氮
2.2磷
2.3矽
2.4海域基本概況
3.西菲律賓海－東海陸棚區海域
4.臺灣海峽
5.南海
6.結語

第七章 海岸及淺海海洋生態系
1.海洋生態系簡介
2.臺灣的海岸地形
3.潮間帶生態系
3.1硬底質潮間帶
3.2軟底質潮間帶
3.3海岸地區海陸交互作用
3.4溼地生態系的保育
4.亞潮帶淺海生態系
4.1硬底質淺海
4.2珊瑚礁生態系
4.3海草床生態系
5.結語

第八章 浮游動物群聚
1.橈足類物種豐度和多樣性整體趨勢
2.海洋環境概述與區域性之橈足類優勢物種
3.橈足類動物豐度地理分布及季節變化
4.橈足類主要物種在溫度、鹽度梯度上之分布
5.橈足類群聚物種歧異度之地理分布及季節變化

第九章 底棲生態系統
1.前言
2.陸棚底棲生態系
2.1陸棚環境特性與生物分布
2.2底棲動物的生態角色
2.3陸棚區的魚類群聚結構
2.4陸棚區底棲動物的食物來源
2.5人為活動與氣候變遷對陸棚區底棲動物與漁業資源的影響
3.深海底棲生態系
3.1臺灣周邊深海環境特性
3.2深海底棲動物的食物來源
3.3深海底棲群聚結構
3.4深海底棲魚類垂直遷徙生活史
4.結語

第十章 海洋生物多樣性、演化和保育
1.前言
2.海洋生物的演化
3.海洋生物多樣性
3.1生物多樣性的起源
3.2海洋生物的物種多樣性
3.3海洋生物的遺傳多樣性
3.4生態多樣性
3.5海洋生物多樣性的分布型態
4.臺灣的海洋生物多樣性
4.1海洋細菌
4.2海藻
4.3海綿
4.4刺胞動物
4.5櫛板動物門（Ctenophora）
4.6毛顎動物門（Chaetognatha）
4.7扁形動物門（Platyhelminthes）
4.8紐形動物門（Nemertea）
4.9環節動物（Annelida）
4.10軟體動物（Mollusca）
4.11腕足動物門（Brachiopoda）
4.12苔蘚動物門（Bryozoa）
4.13內肛動物門（Entoprocta）
4.14節肢動物門（Arthropoda）
4.15棘皮動物門（Echinodermata）
4.16脊索動物（Chordata）
5.海洋生物多樣性的價值
5.1經濟上的價值
5.2生態上的價值
5.3審美上的價值
5.4倫理上的價值
6.海洋生物多樣性的威脅
6.1過度捕撈
6.2棲地破壞
6.3海洋汙染
6.4外來種入侵
6.5氣候變遷
7.海洋生物多樣性保育
7.1設立海洋保護區
7.2分區規劃
7.3立法、執法與守法
7.4國際合作
8.結語

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作者序（二）
致謝
作者簡介

第一章 緒論
1.海洋科學的範疇
2.臺灣海洋科學研究歷程
2.1海洋科學教育與研究機構
2.2海洋研究船
2.3研究船貴重儀器中心
2.4海洋資料庫
3.海域概況及演變

第二章 臺灣周邊的區域海洋地質
1.前言
2.臺灣周邊的區域海底地形
2.1東海大陸棚
2.2臺灣海峽陸棚
2.3高屏大陸棚及大陸斜坡
2.4恆春海脊、北呂宋海槽及綠島－蘭嶼島弧
2.5花東海盆、加瓜海脊及西菲律賓海盆
2.6琉球海溝、耶雅瑪海脊、南澳海盆及琉球島弧
2.7南沖繩海槽及東海大陸坡
3.臺灣周邊...