第一章 緒論（摘錄）
1. 海洋科學的範疇
根據統計，90%的國際貨運走海路、全球暖化增加的熱量被海洋吸收掉了90%、地球上50%的氧氣是海裡浮游植物行光合作用產生的、總人口數裡44%的人住在距離海岸150公里以內的陸地http://www.whoi.edu/），所有人的生活都跟海洋直接或間接相關，海洋對人類的重要毋庸置疑。事實上，95%的海洋尚未被好好地探索過，海洋科學就是一門研究海洋各種性質、現象及其動力機制，進而帶領我們了解海洋的科學，屬於地球科學研究範疇，包括大氣圈、水圈（海洋圈）、冰圈、生物圈及岩石圈研究的一環。海洋覆蓋著地球表面大約71%的面積，海洋的平均深度將近4,000公尺，所有發生在海洋圈的各種自然現象，都是海洋科學的研究對象。不僅如此，海洋圈與大氣圈、冰圈、生物圈與岩石圈都有密切的交互作用與反饋過程，海洋亦是生命的發源地，海洋中孕育著數量龐大、種類繁多的生物，這些也都是海洋科學研究的課題。因此，海洋科學是跨領域的學門，它包含不同領域的背景知識，運用不同領域的研究方法，去探索海洋的各種現象，研究內容包括海洋中的物理、化學、地質、生物等自然現象和過程的基礎研究，也包括海洋資源探勘、開發利用、永續發展等應用層面與策略的研究，近年來為減緩人為排放二氧化碳所製造出來的氣候變遷議題和化石燃料日益枯竭帶來的衝擊，海洋再生能源（如：潮汐位能、潮流與洋流動能）的開發更是各國爭相研究的重點。海洋科學可說是一門牽涉廣泛的科學，基本上與物理學、化學、地質學、大氣科學、生物學、土木工程、機械工程與電機通訊工程等都相關，有關海洋資源利用和環境管理的部分，甚至還與環境科學、經濟學、管理科學和法學等有關。為了歸納複雜的相關領域，海洋科學大致上區分為物理海洋、海洋化學、海洋地質及海洋生物等四個次領域，相關的學科分別依屬性納入這四個次領域。
物理海洋學（Physical Oceanography）主要研究海洋的物理現象、過程和機制，它的研究內容包括：（1）海水的物理性質，如海水的溫度、密度、鹽度、熱傳導，以及聲、光、電、磁學特性等；（2）海水的運動，包括波浪、潮汐、潮流、內波、紊流、風驅海流、密度流和大洋環流系統等；（3）海洋與大氣交互作用，主要為海洋與大氣之間的熱量、水量和動量交換。
海洋化學（Marine Chemistry）又稱為化學海洋學（Chemical Oceanography），主要研究海水的化學成分、分布及動態過程，包括海洋中有機與無機物質的組成、分析技術、分布特性、動力機制，以及環境汙染、環境保護，化學資源探勘與開發利用等問題，也包括根據海洋化學成分的時空分布與變異，藉以研究海洋運動等，都是海洋化學的研究課題。
地質海洋學（Geological Oceanography）是以地球物理學、地球化學、沉積學和古生物學等方法研究固態地球，依不同的空間研究尺度，討論的主體為海床、近岸地區以及地球整體的時空演化機制。在第二次世界大戰後數年間，地質海洋學的研究提供了海底擴張學說和板塊構造理論的關鍵證據，隨之而後的深海鑽探計畫開啟了古海洋的研究議題。近年來水下地形地貌、海床地質構造、沉積物輸送、海域礦產、海域地質災害等等，為地質海洋重要的探測項目，除了研究水層下的岩石物質活動，海域地形的探測結果可用於船艦航行的航道規劃以及海域國土的界定，而海床富集的金屬礦產以及海域油氣的開發不斷，促進深海探測技術的進步，也嚴重影響人類社會的經濟活動。在研究與教學上，又可以依學科屬性大致分成海洋地質學（Marine Geology），研究海底地質與地形、古海洋環境、海底地層結構、動力機制、海洋沉積物及海底礦物資源等，以及海洋地球物理（Marine Geophysics），研究岩石圈構造與地幔動力、板塊互動與變形的物理過程、地體構造、地磁與重力分布等。
海洋生物學（Marine Biology）或生物海洋學（Biological Oceanography）研究海洋生物的各種生命現象（生殖、成長、覓食、寄生、共生、行為等）、族群及群聚生態特性，及其與海洋環境（溫度、鹽度、日光、營養等）的關係等。在應用方面，包括漁業資源管理、水產養殖、疾病防治、海洋生物資源利用（食物、藥物、工業原料、休閒遊憩）及保育等，都是研究對象。也包括利用海洋生物的分布研究海洋水平與垂直運動者。
近年來，隨著科學技術的發展，傳統海洋科學四大領域的分界已經逐漸模糊，並且朝向跨領域整合的方向演進；另一方面，許多新興領域也逐漸浮現，呈現研究主題多元化的現象。尤其在因應全球氣候變遷衝擊，以及日益高漲的能源需求之下，海洋科學普遍受到更多重視，新的研究領域持續擴展，使海洋科學呈現出不同於往昔的面貌，邁入新的紀元。例如近年發展出來的生態系統海洋學（Ecosystem Oceanography），即是一門跨領域了解生態系統如何運作的海洋學，研究目標在於明瞭長期的全球變遷對海洋可能帶來的衝擊與預測海洋生態系統之動態。
綜合而言，海洋科學是跨領域的科學，也是橫跨多重的時間和空間尺度的科學。在空間尺度上，從奈米或微米級的分子、離子、微量元素、病毒、海洋細菌、分子擴散等，到以公分或公尺計的生物個體、紊流現象等，乃至以公里計的河口、小灣，甚至是以數百或數千公里計的海洋環流系統等，都屬於海洋科學的範疇。在時間尺度上，從極短暫的反應或變化，到日夜週期、月週期、潮汐週期、季節週期、年週期或更長的週期，甚至是以百萬或千萬年計的地層或沉積物層序等，也都屬於海洋科學研究的範疇。由此可見，海洋科學橫跨的時空尺度非常寬廣，而不同尺度的海洋現象和動力機制往往大不相同，因此在進行科學研究和議題討論時，首先應了解所探討的空間及時間尺度落在哪個範疇，在該時空尺度下有哪些可能的驅動力和機制，如此在討論時才有共同的基礎，以免發生時空錯置的現象。
2. 臺灣海洋科學研究歷程
臺灣四面環海，海洋與臺灣民眾的生活息息相關，尤其在陸地資源十分有限的環境中，了解周遭的海洋環境及其所蘊藏的資源，是海島國家發展的趨向。然而，海洋科學探測往往需要投入大量資金、技術與人力，必須依靠國力作後盾，因此在國力不夠強盛及科學技術尚不發達的年代，實無力投入海洋科學研究。
臺灣在1895∼1945年的日本殖民統治時期，日本將臺灣當作支持本國發展的後盾，同時是日本向南方發展的基地，主要政策為從臺灣擷取資源及物產，其中漁業及水產即為重點資源之一，日本臺灣總督府於1909年建造凌海丸試驗船從事臺灣附近海域的漁業資源調查，並於1929年成立「台灣總督府水產試驗所」（現今行政院農業部水產試驗所之前身），對於臺灣海域的水產資源調查和漁業研究奠定了一些初步基礎。
第二次世界大戰之後，國民政府遷臺之初（1945∼1960年間），民生凋敝、百廢待興，實無力進行海洋探測研究。在1962∼1963年間，政府有鑑於臺灣許多問題皆與海洋有密切關係，尤其是北太平洋暖流「黑潮」流經臺灣東部沿海一帶，對氣候及民生皆有重大影響，於是開始推動臺灣近海水文及生物資源調查；1964年，中美科學合作委員會成立之後，對於臺灣海洋科學探測的推動相當注重，促成臺灣科學家於1965年起參加聯合國教科文組織（The United Nations Educational, Scientific and Cultural Organisation，縮寫UNESCO）所主辦的國際科學合作黑潮探測計畫，並以臺灣大學朱祖佑教授為領銜代表。1966 年春，美國海洋學家華倫博士（Dr. I. E. Warren）及施坦巴赫博士（Dr. H. B. Steinbach）應中美科學合作委員會的邀請來華訪問。二位學者考察結果，建議我國政府設立海洋研究機構，教育部交由國立臺灣大學籌辦。1968年，吳大猷先生領導的行政院科學發展指導委員會（後改名為行政院國家科學委員會，簡稱「國科會」，又於2014年3月3日升格為科技部）發展計畫中，將海洋科學列為重點計畫之一，並撥發經費給臺灣大學作為海洋研究所的建築費用，於是促成我國首座海洋科學研究機構設立。其後，隨著臺灣社會和經濟發展，教育和研究的需求，海洋科學相關的教學研究機構相繼設立，以至於形成今日的規模。在此同時，海洋科學研究的必須設備—海洋研究船也與時俱進，從早期「九連號」到2012年啟用的「海研五號」（不幸於2014年沉沒於澎湖海域），分別在不同時期擔負推動臺灣海洋科學研究的任務。
綜合上述，我國自1960∼2010年代以來，具有將近六十年的海洋研究與發展，各時期的重要里程碑大致可從參與聯合國教科文組織主導的CSK探測算起，歷經退出聯合國、人才青黃不接的艱苦歲月，接著海洋研究人才在歐美國家學成後陸續返國，開創出我國海洋研究的新契機，到這三十年來，國內陸續開展海洋整合研究如：「黑潮邊緣交換過程研究」（簡稱KEEP）、「臺灣海峽即時預報」（TSNOW）、「南海時間序列觀測」（SEATS）、「東海長期觀測與研究」（LORECS）、「黑潮流量及變異觀測」（OKTV）計畫等；另方面也積極參與國際合作計畫如：「世界海洋環流實驗」（簡稱WOCE）、「南海季風實驗」（SCSMEX）、「亞洲海域國際聲學實驗」（ASIAEX）、「南海內波實驗」（IWISE）、「西北太平洋颱風觀測實驗」（ITOP）、「黑潮與民答那峨海流緣起」（OKMC）等，使我國海洋科學研究一點一滴邁入輝煌歲月。