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
Share Embed Flag
Download ePaper

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

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 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

sta.epa.gov.tw
from sta.epa.gov.tw More from this publisher
13.07.2015 Views

6.3. 空 氣 塊 軌 跡 分 析軌 跡 分 析 採 用 HYSPLIT (Hybrid Single-Particle Lagrangian IntegratedTrajectory) 模 式 (Draxler,R.R. and G.D. Hess,1997,1998) 透 過 READY 系 統 , 即 可在 網 站 上 即 時 運 作 。 以 下 簡 介 HYSPLIT。HYSPLIT 模 式 為 計 算 簡 單 空 氣 塊 軌 跡 , 結 合 頻 散 、 沈 降 作 用 模 擬 之 最 新 版本 。 新 的 特 徵 包 含 改 善 平 流 演 算 法 、 即 時 穩 定 性 和 頻 散 方 程 。 新 的 圖 形 使 用 者 介面 系 統 並 包 含 化 學 變 化 之 組 件 於 其 中 。 倘 若 沒 有 附 加 頻 散 模 組 ,HYSPLIT 模 式則 為 計 算 單 一 污 染 物 平 流 或 僅 僅 為 其 軌 跡 。 而 污 染 物 之 頻 散 計 算 為 假 設 風 吹 或 粒子 頻 散 效 應 兩 種 情 形 , 在 風 吹 模 式 中 , 由 於 風 吹 作 用 使 污 染 物 擴 散 直 到 超 出 氣 象網 格 點 大 小 , 然 後 分 散 至 不 同 數 個 新 路 徑 , 均 分 配 到 污 染 物 。 粒 子 模 式 則 為 固 定數 量 的 初 始 粒 子 在 模 式 的 定 義 域 中 藉 由 平 均 風 場 及 紊 流 效 應 產 生 平 流 。 開 始 時 模式 的 預 設 為 假 設 在 水 平 方 向 風 吹 分 佈 , 垂 直 方 向 為 粒 子 的 頻 散 。 如 此 一 來 , 粒 子模 式 之 垂 直 參 數 式 , 結 合 了 粒 子 擴 散 係 數 , 更 能 代 表 污 染 物 分 佈 的 正 確 性 。模 式 特 徵 包 含 同 一 時 刻 多 重 尺 度 軌 跡 分 析 , 計 算 方 式 有 向 前 (Forward) 與向 後 (Backward) 兩 種 , 預 設 垂 直 運 動 為 利 用 模 式 計 算 之 垂 直 速 度 法 , 其 他 選 擇 有等 熵 法 、 等 壓 面 法 、Isosigma、Isopycnic 等 。 若 考 慮 對 大 尺 度 運 動 場 假 設 靜 力 平衡 , 垂 直 速 度 的 求 得 為 利 用 連 續 方 程 一 層 層 積 分 至 所 欲 求 的 高 度 ( 準 水 平 運 動 場輻 散 值 可 利 用 水 平 風 場 求 得 ), 即 可 得 之 該 層 的 垂 直 速 度 。 空 氣 塊 的 運 動 為 絕 熱過 程 , 此 時 空 氣 塊 位 溫 (θ ) 是 保 守 , 故 實 際 上 空 氣 塊 是 沿 著 等 位 溫 面 上 在 移 動 ,也 就 是 沿 著 等 熵 面此 次 就 沙 塵 發 生 個 案 作 空 氣 塊 的 軌 跡 分 析 , 並 以 台 北 〔25.00N 121.35E〕、花 蓮 〔23.58N 121.35E〕 兩 點 作 空 氣 塊 軌 跡 分 析 , 起 始 時 間 採 用 觀 測 到 沙 暴 侵 台時 間 , 氣 象 資 料 採 用 FNL data, 預 報 模 式 選 用 NCU MM5 Model (81km over SEAsia), 軌 跡 路 徑 為 後 推 (Backward), 總 運 作 時 間 為 五 天 120 小 時 , 並 選 取 地 面高 度 100、1000、2000 公 尺 三 層 , 垂 直 運 動 選 用 模 式 垂 直 速 度 法 與 等 熵 法 兩 種 方式 。以 台 北 〔25.00N 121.35E〕、 花 蓮 〔23.58N 121.35E〕 兩 點 做 2002 年 沙 塵 暴侵 台 九 個 個 案 的 空 氣 塊 軌 跡 分 析 , 起 始 時 間 採 用 觀 測 到 沙 暴 侵 台 時 間 , 軌 跡 路 徑為 回 溯 式 , 總 運 作 時 間 為 五 天 (120 小 時 )。 以 軌 跡 分 析 方 法 並 未 考 慮 粒 子 終 端速 度 , 而 沙 塵 粒 子 循 著 空 氣 塊 軌 跡 回 到 源 區 , 勢 必 比 實 際 空 氣 塊 位 置 來 的 高 。 一般 而 言 , 粒 子 由 源 區 傳 送 到 台 灣 地 區 約 需 5 天 ; 而 觀 測 到 的 沙 塵 質 量 的 粒 徑 分 佈約 以 3〜4 m 為 分 佈 中 心 , 如 此 大 小 的 粒 子 終 端 速 度 約 為 0.06 cm/s, 傳 送 5 天後 的 沉 降 距 離 約 為 300 m。 而 最 大 的 PM10 粒 子 ( 即 直 徑 10 µm), 傳 送 五 天 垂 直高 度 會 下 降 1500 公 尺 。 所 以 , 欲 分 析 傳 送 至 台 灣 近 地 面 的 沙 塵 的 來 源 , 必 須 配54

合 較 高 層 的 空 氣 塊 軌 跡 分 析 , 才 能 合 理 解 釋 沙 塵 傳 送 的 過 程 。 因 此 反 向 軌 跡 分 析的 初 始 點 選 取 地 面 高 度 100、1000、2000 公 尺 三 層 。 而 垂 直 運 動 選 用 模 式 垂 直 速度 法 〈 以 下 簡 稱 垂 直 速 度 法 〉 與 等 熵 法 兩 種 方 式 , 如 圖 A.1.12-15、A.2.14-15、A.3.13-14、A.4.13-14、A.5.13-14、A.6.14-15、A.7.14-15、A.8.12。空 氣 塊 軌 跡 分 析 可 幫 助 我 們 分 析 空 氣 塊 的 行 進 路 線 , 因 此 此 分 析 資 料 不 僅可 提 供 氣 塊 有 無 經 過 沙 塵 源 區 , 進 一 步 亦 可 利 用 此 資 料 來 看 氣 塊 的 行 進 路 線 是 否有 經 過 上 海 等 高 污 染 地 區 , 作 為 外 來 污 染 物 傳 送 的 依 據 。 由 於 沙 塵 暴 發 生 時 常 伴隨 有 持 續 性 的 高 O 3 濃 度 以 及 偶 而 有 高 SO 2 濃 度 ( 表 6-1), 這 是 否 是 經 由 高 污 染區 伴 隨 沙 塵 而 來 尚 須 進 一 步 驗 證 , 因 此 ; 表 6-11: 整 理 了 2002 年 沙 暴 發 生 時 間總 共 9 個 個 案 的 軌 跡 分 析 資 料 , 追 蹤 重 點 放 在 空 氣 塊 軌 跡 是 否 經 過 上 海 。 北 部 地區 選 用 台 北 當 參 考 座 標 點 , 東 部 地 區 則 選 用 花 蓮 , 分 垂 直 速 度 法 與 等 熵 法 討 論 ,進 而 比 較 兩 種 方 法 的 差 異 。 表 中 X 代 表 空 氣 塊 軌 跡 沒 有 經 過 上 海 ,O 代 表 有 經過 上 海 。 以 垂 直 速 度 法 分 析 台 北 的 空 氣 塊 軌 跡 行 經 上 海 的 個 案 有 個 案 2、4、5、7、9, 相 較 於 等 熵 法 , 為 個 案 2、3、4、6、9 經 過 上 海 。 而 垂 直 速 度 法 - 花 蓮 經過 上 海 則 只 有 個 案 2, 等 熵 法 - 花 蓮 經 過 上 海 的 個 案 為 2 和 3。 看 起 來 軌 跡 的 模擬 用 不 同 的 方 法 結 果 不 完 全 一 樣 。 值 的 注 意 的 是 , 根 據 環 保 署 觀 測 資 料 顯 示 , 北部 地 區 測 站 於 2002 年 沙 塵 暴 襲 台 期 間 , 除 了 第 9 個 個 案 表 現 不 明 顯 外 , 其 餘 個案 於 此 段 時 間 內 的 O3 濃 度 都 維 持 很 高 並 且 O 3 濃 度 每 日 波 動 變 化 的 特 徵 不 明顯 , 對 照 軌 跡 分 析 來 看 , 高 O3 濃 度 的 特 性 是 隨 沙 塵 從 上 海 傳 送 過 來 的 證 據 並 不是 非 常 顯 著 。 但 若 看 東 部 地 區 測 站 的 環 保 署 觀 測 資 料 , 在 沙 塵 暴 有 影 響 到 東 部 地區 的 個 案 中 , 只 有 2002/2/11~12 個 案 的 O 3 濃 度 表 現 不 明 顯 , 其 餘 個 案 O3 濃 度每 日 波 動 變 化 的 特 徵 都 還 是 可 以 看 的 出 來 , 而 此 時 期 的 花 蓮 軌 跡 分 析 經 過 上 海 的只 有 個 案 2( 垂 直 速 度 法 、 等 熵 法 )、 個 案 3( 等 熵 法 ), 因 此 似 乎 東 部 地 區 較 北部 地 區 較 沒 有 受 到 其 他 污 染 物 傳 送 的 作 用 的 影 響 。另 外 在 今 年 的 大 陸 沙 塵 事 件 發 生 期 間 , 在 第 1、3、4 個 個 案 中 ,SO 2 的 濃 度升 起 並 形 成 一 個 高 峰 , 而 NOx、CO 的 特 徵 整 體 來 講 也 是 上 升 的 ( 表 6-1 第 1 個個 案 為 SO 2 、CO 上 升 ; 第 3 個 個 案 則 為 SO 2 、NOx 上 升 ; 第 4 個 個 案 則 SO 2 、NOx、CO 均 有 上 升 )。 由 空 氣 塊 軌 跡 分 析 得 知 : 在 第 2、3 個 個 案 中 在 台 北 與 花蓮 兩 初 始 點 , 兩 種 軌 跡 分 析 方 法 均 有 經 過 上 海 , 但 在 個 案 1 中 軌 跡 分 析 的 結 果 卻是 均 沒 有 經 過 上 海 ; 因 此 , 到 底 是 上 游 的 傳 送 效 應 亦 或 是 本 地 污 染 的 貢 獻 亦 或 是兩 者 都 包 含 , 在 這 個 案 例 中 , 單 純 用 軌 跡 分 析 並 無 法 驗 證 。 因 此 軌 跡 分 析 僅 能 提供 空 氣 塊 行 走 的 軌 跡 , 實 際 沙 塵 與 污 染 物 的 傳 送 過 程 , 是 否 會 遵 循 空 氣 塊 的 軌 跡亦 無 法 確 定 。 整 體 而 言 , 由 於 軌 跡 分 析 可 提 供 空 氣 塊 是 否 經 過 沙 塵 源 區 與 污 染 高排 放 源 地 區 , 而 對 於 分 析 台 灣 沙 塵 濃 度 與 污 染 濃 度 有 一 定 的 相 關 , 因 此 外 來 污 染55

6.3. 空 氣 塊 軌 跡 分 析軌 跡 分 析 採 用 HYSPLIT (Hybrid Single-Particle Lagrangian IntegratedTrajectory) 模 式 (Draxler,R.R. and G.D. Hess,1997,1998) 透 過 READY 系 統 , 即 可在 網 站 上 即 時 運 作 。 以 下 簡 介 HYSPLIT。HYSPLIT 模 式 為 計 算 簡 單 空 氣 塊 軌 跡 , 結 合 頻 散 、 沈 降 作 用 模 擬 之 最 新 版本 。 新 的 特 徵 包 含 改 善 平 流 演 算 法 、 即 時 穩 定 性 和 頻 散 方 程 。 新 的 圖 形 使 用 者 介面 系 統 並 包 含 化 學 變 化 之 組 件 於 其 中 。 倘 若 沒 有 附 加 頻 散 模 組 ,HYSPLIT 模 式則 為 計 算 單 一 污 染 物 平 流 或 僅 僅 為 其 軌 跡 。 而 污 染 物 之 頻 散 計 算 為 假 設 風 吹 或 粒子 頻 散 效 應 兩 種 情 形 , 在 風 吹 模 式 中 , 由 於 風 吹 作 用 使 污 染 物 擴 散 直 到 超 出 氣 象網 格 點 大 小 , 然 後 分 散 至 不 同 數 個 新 路 徑 , 均 分 配 到 污 染 物 。 粒 子 模 式 則 為 固 定數 量 的 初 始 粒 子 在 模 式 的 定 義 域 中 藉 由 平 均 風 場 及 紊 流 效 應 產 生 平 流 。 開 始 時 模式 的 預 設 為 假 設 在 水 平 方 向 風 吹 分 佈 , 垂 直 方 向 為 粒 子 的 頻 散 。 如 此 一 來 , 粒 子模 式 之 垂 直 參 數 式 , 結 合 了 粒 子 擴 散 係 數 , 更 能 代 表 污 染 物 分 佈 的 正 確 性 。模 式 特 徵 包 含 同 一 時 刻 多 重 尺 度 軌 跡 分 析 , 計 算 方 式 有 向 前 (Forward) 與向 後 (Backward) 兩 種 , 預 設 垂 直 運 動 為 利 用 模 式 計 算 之 垂 直 速 度 法 , 其 他 選 擇 有等 熵 法 、 等 壓 面 法 、Isosigma、Isopycnic 等 。 若 考 慮 對 大 尺 度 運 動 場 假 設 靜 力 平衡 , 垂 直 速 度 的 求 得 為 利 用 連 續 方 程 一 層 層 積 分 至 所 欲 求 的 高 度 ( 準 水 平 運 動 場輻 散 值 可 利 用 水 平 風 場 求 得 ), 即 可 得 之 該 層 的 垂 直 速 度 。 空 氣 塊 的 運 動 為 絕 熱過 程 , 此 時 空 氣 塊 位 溫 (θ ) 是 保 守 , 故 實 際 上 空 氣 塊 是 沿 著 等 位 溫 面 上 在 移 動 ,也 就 是 沿 著 等 熵 面此 次 就 沙 塵 發 生 個 案 作 空 氣 塊 的 軌 跡 分 析 , 並 以 台 北 〔25.00N 121.35E〕、花 蓮 〔23.58N 121.35E〕 兩 點 作 空 氣 塊 軌 跡 分 析 , 起 始 時 間 採 用 觀 測 到 沙 暴 侵 台時 間 , 氣 象 資 料 採 用 FNL data, 預 報 模 式 選 用 NCU MM5 Model (81km over SEAsia), 軌 跡 路 徑 為 後 推 (Backward), 總 運 作 時 間 為 五 天 120 小 時 , 並 選 取 地 面高 度 100、1000、2000 公 尺 三 層 , 垂 直 運 動 選 用 模 式 垂 直 速 度 法 與 等 熵 法 兩 種 方式 。以 台 北 〔25.00N 121.35E〕、 花 蓮 〔23.58N 121.35E〕 兩 點 做 2002 年 沙 塵 暴侵 台 九 個 個 案 的 空 氣 塊 軌 跡 分 析 , 起 始 時 間 採 用 觀 測 到 沙 暴 侵 台 時 間 , 軌 跡 路 徑為 回 溯 式 , 總 運 作 時 間 為 五 天 (120 小 時 )。 以 軌 跡 分 析 方 法 並 未 考 慮 粒 子 終 端速 度 , 而 沙 塵 粒 子 循 著 空 氣 塊 軌 跡 回 到 源 區 , 勢 必 比 實 際 空 氣 塊 位 置 來 的 高 。 一般 而 言 , 粒 子 由 源 區 傳 送 到 台 灣 地 區 約 需 5 天 ; 而 觀 測 到 的 沙 塵 質 量 的 粒 徑 分 佈約 以 3〜4 m 為 分 佈 中 心 , 如 此 大 小 的 粒 子 終 端 速 度 約 為 0.06 cm/s, 傳 送 5 天後 的 沉 降 距 離 約 為 300 m。 而 最 大 的 PM10 粒 子 ( 即 直 徑 10 µm), 傳 送 五 天 垂 直高 度 會 下 降 1500 公 尺 。 所 以 , 欲 分 析 傳 送 至 台 灣 近 地 面 的 沙 塵 的 來 源 , 必 須 配54

logo

Prodotti

Risorse

Aziende

Terms of service
Privacy policy
Cookie policy
Cookie settings
Imprint
Change language
Made with love in Switzerland
© 2024 Yumpu.com all rights reserved

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!