中研院地球科學研究所 - 同位素水文實驗室
IES, Academia Sinica - Isotope Hydrology Lab


簡介

實驗室研究方向

近年研究的重心以環境同位素組成為工具,探討百年來台灣地區的水文循環與水文環境變化。希望不但能認識水文循環與氣候變遷間的關係,也能更深入了解臺灣地區水文環境的變遷歷程與現況,進而對攸關民生及生態環境的水資源保育課題提供基礎性的同位素水文科學數據。主要研究成果如下:

近期水文變遷研究:利用百年來臺灣氣象站的記錄,觀察出近數十年來含硫火山活動及大氣中微塵的增加,對台灣的日照時數、降雨量、降雨日數、降雨強度帶來極大的影響。自1950年代以後,受氣候暖化的影響,臺灣南北區域性的水文差異亦正逐漸擴大中。尤其整個臺灣的降雨日數全面性的持續降低,對臺灣是非常不利的警訊。另一方面,臺灣降雨強度不斷升高,反映出臺灣的水文不確定性正增強的情勢。這些變化趨勢,已對台灣生態環境保育及水資源管理造成重大衝擊。

地下水資源研究:配合水利署的「地下水觀測網計畫」,我們針對臺灣九個地下水區及澎湖群島,分年分區進行地下水樣採集及環境同位素組成分析工作,已進行了連續20年的研究計畫,為臺灣地下水資源的基本背景同位素數據作紮根的工作。這些地下水樣的同位素數據,結合水文地質、化學組成、地球物理資料,將可對臺灣地下水的入滲、補注、流通、儲存及注入海洋的作用與過程提供有價值的觀測數據,並持續進行最重要的模式研究,更可對地下水資源的運用及保育提供完整適切的資訊。由我們初步的分析工作,已知台灣地下水入滲的主要區域是海拔100-400公尺的山麓區;淺層非拘限地下水和地表水間因人為灌溉活動的影響正在加速交互流通;深層拘限含水層的同位素信號顯示主要的補助期是當地的雨季;沿海地區地下水則因水位下降、儲量減少而觀察到碳十四組成偏低,及海水向內陸延伸的現象。臺灣中、南部地下水資源目前已顯出嚴重的危機,已致力在結合不同領域的學者加速進行定量化及模式分析工作,以擬定適切的改善策略。

地震對水文環境的影響:集集地震是百年來台灣最重要的地質事件之一,對台灣地區的水文環境也造成深遠的影響。1997年建置完成的濁水溪沖積扇地下水觀測網,適時記錄了1999年集集地震發生前後地下水位的複雜變化,成為目前地球科學界第一個密集且完整的地震水位水位變化數據,對於濁水溪沖積扇地下水文的變化、含水層的水力傳導性、地震波在沖積平原的傳撥特性、土壤液化的機制、地震前兆預警等課題,都將產生重要的貢獻,也是我們目前全力探索的重點之一。除此以外,地表河川的水文也觀測到集集地震發生前後有顯著的差異,顯示河川集水區及河川與附近地下水之間的水文及水理都已因地殼變動而有了重大改變,值得作更進一步的探討。