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中山大學雷漢杰 獲科技部學術著作獎

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104年臺綜大「年輕學者創新研發成果」佳作獎
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潛水調查訓練
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與指導教授陳鎮東講座合影
與指導教授陳鎮東講座合影
國立中山大學海洋科學系博士後研究員雷漢杰榮獲科技部本年度學術著作獎!
雷漢杰的獲獎論文為「從短期時間序列推導酸化速率(原文:Deducing acidification rates based on short-term time series)」,除獲科技部頒發獎金新臺幣十萬元及獎牌,此篇論文日前也登上國際頂尖期刊《Nature》子期刊《科學報告〈Scientific Reports〉》。

科技部為鼓勵博士後研究人員發表創新優質重要學術著作,獎助國家未來學術菁英長期深入科技研究,設立博士後研究人員學術著作獎,每年於全國遴選約40名優秀博士後研究人員。104年度雷漢杰除獲此殊榮,也榮獲臺綜大「年輕學者創新研發成果」佳作獎。

雷漢杰表示,撰寫此篇論文的過程中,交織著發現的喜悅,師生討論的美妙,以及投入科學研究無可避免的挫折。他滿懷感恩地說,指導教授陳鎮東的付出與家人的支持,是自己保持科學研究熱誠、完成論文的最大動力。

雷漢杰專長為化學海洋學、海水酸化、碳循環、生地化循環、全球變遷、時間序列分析及數學模擬。研究興趣與方向在了解海洋在全球碳循環、氣候改變,以及環境變遷中所扮演的角色;透過時間序列分析,化學熱力學計算及模擬,來探究人為排放的二氧化碳(CO2)、氣候改變,以及其他人為引起的影響因子(例如水體優養化),對海水酸化、水體溶氧下降,近岸底水低氧現象與海洋生態之影響。

多年來,雷漢杰參與指導教授、中山大學海洋科學系講座教授陳鎮東領軍的一項海洋觀測計畫,與中山海洋科學系、海洋生物科技暨資源學系,以及他校學者,共同蒐集分析台灣南部水文、化學以及生物相關的數據。截至今年,此計畫已累積長達35年的實測數據,成為亞洲地區海洋環境變遷的珍貴資料。

雷漢杰強調,近年來已有相當多的證據顯示,海水酸化不利許多海洋生物生長,進而對海洋生態造成嚴重衝擊,海水酸化開始受到科學界廣泛的重視。至於了解海水的酸化速率(酸得有多快),則是預測海水酸化對生態衝擊的關鍵。傳統方法求得之海水酸化率,會受到pH的季節振盪以及採樣點分佈等因素所影響,要求得比較有代表性的海水酸化率,只能透過長時間連續觀測數據(例如20年以上),但全球極少有這麼長記錄的測站,大大限制了海水酸化的研究。

為此,雷漢杰與指導教授陳鎮東在獲獎著作中提出新方法,結合海洋學、化學熱力學,以及統計學,導出簡易的解,透過加入新的水文化學參數來模擬海水pH的季節性振盪,以消除或減少因pH強季節振盪,對估算海水酸化率所造成之影響,並適用在短期或採樣分佈不均的時間序列上。過去,不同測站所發表的酸化率之間有明顯的差異,透過新方法,發現去除了因採樣點分佈不均所造成之酸化率估算偏差後,世界主要5大測站之海水酸化率,與海氣CO2達到平衡下所預期之酸化率相當一致。證明海水酸化率,能透過大氣CO2濃度的改變,以熱力學方式估算。而全球主要碳化學測站過去報導之海水酸化的快慢不一致,主要是受到採樣點分佈不均影響所致,而非真正的長趨勢變化不一致。以上結果,在海水酸化的研究上,以及在海水酸化帶給海洋生態衝擊的預測上,有關鍵性的突破。

透過新方法,短期pH時間序列數據,不連續或分佈不均的採樣數據,亦可求得研究期間的海水酸化率,有助提早求得全球海洋表水酸化的全貌,且有效縮短求得不同地區海水酸化速率所需之研究時間,能為預防或減少海水酸化之科學或對應之政策研究,爭取到更多的應對時間。

雷漢杰補充說明,已有相當多證據顯示,海水酸化對貝殼類生物產生了負面的影響。這意味著,海洋酸化將影響全球漁業及貝類的產量,最終可能造成重大的經濟損失。論文中表示,海洋表水之pH,可寫成時間及水溫的函數。當氣候產生變化而影響海水水溫時,特別是極端天氣下,海水pH會有相對應的變化。此發現或能發展出海水酸化的通報或預報系統,即透過很好量測的水溫,反演出海水的pH值,以供漁業(特別是養殖業)、生態研究,以及保育即時或預測之海水酸化資訊,以降低季節性極端天氣引起之海水酸化,所帶來的經濟損失或生態衝擊。
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