中央研究院地球科學研究所 2024年「大學生暑期研習計畫」 (2024/3/28 更新)
徵選辦法
一、本所為儲備未來優秀研究人才，鼓勵國內外公私立大學在校學生參與本所專題研究計畫，接受研究指導及學習研究方法，並加強實驗、實作之能力。
二、申請資格：公私立大學地球科學及理工相關科系在學學生，對研究有興趣者。
三、申請期限：民國113年4月8日（週一）前向本所提出申請，逾期不受理。申請結果於4月底本所網站公布。
四、研究期間：自民國113年7月1日(週一)- 8月31日(週六)，計2個月。研究時間為全時上班為主，若研究期間有無法全程參與的情形，請於申請文件中說明（例：學校安排的必修課程時間與研究期間重疊），將於審閱申請資料時評估，仍有錄取機會。
五、參與專題研究計畫：
1. (新題目請見#13；Please see project #13 for Dr. Nina Lin's new project details.)
(本題目因為NISAR延後發射而取消；This project is canceled due to the postponed launch schedule of NISAR)
探索NISAR：早期採用者計畫Exploring NISAR: Early Adopter Initiative (主持人：林玉儂 助研究員)
摘要：由美國與印度太空總署共同設計的合成孔徑雷達衛星NISAR今年即將要發射了。你是否跟我們一樣感到無比興奮與雀躍呢？想要成為這顆衛星資料的早期採用者嗎？請一起來加入我們的行列，為NISAR的校正/確效做出貢獻吧！
A joint venture by NASA (USA) and ISRO (India), the synthetic aperture radar satellite NISAR will soon be launched this year. Have you already sensed the excitement in the air? Do you want to become an early adopter of the data from this satellite? Join us to make contribution to NISAR’s post-launch calibration and validation!
2. Using seismic waveforms to track debris flows and turbiditic currents onshore and offshore Taiwan (主持人：戚務正 研究員)
摘要：Onshore debris flows and offshore turbidity currents can cause large damages to our society. For example, >90% of trans pacific internet communication is done using submarine cable that can sometimes be broken by offshore turbidity currents triggered by earthquakes and typhoons. Here we want to remotely monitor these events using broadband and short period seismic waveforms onshore and offshore Taiwan to study these hazardous events. Array methods will be used to study seismic source processes of these events. We wish to work with students who are interested in seismic waveform studies using computational techniques. The students will learn seismic signal processing and passive source seismology.
3. Applications of stable isotopes for probing changing Earth (主持人：梁茂昌 研究員)
摘要：Stable isotopes have been used widely to constrain fundamental aspects of changing Earth, including changing climate and environments. The opportunity is provided for those who are interested in the applications of conventional (such as δD, δ13C, δ18O) and unconventional (such as Δ17O, Δ47) isotope techniques for various scientific problems. Changing climate and environments due to human alterations at various ways are topics of public interest. The changes modulated with water and greenhouse gases are driven by and reflected in their cycles in the atmosphere, biosphere, hydrosphere, and geosphere. The program contains two components. First one is to measure the major greenhouse gases such as CO2, N2O, and water in the troposphere and/or from volcanic emissions, and also feedbacks from those to the biosphere. One specific component related to this is to understand the sources and processes that affect water resources in Taipei, such as the changes of moisture and atmospheric transport due to climatic variabilities such as ENSO. The second part is to decode climate signals encoded in geological archives such as well-preserved mollusks. Applicable students are advised to choose to work on one, but not limited to, of the problems.
4. 數值高程資料之處理與3D構造地質製圖應用 (主持人：詹瑜璋 研究員)
摘要：參與本計畫的學生將學習如何進行無人機航拍規劃，深入了解UAV LiDAR點雲和數值地形模型的特點，以及使用數值航測方法製作高精度的數值地形模型。同時，學生將學習如何將獲取的資料輸入三維資訊系統，並運用三維分析模組進行精細的地層和地質構造解析工作。本計畫歡迎對野外地質學、構造地質學、地理資訊系統、基礎程式設計、無人機操作、各類電腦軟體操作以及三維空間資訊分析有基礎或高度興趣的同學報名參加。
5. Crustal tectonics under the western Central Taiwan (主持人：梁文宗 研究技師, 吳大銘通信研究員)
摘要：It is well-established that Taiwan is largely the product of ongoing collision between the Eurasian and Philippine Sea plates, but the resulting physical processes at depth that led to create the mountains to rise and faults to move to create earthquakes are not yet totally deciphered. With high quality data and advances in seismology, the associated faults, their possible orientations as well as motions during the earthquakes can be determined and locations of earthquakes can be post-processed and improved to determine the nature of the “blind-faults”. This project will be centered on the relocation of small earthquakes in the western Central Range, in association with the more than 200 M>3 events for which BATS moment-tensor solutions are available. These earthquakes range in depth from a few kilometers to nearly 30 km. By relocating the hypocenters, we expect to be able to determine the distribution and geometry of subsurface faults, the directions of motion along these faults and the directions of the associated stresses as well as their variations in the region.
The student will conduct research with Dr. Wen-Tzong Liang and Francis T. Wu, beginning with data collection from BATS and CWASN, learning about earthquake location and focal mechanisms and conduct computation, in association with works by Drs Liang and Wu. The extent of student work will be commensurate with student’s level of learning, but will learn about basic seismological tools and the tectonics of Taiwan.
6. 合成下地幔物質並探索其物理性質及對地幔動力學之影響 (主持人：謝文斌 研究員)
摘要：地球深部物質在高溫高壓狀態下的物理性質能夠幫助了解地球內部的熱化學結構演化與動力學過程，以及驗證地震波觀測的結果。在此暑期研究中，我們將結合雷射加熱技術與高壓鑽石砧來合成下地幔礦物，在實驗室裡模擬地球深部高溫高壓的狀態，猶如一步一步地進入地球內部，並以新穎光學方法，探索下地幔礦物，例如davemaoite，ringwoodite，於極端條件下的熱傳導，聲速及拉曼光譜。這些研究成果將有助於進一步了解下地幔的熱化學演化歷史以及板塊隱沒動力學。
謝文斌實驗室 https://sites.google.com/site/whsieh2
7. 高精度熱游離質譜儀分析術於微小標本上的建立及應用（主持人：劉怡偉 助研究員）
摘要：同位素系統作為地球化學領域下最強大的分析工具之一，常能提供我們更多資訊去了解地球環境和氣候在不同時間及空間尺度下的變化及變化背後的控制機制。而分析技術的進步更能開拓同位素系統的應用空間。在今年的暑期計劃中，我們將利用所上的高精度質譜儀，建立針對1 ng以下的鍶、釹同位素系統的分析方法，並應用在地質標本分析上。由於樣本需求量的減少，可以大幅增加地球化學記錄的時間解析度，或是增加樣品的種類以對更多的議題進行探索。參與計劃的同學預計在兩個月的研習期間可接觸到高精度熱游離質譜儀的操作分析、樣本的篩選處理，無塵室內同位素的純化實驗。歡迎對同位素地球化學，生物地球化學，地球環境變化以及海洋大氣循環有興趣的同學報名，加入我們的研究團隊！
8. (A)The association of the 20220918 and 19511124 Chihshang earthquake sequences (B) Exploring earthquake physics using optical fiber（主持人：馬國鳳 特聘研究員）
摘要：
（A）The association of the 20220918 and 19511124 Chihshang earthquake sequences
20220917及20220918關山及池上地震在破裂形式上類似1951年11月24號池上地震系列。但這兩個地震的相關性，在不同的研究主題分析中，存在有不同的見解。我們希望透過搜集及分析1951年11月24號的相關歷史地震紀錄，及透過全球其它國家記載的地震紀錄，特別是日本地震站的紀錄。 以現在的地震科學方法，透果地震走時及波形分析，理解這兩個地震系列的可能相關性。
（B）Exploring earthquake physics using optical fiber
光纖的空間及時間的高解析特性，在地震觀測及溫度量測，這幾年在相關領域，已有許多重要的探討。它可用於環境監測及許多不同尺度的空間及時序變化觀測。但在此觀測技術開發的同時，此觀測本身對地震物理的基本了解，可否有不同的進展的，還有很多探討的可能性。以台灣處於活躍的地震帶，又有現在世界上唯一跨過斷層帶的井下光纖及井下地震儀的觀測站，在這個主題上，我們期待得出相關突破性的觀測，進而有更精進的分析？此暑期計畫以此主題出發，探討地震物理及震源參數的解析特性。
9. 建立隱沒帶的數值動力模型(主持人：譚諤 副研究員)
摘要:本計畫將以數值模擬的方式，建構隱沒帶的動力模型（如圖 https://tan2.github.io/research/subduction.anim.gif），探討全球各個隱沒帶形成的因素。參與學生將設置、執行、分析一個動力模型， 學習到叢集電腦的使用、Python資料處理及繪圖。
10. Reconstruction of past changes in the ocean environment using multi-isotope proxies of marine carbonate 以海洋碳酸鈣之多重同位素代用指標重建過去海洋環境之變遷（主持人：黃國芳 副研究員）
摘要：在地球過去的歷史上，海洋之物理（如：溫度、鹽度及洋流循環）及化學性質（如：化學組成、酸鹼度及氧化還原狀態）的改變、氣候與環境的劇變，以及生物演化或滅絕有著十分密切的關聯性。因此，重建海洋環境的變遷史可提供直接的證據來暸解過去地球氣候系統的運作模式、氣候與環境劇變的主控因子，以及兩者與生物演化或滅絕之間的關聯性。本計畫將利用已建立完成之高精度微量元素量測技術及高精準同位素質譜分析術，以保存於海洋生物性碳酸鈣（如：有孔蟲殼體、珊瑚骨骼）或無機碳酸鈣（如：海洋石灰岩）中的多重環境代用指標重建年際、千年及百萬年尺度下海洋環境的變遷，並進一步探討海洋環境變遷在不同時間尺度下如何影響地球氣候系統的運作，以及與大規模生物滅絕事件發生之關係。歡迎對同位素地球化學、生物地球化學循環、古海洋環境及古氣候重建具熱誠的同學加入我們的研究團隊!!!
11. 臺灣水資源管理中的挑戰與機遇: 地球物理方法在水文調查中的應用（主持人：許雅儒 研究員）
摘要：臺灣的暴雨和乾旱事件頻率上升，解決水資源短缺危機需要有效和持續地管理地下水資源。然而，由於地表下隱藏的含水層三維結構複雜，我們對於含水層的空間分佈仍然了解不足，同樣，對地下水在不同時間尺度上的變異性了解甚少。本研究將探討如何利用地下水水位、地表位移以及地震波速度時空變化資料來描繪地下含水層的深層結構和含水層系統的時間變化，以監測地下水資源，減緩臺灣極端氣候事件對水資源短缺的衝擊。
12. 噪聲地震學，張裂/剪切帶，與貝式推論（主持人：郭本垣 研究員）
摘要：今年的暑期計畫分兩項。(1) 一是延續 “陣列分析”，將噪聲地震學擴展到非洲大陸。技術上，繼續 “學習” 如何使用 machine learning來分析大數據。(2) 二是精進 Bayesian 統計法來逆推地球內部動力系統。
(1) 環境中的主要噪聲 (或叫雜訊) 來自海浪與海流，高強度噪聲能在地殼中以地震波的形式傳播甚遠；沿著地表傳播的噪聲就是傳統地震學中的表面波。地球所(IES)與台大地質系(Geoscience)合作多年，利用噪聲表面波來探討地殼構造，在台灣，琉球等處著墨甚多，並對當地構造產生新的見解。在2024暑假，本團隊 (IES-Geoscience) 希望離開台灣越遠越好，以增進學生視野；非洲裂谷便是可能目標。 (2) 去年的暑期生使用 Bayesian inversion分析在加州 San Andreas斷層帶上量取的 anisotropy (非均向性)，其成果已經發展成一篇論文的雛型。今年將擴展到紐西蘭與土耳其，企圖涵蓋更多的大陸岩石圈剪切帶，並再多學一點Bayesian inversion。去年是一場學習之旅，今年老師與學生繼續學習 !
參加的同學要有基本的自學慾望。老師與助教會盡量引你入門，剩下的還是得靠自我要求。這是個學習地球科學基本概念與程式語言的絕佳機會，只要有一定的物理基礎，喜歡小玩一下程式者都適合參加，對台灣以外的世界抱持好奇者，更加歡迎。
13. 風電+InSAR：基樁穩定性監測 (主持人：林玉儂 副研究員)
摘要：為了要實現2050淨零排放，臺灣近年來投入各種新能源的開發，其中又以離岸風電的布局最為完整成熟，目前五大風場已有開發商簽約並投入建置。不過，由於台灣海峽海底軟質沉積物密布，過去幾年來曾發生過數次溜樁事件，雖然多數意外發生在施工過程中，但這也顯示基樁的穩定性長期監測有其必要性。本暑期實習計畫將探討使用合成孔徑雷達偵測彰化外海基樁穩定性之可行性，對於風電+InSAR熱門話題有興趣的同學不要錯過！
Wind Power + InSAR: Foundation Pile Stability Monitoring
To achieve net zero emissions by 2050, Taiwan has invested in various new energy developments in recent years, among which the layout of offshore wind power is the most complete and mature. However, due to the soft sediments on the seabed of the Taiwan Strait, several pile slippage incidents have occurred in recent years. These incidents highlight the necessity of long-term monitoring of foundation pile stability. This summer intern project will explore the feasibility of using synthetic aperture radar to detect the stability of piles in offshore Changhua, providing valuable insights for those who are interested in the hot topic of Wind Power + InSAR!
六、申請方式及檢附資料：
1. 報名及資料繳交請至連結填寫: https://forms.gle/oE6Jtj9KFhg5G1DN9
（簡歷表、各學期成績證明及其他補充資料，請合併為單一pdf檔，檔名格式請標示為學校系所+年級+姓名，例如:台大地質二王大明）
2. 簡歷表（含姓名、出生年月日、性別、就讀學校年級、聯絡電話、e-mail）
(a) 簡單自傳書寫對地球科學的概念與興趣，如：1) 簡要自我介紹；2) 參與動機；3) 對地球科學的認識；4) 過去學習背景；5) 有興趣的主題；6)其他。
無字數要求，審閱重點在於能否清楚表達上述各子項目。
(b) 提供兩名以上可以提供推薦意見的老師之e-mail或辦公室電話。
3. 各學期成績證明。(總成績若為百分制，請務必轉換為GPA)
4. 其他補充資料（例如：若有無法全時參與之情況，請於此處說明。）
5. 計畫志願順序。＊註：請審慎評估
七、補助經費項目：
1. 生活津貼：研習期間由計畫主持人補助每位學員2個月生活津貼新台幣30,000元。
2. 保險費用：本所於研習期間為參與學員辦理投保意外險。
八、審查方式：由本所進行審查，申請結果於4月底本所網站公布。
九、繳交研究成果報告：
1. 期中口頭報告：7月底辦理；
2. 期末成果報告：8月底辦理，將研究成果製成海報，參加本所舉辦之海報成果展，成績優異者，將頒予特優、優等、佳作獎狀。
十、學習證明：完成本研習計畫者，本所將發給學習證明。
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