加 入 「 次 層 模 式 」(Sub-Layer Submodel;SLS), 以 更 高 的 垂 直 方 向 解 析 度 解 析近 地 層 空 氣 污 染 物 的 問 題 ; 並 利 用 「 嵌 套 技 術 」(Nesting techniques) 解 析 水 平 方向 都 市 尺 度 的 局 部 空 氣 品 質 現 象 。 因 此 ,TAQM 模 擬 範 圍 可 大 至 數 千 公 里 , 亦 可小 至 十 數 公 里 , 應 用 上 的 彈 性 相 當 大 。TAQM 針 對 模 式 化 學 機 制 中 每 個 物 種 , 解 其 在 每 個 網 格 的 質 量 守 恆 方 程 式 :∂c∂c∂c= −∇ ⋅ ( vc)+ ∇ ⋅ ( ke∇c)+ Pchem− Lchem+ E + ( ) cloud + ( ) dry (5-1)∂t∂t∂t其 中 c 為 所 模 擬 大 氣 中 某 物 種 之 濃 度 ;v 為 三 維 的 速 度 向 量 ; ke 為 紊 流 擴散 係 數 (eddy diffusivity); P chem 與 L chem 為 大 氣 氣 相 化 學 的 反 應 生 成 與 消 耗 速 率 ;∂c ∂cE 為 污 染 源 排 放 污 染 物 之 速 率 ; ( ) cloud 為 雲 效 應 所 造 成 的 濃 度 變 化 率 ; ( ) dry∂ t∂ t為 地 表 沉 降 所 造 成 的 濃 度 變 化 率 。 以 下 簡 介 TAQM 一 般 技 術 概 要 、 各 項 物 理 與化 學 程 序 、 以 及 數 值 處 理 方 式 :5.1.3.1. 座 標 系 統TAQM 為 三 維 的 模 式 , 水 平 為 卡 氏 直 角 座 標 系 統 , 由 於 TAQM 可 處 理 區 域性 的 空 氣 品 質 問 題 , 所 以 將 實 際 的 地 理 狀 況 投 影 在 地 圖 平 面 上 的 技 術 相 當 重 要 ,TAQM 採 用 的 投 影 方 式 屬 於 藍 伯 特 保 角 投 影 (Lambert comformal projection), 此投 影 法 非 常 適 合 中 緯 度 地 區 , 投 影 所 產 生 的 地 理 輪 廓 變 形 較 少 。TAQM 垂 直 座 標 採 用 非 靜 力 平 衡 (non-hydrostatic) 的 σ- 座 標 系 統 , 此 座 標系 統 最 大 的 好 處 是 垂 直 座 標 實 際 上 隨 地 形 高 度 而 變 化 , 但 在 程 式 編 寫 時 可 以 視 為固 定 高 度 的 垂 直 座 標 , 利 於 程 式 的 編 寫 。5.1.3.2 模 式 垂 直 方 向 解 析TAQM 一 般 在 處 理 區 域 性 的 空 氣 污 染 問 題 時 , 從 地 面 對 流 層 頂 將 整 個 對 流層 ( 約 12 km 高 ) 分 成 15 層 , 愈 接 近 地 面 格 點 愈 細 , 第 一 層 地 面 層 厚 度 約 70 公尺 , 以 上 慢 慢 增 加 其 厚 度 , 第 一 層 70 公 尺 的 解 析 度 對 一 般 區 域 性 空 氣 品 質 的 模擬 已 足 夠 。 對 都 市 尺 度 的 空 氣 品 質 模 擬 ,TAQM 將 第 一 層 再 細 分 為 3 層 次 層(Sub-layer), 第 一 次 層 約 10 公 尺 , 第 二 次 層 約 25 公 尺 , 第 三 次 層 約 35 公 尺 ,這 樣 的 解 析 度 以 足 以 滿 足 都 市 尺 度 空 氣 品 質 模 擬 的 需 求 , 也 提 高 了 TAQM 模 擬的 準 確 性 。 次 層 模 式 的 使 用 可 經 由 使 用 者 介 面 選 擇 是 否 進 行 次 層 模 式 模 擬 。30
5.1.3.3. 模 式 水 平 方 向 解 析TAQM 一 般 在 處 理 區 域 性 空 氣 品 質 問 題 時 , 模 擬 範 圍 可 大 至 數 千 公 里 , 配合 的 網 格 大 小 可 達 數 十 公 里 ; 模 擬 範 圍 亦 可 小 至 數 十 公 里 , 配 合 的 網 格 大 小 可 小至 1 公 里 , 此 端 視 模 擬 的 範 圍 與 要 求 之 解 析 度 而 定 。 由 於 TAQM 的 建 立 將 其 應用 範 圍 定 位 在 區 域 性 及 都 市 尺 度 的 空 氣 品 質 模 擬 , 模 式 中 部 份 參 數 的 選 取 亦 根 據此 一 尺 度 , 所 以 太 大 或 太 小 範 圍 的 模 擬 皆 不 適 用 , 一 般 我 們 建 議 模 擬 範 圍 的 尺 度超 過 數 千 公 里 時 , 可 採 用 全 球 模 式 來 模 擬 , 模 擬 網 格 格 點 在 一 公 里 以 下 時 , 應 採用 其 他 適 當 規 模 的 模 式 來 模 擬 。為 達 到 高 精 確 度 、 高 準 確 度 的 模 擬 結 果 ,TAQM 亦 加 入 了 嵌 套 技 術 的 模 擬功 能 , 模 擬 時 可 先 進 行 大 範 圍 的 模 擬 , 之 後 將 局 部 細 網 格 套 疊 在 大 網 格 之 內 , 由大 網 格 模 擬 結 果 提 供 逐 時 的 資 料 供 作 小 網 格 模 擬 時 的 邊 界 條 件 , 如 此 可 將 大 範 圍地 區 的 影 響 引 入 , 而 解 析 非 常 精 細 的 局 部 現 象 。TAQM 目 前 嵌 套 技 術 網 格 套 疊 的 設 計 比 例 為 1:3, 套 疊 的 層 數 依 實 際 需 要而 定 , 例 如 網 格 大 小 27 公 里 時 , 配 合 水 平 50 ×50 格 點 的 解 析 , 可 探 討 東 亞 地 區的 空 氣 污 染 物 傳 輸 現 象 , 套 疊 一 層 後 , 網 格 大 小 為 9 公 里 , 配 合 37 ×61 的 格 點解 析 , 可 探 討 台 灣 附 近 地 區 的 空 氣 品 質 現 象 ; 再 套 疊 一 層 , 網 格 大 小 為 3 公 里 ,配 合 49 ×49 的 格 點 解 析 , 可 探 討 台 灣 北 部 、 中 部 或 南 部 地 區 的 空 氣 品 質 情 況 ,若 再 更 進 一 步 的 套 疊 , 網 格 大 小 為 1 公 里 , 配 合 31 ×31 的 格 點 , 足 可 解 析 台 灣各 縣 市 細 部 的 空 氣 品 質 問 題 。5.1.3.4. 模 擬 時 間 步 階 與 輸 出 時 間 步 階TAQM 目 前 設 計 的 計 算 全 時 間 步 階 長 度 為 5 分 鐘 , 亦 即 所 有 的 物 理 與 化 學程 序 每 5 分 鐘 模 擬 時 間 完 成 一 次 時 間 的 進 程 。 化 學 程 序 的 次 時 間 步 階 則 設 定 為2.5 分 鐘 , 亦 即 每 全 時 間 步 階 內 進 行 2 次 化 學 程 序 的 計 算 , 基 本 上 這 些 時 間 步 階皆 可 調 整 , 全 時 間 步 階 可 於 使 用 者 操 作 介 面 中 修 改 , 化 學 次 時 間 步 階 則 必 須 於 程式 中 修 改 , 全 時 間 步 階 不 得 小 於 化 學 次 時 間 步 階 , 所 以 在 目 前 的 設 計 下 ,2.5 分鐘 為 全 時 間 步 階 的 最 小 值 。 經 過 測 試 ,5 分 鐘 的 全 時 間 步 階 與 2.5 分 鐘 的 化 學 次時 間 步 階 為 考 量 計 算 精 度 與 計 算 時 間 下 較 佳 的 選 擇 。至 於 輸 出 時 間 步 階 , 則 為 考 量 計 算 機 儲 存 容 量 的 選 項 , 一 般 設 定 為 每 小 時模 擬 時 間 輸 出 一 次 , 基 本 上 , 若 全 時 間 步 階 設 定 為 5 分 鐘 , 理 論 上 可 以 每 5 分 鐘模 擬 時 間 即 輸 出 一 次 , 但 在 一 般 情 況 下 , 如 此 的 輸 出 資 料 將 會 非 常 龐 大 , 以 一 5天 模 擬 時 間 的 案 例 為 例 , 若 水 平 格 點 數 為 60 ×60, 基 本 輸 出 資 料 所 需 的 空 間 為1000 百 萬 位 元 組 (1000MB), 所 以 在 設 定 以 上 的 時 間 步 階 時 , 必 須 考 慮 到 計 算機 的 能 力 與 所 需 的 精 度 。31
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此 現 象 可 能 與 鋒 面 過
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域 以 北 。 相 較 於 3 月 1
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NAQPMS 18 日 08L 19 日 20L 中
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濃 度 , 因 此 為 漏 報 ;NAQP
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台 灣 東 方 海 面 , 台 灣
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爾 湖 西 方 , 中 心 環 流
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花 蓮 測 站 ( 圖 A.8.8e) 與
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表 A.8:TAQM、NAQPMS 模 式 比
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花 蓮 站 觀 測 值 和 TAQM
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1. 本 計 畫 建 立 即 時 (rea
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B-4答 覆 : 目 前 模 式 未
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答 覆 : 根 據 教 育 部 訂