突破極限追求卓越沈川洲副教授全球氣候及環境變遷研究重大進展

今年榮獲國科會傑出研究獎的地質系副教授沈川洲，於本校任教以來，參與超過四十件包括國科會以及國際的研究計畫，合作夥伴遍及全球美國、英國、匈牙利、巴西、澳洲、日本、越南、菲律賓、土耳其等等。近年來在全球氣候及環境變遷研究上已有重大進展，最重要的成果是突破定年方法的極限及其在南亞地震、亞洲季風及古海嘯等應用。

地質界用來測量標本年代的鈾釷定年法，歷史已超過五十年，過去此定年技術的極限精準度為 ±3年，1980年代以來一直沒有進一步的發展，也限制了許多前緣研究的可能性。沈老師實驗室為了突破這個極限，從根本做起，發展新的同位素測量方法(Chem Geol, 2002, v185, 165)，並徹底改善化學實驗流程；同時對於採集自臺灣墾丁國家公園、南海、太平洋、和印度洋等的現生珊瑚及化石進行分析，以了解標本中的釷元素及同位素在時間與空間上的變化關係；前前後後總共花了超過六年時間，終於突破極限。一般數百年的年輕珊瑚，定年精準度便可達到 ±1年或更好(GCA, 2008, v72, 4201)；此成果是定年上的重大躍進，技術獨步國際；2002年發表的儀器分析方法受到國際上的極大重視，引用次數已超過100次。

此高精準定年技術已應用於蘇門答臘地震週期、氣候變遷、古海嘯及探索地球生命初期的生物演化等研究，部分應用課題摘錄如下：(1) 利用發展成功的定年技術及分析珊瑚表面形貌工作，完整重建過去七個世紀蘇門答臘明達威群島的超級地震週期(Science, 2008, v322, 1674)；其模式為，約兩百年會有一個規模8附近的大地震群出現，持續約數十年；在大地震群的最後，會由一個規模8-9超級巨震，將累積了兩個世紀的能量完全釋放；本研究象徵著一個全新地震學的開始。(2) 利用南京葫蘆洞裡的石筍及高精度的鈾釷定年，完整重建過去一萬一千至七萬五千年高解析度之亞洲季風紀錄(Science, 2001, v294, 2345)；此成果已被引用超過450次。我們發現，亞洲季風主要受到日照強弱而變化，百年至千年尺度的變動，則受北半球高緯度氣候所控制。此發現，在全球變遷及古環境領域開啟新的研究方向。(3) 重建巴西熱帶雨林過去二十一萬年的消長紀錄中，我們發現雨林面積變化，主要受到間熱帶輻合帶，在赤道及熱帶隨軌道力週期擺盪而影響(Nature, 2004, v432, 740)。此成果引領後續許多科學家，投入間熱帶輻合帶擺盪造成不同區域氣候變化的研究，本成果已被引用超過120次。(4) 位於太平洋通加島上，散落著世界上最大珊瑚礁漂石群，最大一塊重達1600公噸；如何將此沉重的珊瑚礁，從海面下推升到陸地上一直是地球科學界百年來未解的謎。定年結果發現，這些珊瑚礁形成於12-13萬年；我們推估，這些珊瑚礁應該是在12萬年前或七八千年前，於一次規模超過2004年南亞大海嘯的超級海嘯，將海岸邊的珊瑚礁推至內地；對於古海嘯研究而言，是歷史性的一大發現(Geology, 2009, v37, 131)。