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大陸沙塵暴氣象條件之分析與建立預警制度之研究 ... - 行政院環境保護署

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5.1.3.5. 控 制 方 程 式 數 值 解 演 算 法TAQM 中 所 考 慮 的 微 量 物 種 會 受 到 大 氣 傳 輸 、 排 放 源 、 沈 降 移 除 及 化 學 轉換 等 各 種 作 用 之 影 響 , 為 了 讓 模 式 計 算 結 果 之 準 確 度 及 運 算 效 率 最 佳 化 , 本 模 式採 用 了 運 算 子 分 割 方 法 , 每 一 種 化 學 及 物 理 過 程 皆 使 用 不 同 的 時 間 步 長 求 解 , 此時 間 步 階 的 長 度 將 由 各 個 過 程 的 特 性 決 定 , 而 其 重 複 計 算 累 計 的 時 間 則 會 等 於 全域 時 間 步 階 長 度 ( 若 無 另 外 註 明 皆 為 300 秒 )。5.1.3.6. 傳 輸 程 序TAQM 所 考 慮 的 傳 輸 程 序 包 括 水 平 方 向 的 傳 流 (advection), 水 平 方 向 的 渦流 擴 散 (eddy diffusion), 垂 直 方 向 的 對 流 混 合 , 垂 直 方 向 的 渦 流 擴 散 等 。 由 於數 值 擴 散 (numerical diffusion) 一 直 是 網 格 模 式 數 值 模 擬 上 的 一 個 問 題 , 為 解 決這 個 問 題 ,TAQM 水 平 方 向 的 傳 流 採 用 準 確 性 相 當 高 的 Bott 演 算 法 , 利 用 Bott法 可 將 數 值 擴 散 減 至 非 常 低 , 也 因 此 , 水 平 方 向 的 傳 輸 就 必 須 考 慮 在 水 平 方 向 的渦 流 擴 散 ; 由 於 仍 有 些 微 的 水 平 方 向 數 值 擴 散 的 問 題 , 所 以 水 平 方 向 渦 流 擴 散 的計 算 就 與 實 際 擴 散 和 數 值 擴 散 的 差 值 有 關 。 在 邊 界 層 內 , 模 式 除 了 傳 送 與 擴 散外 , 還 包 含 了 非 局 部 的 對 流 運 動 (Pleim and Chang,1992), 在 不 穩 定 的 天 氣 狀 況下 , 沙 塵 的 排 放 源 能 切 於 實 際 地 快 速 傳 送 到 上 層 。5.1.4. 沙 塵 模 組本 計 劃 為 模 擬 沙 塵 需 要 在 台 灣 空 氣 品 質 模 式 中 加 入 沙 塵 的 物 理 機 制 , 包 含了 起 沙 源 , 水 平 與 垂 直 傳 送 , 擴 散 及 沉 降 機 制 。 起 沙 源 採 用 Wang et al.(2000)的 起 沙 機 制 , 其 起 沙 強 度 和 模 式 的 地 面 摩 擦 速 度 、 近 地 面 的 相 對 溼 度 及 鋒 面 過 境與 否 有 關 。 當 以 上 條 件 滿 足 起 沙 門 檻 條 件 時 , 起 沙 強 度 S 如 下 的 公 式 計 算 :S = C 1 C 2 u* 2 (1-RH) W (5-2)其 中 起 沙 強 度 S 的 單 位 為 kg m -2 s -1 ,C 1 為 不 同 地 表 的 權 重 ,C 2 為 經 驗 值 ,設 為 2.9x10 -11 ,u* 為 地 表 摩 擦 速 度 ,RH 為 最 近 地 表 層 的 相 對 溼 度 ,W 是 由 起 沙源 地 粒 徑 分 布 所 推 導 出 來 的 不 同 粒 徑 的 百 分 比 , 其 中 沙 塵 粒 徑 由 0.13 至 20.13 µm共 分 12 類 。在 沙 塵 的 沉 降 方 面 分 為 乾 、 濕 沉 降 兩 部 分 , 在 乾 沉 降 方 面 , 模 式 最 低 層 之外 的 其 他 層 只 有 重 力 沉 降 ; 而 模 式 最 低 層 則 另 外 包 含 了 其 他 乾 沉 降 作 用 。 濕 沉 降則 只 考 慮 雲 下 的 洗 除 過 程 , 其 洗 除 速 率 是 採 用 Pruppacher and Klett (1978) 的 計算 方 式 ,Λ = 10.8 E R 0.16 / D (5-3)32

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