課程資訊
課程名稱
地球系統科學概論
Introduction to Earth System Science 
開課學期
105-2 
授課對象
學程  地球系統科學學程  
授課教師
陳維婷 
課號
AtmSci1004 
課程識別碼
209 10120 
班次
 
學分
3.0 
全/半年
半年 
必/選修
選修 
上課時間
星期二2(9:10~10:00)星期三6,7(13:20~15:10) 
上課地點
大氣B105大氣B105 
備註
與王珮玲合開
總人數上限:47人 
Ceiba 課程網頁
http://ceiba.ntu.edu.tw/1052AtmSci1004_ 
課程簡介影片
 
核心能力關聯
核心能力與課程規劃關聯圖
課程大綱
為確保您我的權利,請尊重智慧財產權及不得非法影印
課程概述

在地球46億年的歷史中,這顆固態行星與表面的大氣、海洋、生物彼此影響、持續改變,透過不同時空尺度的互動,共同演化出複雜又具有精巧平衡的「地球系統」。近萬年來溫和的氣候環境孕育出豐富蓬勃的人類文明,而人為活動也逐漸成為形塑地球環境的一個重要因素,繼續這段漫長的共同演化之路。

本課程介紹地球系統的基本運作、子系統之間的交互作用、地球環境的過去、現在與未來、以及當前人類活動與地球環境互動的關鍵議題,主要涵蓋下列主題:
Global Change
Daisyworld: An Introduction to Systems
Global Energy Balance: The Greenhouse Effect
The Atmospheric Circulation System
The Circulation of the Oceans
Circulation of the Solid Earth: Plate Tectonics
Recycling of the Elements
Focus on the Biota
Origin of Earth and of Life
Effects of Life on the Atmosphere: The Rise of Oxygen and Ozone
Long-term Climate Regulation
Pleistocence Glaciations
Global Warming: Recent and Future Climate, Impacts, Adaptation, and Mitigation 

課程目標
經由講課、觀賞影片、專題演講、小組討論與課後閱讀等多元學習方式,讓學生了解地球系統的基本架構與子系統間的交互作用,培養學生以系統觀念剖析地球上各種現象的能力 
課程要求
1.每週作業(約10份):作業嚴禁抄襲,抄襲者與被抄襲者該次成績以零分計算。
2.期中考(2次)、期末考
3.請依據課程大綱及進度,每週預習授課內容。每週隨堂考:前一章的基本概念(每章的chapter summary)與該章專有名詞(key terms)解釋。
 
預期每週課後學習時數
 
Office Hours
 
參考書目
延伸閱讀
Chapter 1
• IPCC, 2013: Summary for Policymakers. In: Climate Change 2013: The Physical
Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of
the Intergovernmental Panel on Climate Change [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K.
Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P.M.
Midgley (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New
York, NY, USA (http://ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar5/wg1/WG1AR5_SPM_FINAL.pdf).
Chapter 2
• Levins, R. 1974. The qualitative analysis of partially specified systems.
Annals of the New York Academy of Sciences 231:123-38.
• Saunders, P. T. 1994. Evolution without natural selection: Further
implications of the Daisyworld parable. Journal of Theoretical Biology 166:365-73.
Chapter 5
• Rahmstorf, S. 2003. Thermohaline circulation–The current climate. Nature 421:699.
• Wunsch, C. 2002. What is the thermohaline circulation? Science 298:1179-81.
Chapter 7
• Tarbuck, E. J., F. K. Lutgens, D. Tasa. 2007. Earth: An introduction to
physical geology. 9th ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall.
• Wegener, A. 1924. The origins of the continents and ocean basins. London:
Metheune.
Advanced
• Kearey, P., K. A. Klepeis, and F. J. Vine. 2009. Global tectonics. 3rd ed.
Oxford: Wiley-Blackwell.
Chapter 8
• Mackenzie, F. T. 1995. Biogeochemistry. In Encyclopedia of environmental
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Advanced
• Hanson, R. B., H. W. Ducklow, and J. G. Field. 2000. The changing ocean carbon
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• Post, W. M., T.-H. Peng, and W. R. Emanuel. 1990. The global carbon cycle.
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• Wigley, T. M. L., and D. W. Schimel. 2000. The carbon cycle. Cambridge:
Cambridge University Press.
Chapter 9
• Bradbury, I. K. 1998. The biosphere. 2nd ed. New York: Wiley.
• Wilson, E. O. 1992. The diversity of life. New York: Norton.
Advanced
• Volk, T. 1998. Gaia’s body. New York: Copernicus (Springer-Verlag).
• Westbroek, P. 1991. Life as a geological force: Dynamics of the Earth. New
York: Norton.
Chapter 10
• Lovelock, J. E. 1988. The ages of Gaia: A biography of our living Earth. New
York: Norton.
• Lunine, J. 1999. Earth: Evolution of a habitable world. Cambridge: Cambridge
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Advanced
• Brack, A. 1998. The chemical origins of life: Assembling the pieces of the
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• Sullivan, W. T. III, and J. A. Baross. 2007. Planets and life: The emerging
science of astrobiology. Cambridge: Cambridge University Press.
• Wong. J. T.-F., and A. Lazcano, eds. 2008. Prebiotic evolution and
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Chapter 11
• Cloud, P. 1988. Oasis in space: Earth history from the beginning. New York:
Norton.
Advanced
• Canfield, D. E. 2005. The early history of atmospheric oxygen: Homage to
Robert M. Garrels. Annual Review of the Earth and Planetary Sciences 33:1-36.
• Catling, D., and J. F. Kasting. 2007. Planetary atmospheres and life. In
Planets and life: The emerging science of astrobiology, ed. W. T. Sullivan III
and J. A. Baross, 81-116. Cambridge: Cambridge University Press.
Chapter 12
• Gribbin, J. 1990. Hothouse Earth: The greenhouse effect and Gaia. New York:
Grove Weidenfeld.
• Lovelock, J. E. 1988. The ages of Gaia: A biography of our living Earth. New
York: Norton.
Advanced
• Crowley, T. J., and G. R. North. 1991. Paleoclimatology. New York: Oxford
University Press.
• Haqq-Misra, J. D., S. D. Domagal-Goldman, P. J. Kasting, and F. J. F. Kasting.
2008. A revised, hazy methane greenhouse for the early Earth. Astrobiology, v.
8, pp. 1127-1137.
Chapter 14
• Alley, R. B. 2000. The two-mile time machine: Ice cores, abrupt climate
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• Broecker. W. S. 1995. Chaotic Climate. Scientific American, November 1995, pp.
62-68.
• Broecker, W. S., and G. H. Denton. 1990. What drives glacial cycles?
Scientific American, January 1990, pp. 48-56.
Advanced
• Berger, A. 1995. Modeling the response of the climate system to astronomical
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Survey of Climatology. Amsterdam: Elsevier Science.
• Imbrie, J. et al. 1992, 1993. On the structure and origin of major glaciations
cycles, Parts 1 and 2. Paleoceanography 7:701-738, and 8:699-735.
• Kump, L., and Lovelock. 1995. The geophysiology of climate. In Future climates
of the world, ed. A. Henderson-Sellers, World Survey of Climatology. Amsterdam:
Elsevier Science.
• Liu, H.-S. 1995. A new view on the driving mechanism of Milankovitch
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Chapter 15-16
• IPCC, 2013: Chapters 2, 8, 11, 12. In: Climate Change 2013: The Physical
Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of
the Intergovernmental Panel on Climate Change [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K.
Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P.M.
Midgley (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New
York, NY, USA (http://ipcc.ch/report/ar5/wg1/).
• Archer, D. 2005. Fate of fossil fuel CO2 in geologic time. Journal of
Geophysical Research Oceans 110 (C9), C09505, doi:10.1029/2004JC002625.

一般參考書目
• Lovelock, J. 1995. Gaia, a new look at life on Earth. Oxford: Oxford
University Press.
• Lovelock, J. 1991. Healing Gaia: Practical medicine for the planet. New York:
Harmony Books.
• Milsum, J. H. 1968. Positive feedback: A general systems approach to
positive/negative feedback and mutual causality. New York: Pergamon Press.
• Robinson, P. J., and A. Henderson-Sellers. 1999. Contemporary climatology. 2nd
ed. Harlow: Longman.
• Hartmann, D. L. 1994. Global physical climatology. San Diego: Academic Press.
• Open University. 1989. Ocean circulation. Oxford: Pergamon Press.
• Perry, A. H. and J.M. Walker. 1977. The ocean-atmosphere system. New York:
Longman.
• Archer, D. 2009. The long thaw: How humans are changing the next 100,000 years
of Earth’s climate. Princeton, NJ: Princeton University Press.
• Mann, M. E., and L. R. Kump. 2008. Dire predictions: Understanding global
warming. Upper Saddle River, NJ: Pearson Education.
• Philander, S. G. 1998. Is the temperature rising: The uncertain science of
global warming. Princeton, NJ: Princeton University Press.
• Schneider, S. H. 1997. Laboratory Earth: The planetary gamble we can’t afford
to lose. New York: Basic Books.
• Nordhaus, W. D. 2008. A question of balance: Weighting the options on global
warming policies (p. 234). New Haven, CT: Yale University Press.
• Stern, N. H. 2007. The economics of climate change: The Stern review (p. 692).
Cambridge: Cambridge University Press.
• Al Gore (2007), 不願面對的真相 (張瓊懿、欒欣譯)。臺北市:商周出版。(原著出版
年:2006)
• Wallace S. Broecker, Robert Kunzig (2008), 馴服暖化猛獸: CO2對抗記 (洪慧芳
譯)。 臺北市 : 時報文化。(原著出版於:2008)
• Mark Lynas (2010), 改變世界的6℃ (譚家瑜譯)。臺北市:天下雜誌。(原著出版於:2008)
• Stephen H. Schneider (1998), 地球實驗室 (劉貞譯)。臺北市:天下遠見。(原著出版
於:1997)
• James E. Lovelock (1994), 蓋婭, 大地之母 (金恆鑣譯)。臺北市 : 天下文化出版。
(原著出版於:2000)
• Brian Fagan (1999), 聖嬰與文明興衰 : 洪水、飢饉與帝王 (董更生譯)。臺北市 : 聯
經。(原著出版於:1998)
• Brian Fagan (2008), 歷史上的大暖化 : 讓蒙古帝國差點併吞歐洲,讓法國葡萄酒獨步全
球 (黃中憲譯)。新北市:野人文化出版。(原著出版於:2006)
• Brian Fagan (2006), 漫長的夏天 : 氣侯如何改變人類文明 (黃煜文譯)。臺北市:麥田
出版。(原著出版於:2004)
• Brian Fagan (2002), The little ice age: how climate made history, 1300-1850.
New York, NY : Basic Books.
• S. George Philander (2001), 地球發燒 (柳中明、林李耀、彭立新譯)。臺北市:新新
聞文化。(原著出版年:1998)
• Myron Arms (2001), 冰海奇航 (魏韻純譯)。臺北市:新新聞文化。(原著出版年:1998)
• Bjorn Lomborg (2008), 暖化?別鬧了! (嚴麗娟譯)。臺北市 : 博雅書屋。(原著出版
於:1998)
• Tim Flannery (2007), 是你,製造了天氣 : 全球暖化危機 (林雨蒨譯)。臺北市:高寶國
際。(原著出版年:2006)
• James Canton (2007), 超限未來10大趨勢 (杜默等譯)。臺北市:遠流。(原著出版年:2006)
• Jared Diamond (2006), 大崩壞 : 人類社會的明天? ( 廖月娟譯)。臺北市:時報文化。
(原著出版年:2005)
• Gale E. Christianson (2006), 發燒地球200年 (達娃譯)。新北市:野人文化出版。(原
著出版於:1999)
• Friedhelm Schwarz (2006), 氣候經濟學 : 影響全球4/5經濟活動的決定性因素 (范瑞薇
譯)。臺北市:臉譜。(原著出版於:2005)
• 洪致文 (2007),台灣氣象傳奇。台北市 : 玉山社。
• 田中達也 (2008),雲圖鑑 : 80種雲空景觀辨識入門。臺中市 : 晨星。(原著出版於:1998)
• Nico Stehr, Hans von Storch (2005), 氣候.天氣與人類 : 天氣和我們的生活 (李理
譯)。臺中市 : 晨星發行。(原著出版於:1999)
• Kerry Emanuel (2007), 颱風 (吳俊傑、金棣譯)。臺北市 : 天下遠見出版。(原著出版
於:2005)
• Gabrielle Walker (2008), 大氣 : 萬物的起源 (蔡承志譯)。臺北市 : 商周出版。(原
著出版於:2007)
• Gavin Pretor-Pinney (2008), 看雲趣 : 漫遊雲的科學、神話與趣聞 (黃靜雅譯)。臺北
市 : 遠流。(原著出版於:2007)
• Jan DeBlieu (2000), 風 : 改造大地、生命與歷史的空氣流動 (呂文慧譯)。臺北市 :
商業周刊出版。(原著出版於:1998)
• Thomas L. Friedman (2008), 世界又熱、又平、又擠 : 全球暖化、能源耗竭、人口爆炸
危機下的新經濟革命 (丘羽先等譯)。臺北市 : 天下遠見出版。(原著出版於:2008)
• Michael Crichton (2005), 恐懼之邦 (洪蘭譯)。臺北市 : 遠流。(原著出版於:2005)
• Peter D. Ward, Donald Brownlee (2007), 地球是孤獨的 : 從天文物理學、太空生物
學、行星科學探索生命誕生之謎 (方淑惠、余佳玲譯)。台北市 : 貓頭鷹出版。(原著出版
於:2000)
• 葉欣誠 (2006),地球暖化,怎麼辦? : 請看「京都議定書」的退燒妙方。臺北市:新自然
主義。
• 劉昭民 (1994),中國歷史上氣候之變遷。臺北市:臺灣商務。
• Fred Pearce (2008), 地球相簿:劇變的一百年 (黃中憲譯)。臺北市:貓頭鷹。(原著出
版年:2007)
 
指定閱讀
1.課堂投影片:Ceiba
2.The Earth System, 3rd Edition, by L. R. Kump, J. F. Kasting, R. G. Crane, Pearson Prentice Hall, New Jersey, 2010, 420PP. 
評量方式
(僅供參考)
 
No.
項目
百分比
說明
1. 
隨堂小考 
15% 
每週隨堂考:前一章的基本概念(每章的chapter summary)與該章專有名詞(key terms)解釋。 
2. 
第一次期中考 
15% 
4/12 (Ch1-2,7-11) 
3. 
第二次期中考 
15% 
5/17 (Ch2-5) 
4. 
期末考 
15% 
6/21 (Ch12, 14-16) 
5. 
作業 
40% 
作業嚴禁抄襲,抄襲者與被抄襲者該次成績以零分計算。 
 
課程進度
週次
日期
單元主題
第1週
02/21, 22  Introduction; Ch1 Global Change; Ch2 An Introduction to Systems 
第2週
02/28, 03/01  02/28 228紀念日(放假);
03/01 Ch7 Circulation of the Solid Earth 
第3週
03/07, 08  Ch8 Recycling of the Elements 
第4週
03/14, 15   Ch9 Focus on the Biota 
第5週
03/21, 22  Ch10 Origin of Earth and of Life 
第6週
03/28, 29  Ch11 Effects of Life on the Atmosphere 
第7週
04/04, 05  春假、溫書假 
第8週
04/11, 12  04/11 Review
04/12第一次期中考(Ch1-2, 7-11)
 
第9週
04/18, 19  Ch2 Daisyworld, Ch3 Global Energy Balance 
第10週
04/25, 26  Ch3 Global Energy Balance 
第11週
05/02, 03  Ch4 The Atmospheric Circulation System 
第12週
05/09, 10  Ch5 The Circulation of the Oceans 
第13週
05/16, 17  05/16 Review
05/17第二次期中考(Ch2-5) 
第14週
05/23, 24  Ch12 Long-term Climate Regulation 
第15週
05/30, 31  05/30 端午節(放假);
05/31 Ch14 Pleistocene Glaciations 
第16週
06/06, 07  Ch15 Global Warming I 
第17週
06/13, 14  Ch16 Global Warming II 
第18週
06/21  期末考(Ch12, 14-16)