亮點成果

近五年與研究主題相關績效

1、校級中心之績效

為有效整合本校研究人力與資源,以促進海洋能源跨領域整合研發,發展本校海洋領域特色研究,服務產官學研各界,並配合國家推動綠色能源產業與永續發展之目標,2012年6月成立校級中心「國立臺灣海洋大學海洋能源與政策研究中心」。近期規劃、目標執行計畫有:執行教育部能源科技教學聯盟中心計畫、研發黑潮發電機,增加導罩和斷面壓縮,使發電效率增加一倍。和美國海軍ONR合作,共同舉辦國際研討會,推動能源教育和大數據計畫。和工研院合作,研發(1)10KW波浪發電機,(2)擺動式波浪發電機最佳化設計,(3)離岸風力發電雷達辨識系統與地形變遷模式研發,(4)離岸風力發電對航道影響評估等。2012-2016年「海洋能源與政策研究中心」完成之計畫每年約25件,金額約4,000萬、每年論文發表約38篇,在計畫金額國際期刊論文整體表現傑出;解決國家海岸發展與能源開發實務問題,貢獻良多。

本校校級中心「地理資訊系統研究中心」以遙感探測 (Remote Sensing, RS)、地理資訊系統 (Geographic Information Systems, GIS)以及全球衛星定位系統 (Global Positioning Systems, GPS)等技術為核心,配合現代資訊技術,進行陸地與海洋農漁業資源管理,遙測技術研發,防災工程規劃,航運管理以及海圖繪製等技術應用及軟體開發為主要研究工作。本中心結合地理資訊系統專家(包含計算技術、遙測、通訊、資料處理、空間分析、影像辨識等技術)以及不同領域專家(漁業科學、海洋科學、防災工程、航運管理、地質科學、人文社會科學等學門),從事相關實務應用之研究。研究重點包括:衛星遙測海洋生態分析、漁場環境地理資訊系統、集水區水文與水理自動化計算平台建置、海洋氣候變遷與海洋地理資訊系統、航海整合系統、3D數值建模與分析、地理資訊系統與移動通訊、地理資訊系統在物流系統之應用等。2012-2017年「地理資訊系統研究中心」完成之計畫金額約2,000萬與國際期刊論文發表約10篇,中心在河海災防整體表現優良。

2、院級中心之績效

工學院院級中心「計算與模擬中心」於2008年11月成立。本中心在工學院內提供了一個數值計算平臺,整合並發展計算與理論方法與開拓新研究領域。本中心成立迄今已多次充分發揮跨領域整合工作,中心成員包括劉進賢、葉為忠、陳正宗、顧承宇、關百宸與范佳銘教授等,每年約發表20篇以上之國際期刊論文。本中心與國立臺灣大學、交通大學等國內多所大專院校有密切的校際合作;也與中國及歐美等高等教育機構有實質的交流與學術合作。中心研究重點除持續精進既有技術之外,並針對建教合作計畫區塊繼續加強,促進國際交流。

3、海洋工程科技中心研究團隊成員之績效

本中心研究團隊成員在海洋波潮流模式、數值計算方法、離岸風電基礎工程、河海災防、人工智慧與大數據應用與地理資訊系統相關學術領域上均有突出的成果及重大的貢獻,分述如後:

許泰文教授研究團隊(廖建明、蔡加正與石棟鑫等)致力於氣候變遷下波潮流與海岸變遷模式之研發:(a)發展演進型緩坡方程式 EEMSE (Evolution Equation of Mild-Slope Equation),模擬波浪在淺水海域之變形,結合目前國內外模式理念加以改良後,發展拋物線型緩坡方程式,延伸至陡變地形、非線性和大角度入射,適用於大海域之數值計算。研究成果居世界水準,發表於國際期刊 Physics of Fluids 及 Coastal Engineering 等重要國際期刊。2015 年被 IBC (International Biological Center) 評選為世界波浪、海岸專家百大名人錄第四名,在 In-Tech Open Science (2015) 專書專章 “A parabolic equation for wave propagation over porous structures” 被下載超過 10,000 次。(b) 建立適合台灣環島之波潮流與海岸線變遷模式,模擬台灣四周海岸之水理特性與海岸線變遷情形。將國內外相關之海岸動力模式及海岸線變遷模式綜合整理歸類,據此建立適合台灣海岸之模式。五年間(2008-2012)共獲水利署七千萬元之經費支持,為國內自行研發知本土化水動力模式,包括 EEMSE,改良型有限元素法 FEM 之 POM (Princeton Ocean Modelling) 之潮流模式,及近岸流和海岸地形變化模式,這些配合環島波潮流觀測,颱風期間對於環島波浪、暴潮預報和海岸溢淹潛勢分析在莫拉克颱風之水動力預報貢獻良多。從 2010-2015 為水利署研擬氣候變遷下環島海岸脆弱度和危險度地圖,同時提出情境年 (2020-2039)之海水位上升及調適策略,研究成果發表於著名國際期刊,並代表國家參加 2015 OECD (Organization for Economic Cooperation and Development),獲得與會國家重視,2016獲全國水利貢獻獎-大禹獎。(c) 應用有限元素法(FEM)發展氣候變遷下暴潮、暴風浪模式,提高台灣海岸複雜邊界或陡變地形之計算精度,並針對荷蘭 SWAN 模式加以改良,使程式更能模擬複雜的水理特性。所發展模式應用於 12 個國家,如德國北海(North sea),義大利威尼斯潟湖 (Vinice Lagoon)及美國東部海岸等,獲得高度評價。培養德國 Technical Universität Darmstadt 博士一人,澳洲 Swinburne University of Technology 一人。近二年已將 WWM 改為第三版,增加折繞射和反射功能,並考慮陡變地形與透水底床影響,增加風場解析度,同時使用調適網格(adaptive model)計算改良速度和預報效率,應用於德國北海海況預測,成果刊登於 Royal Society Series A 等頂尖期刊,專利技轉美國工程兵團(U.S. Army Corps.)改為SHELF模式。WWM模式亦成功結合集水區河川水文模式。整合之模式已應用於台灣全島沿海地區海岸溢淹模擬研究,考量氣候變遷影響下,分析不同頻率年越波量與暴潮影響海岸溢淹範圍,及繪製海岸脆弱度風險地圖等。

楊智傑老師為本中心之優秀年輕研究學者,專長跨足水利與海洋工程及海洋與大氣科學領域。近五年與本計畫相關具有代表性之學理創新、應用技術突破之研究成果,包含(A)高精度、平行計算全球海洋模式之發展與應用、(B)三維非靜水壓波浪模式之發展、(C)波浪水槽實驗、數據處理與理論分析基礎研究、(D)瘋狗浪生成機制與特性研究、與(E)人工智慧軟計算理論方法之改進與應用等五大面向。豐碩之研究成果(二十多篇SCI論文)多發表於頂尖國際期刊(如Coastal Engineering)。在績效指標方面,論文的引用次數共254次、H-index為11、i10-index為12。另外,依ResearchGate平台的統計,研究績效指標RG Score = 22.58。除基礎科學研究外,過去亦曾投入許多水利與海岸工程實務相關之研究,其中最重要的為海岸防護颱風暴潮相關研究。

陳正宗終身特聘教授為邊界元素法大師級研究學者,發表逾兩百篇(203) SCI論文分佈於七十餘種SCI期刊並被超過千餘篇(1607)論文引用過。陳教授2011年獲第55屆教育部學術獎(工科)與華人計算力學會士獎。連續三次獲得國科會傑出研究獎(1999-2012)及第一屆吳大猷先生紀念獎(2002-2005)並獲聘A級計畫主持人(2005-2007)、國科會傑出學者與兩期科技部特約計畫。根據ISI Web of Science統計,陳正宗終身特聘教授為二十一世紀世界邊界元素法研究學者 Top 10。陳教授將協助本中心數值模式精度與效率關鍵技術之提升。

本中心合作研究教授蔡加正(國立高雄海洋科技大學教授),長期從事科學計算之研究工作。近十年每年平均發表論文五篇以上,定期參加國際研討會分享研究成果,並學習最新知識。蔡老師領導之台灣、紐西蘭、美國跨國團隊所發表的論文,發表在海洋工程最頂尖的實務型期刊Coastal Engineering,十天的颶風波浪預報只需要三小時即可完成。未來模式改良,可以符合海洋模式之需求。

在離岸風電方面,許泰文教授在第一期國家行能源計畫為「海事工程施工與運維」總計畫計主持人(2011-2013);第二期為總計畫辦公室能源與橋接溝通小組召集人(2013-2018);科技部工程司海洋工程學門召集人(2013-2016);行政院能源辦公室離岸風電之副召集人(2016-2018)。許教授同時協助國內外開發商完成離岸風電對地形變遷之環評評報告,熟悉離岸風電與海洋能工程關鍵技術與政策問題。簡連貴教授為現任國立臺灣海洋大學河海工程學系教授暨近海防災中心主任,中華民國海洋及水下技術協會秘書長。簡教授具備防災科技、GIS 技術應用、河海工程、環境風險評估與管理、國土規劃土地利用研究專長。曾擔任環保署第九、十屆環境影響評估審查委員會委員,目前並擔任代表台灣大地工程學會(CTGS)為member of ISSMGE TC209 (Offshore Geotechnics),國際海洋及極地工程學會技術委員會委員(ISOPE, TPC)。執行科技部能源國家型科技計畫離岸風力主軸計畫-B5先導型離岸風電場海事工程規劃之研究(1/2-2/2,2011-2012)、「離岸式風力發電海事工程規劃設計與施工規範之研究(I)」-(2013-2014)與行政院原子能委員會核能研究所:離岸風機支撐結構基礎工程設計技術開發委託研究(2014)。

在海洋能研究方面,立上實業有限公司從事風鼓式海浪發電設備的相關研究,先後取得美國、台灣、中華民國等10 項風鼓式海浪發電發明專利,已完成成大水工所大尺度試驗,於2005 年取得經濟部 SBIR (Phase1) 的先期研發補助、印證其可行性,並於2006年取得為期兩年(Phase2)的研究開發研究補助專案。翁文凱教授從2011到2017年執行工業技術研究院、台灣國際造船股份有限公司、科技部等波浪發電機組、儲能系統、錨碇之相關研究,並研發固定點擊式波力發電機獲得中華民國之專利。柯永澤教授在第一期國家型能源計畫研發第一代 5 KW 潮流發電機,並在海大外海完成測試。2013 年在經濟部能專計畫補助下,發展第二代倒罩式海流發電機,該發電機獲得美國、歐盟與中華民國專利,2016 年於海大空蝕水槽完成單罩式海流發電機發電效率測試。

在流域防災部分,李光敦特聘教授建立適用於無紀錄集水區之降雨逕流模式,發展數值高程模式與地理資訊系統,以及進行土石流預警與河道泥砂運移。上述研究早期係由國科會與農委會提供經費,所進行的基礎研究計畫案,曾先後與不同國家學者進行合作研究。而後研究成果漸趨成熟,於是推廣應用於水利署、營建署與台電公司所管轄集水區的規劃設計工作;並曾利用相關技術,多次協助法院、檢察署以及其它政府機關進行災害鑑定工作。李教授發展適用於無流量紀錄地區的運動波-地貌瞬時單位歷線模式,目前已有12個國家用以推求洪水時期之預警作業。

海大河海工程學系黃偉柏助理教授,主要專長為海洋工程、海岸地形變遷機制分析評估、颱風波浪及暴潮分析、海岸環境營造、海事工程規劃設計及港灣工程設計規劃等工程實務經驗。過去曾受政府委託辦理與本計畫性質相關之工作包括經濟部水利署「台南海岸侵蝕原因及防護設施改善對策研究(八掌溪口至曾文溪口)」、「一般性海堤禦潮功能檢討」以及「海岸開發對防護設施之影響及補償措施研究」。

魏志強老師鑽研諸多巨量資料理論和技術,包括:雲端運算、機器學習、資料探勘、人工智慧、平行運算、資料庫模型等。這些技術可從資料中挖掘某種趨勢、特徵或相關性,作為處理大量資訊的輔助工具。近年研究議題為颱風海氣象預測、大氣及海洋科學、衛星遙測、水資源分析、氣候變遷等,目前有四十多篇SCI期刊發表在相關研究上。