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研究生： 呂相乙
Xian-Yi Lu
論文名稱： 冬季中部地區空氣污染物傳送與擴散之模擬研究
指導教授： 張隆男
Long-Nan Chang
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 地球科學學院 - 大氣物理研究所
Graduate Institute of Atmospheric Physics
畢業學年度： 89
語文別： 中文
論文頁數： 122
中文關鍵詞： 季 、送與擴散 、擬研究 、空氣污染 、部地區
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    • 台灣地理位置環境特殊，島內複雜的地形與不均勻的地表植被分布，在與大尺度天氣系統的相互作用下，對風場、降水與亂流的發展機制都有相當程度的影響。這些複雜的局部環流對於空氣污染物的傳送與擴散，扮演著很重要的角色。因此能夠對環境流場與局部環流間的相互關係，與大氣邊界層內氣流與亂流的發展情形，有更深入的研究，相信必能對於台灣地區空氣品質之了解與改善有所助益。
    本研究針對中部地區容易產生高Pm10污染事件的秋冬季節，分別挑選了1999年12月12日與17日高低濃度事件日，使用大氣環流的高階亂流模式及隨機陣煙傳送擴散模式(HOTMAC- RAPTAD)，進行氣象場與污染物擴散之模擬研究。
    在氣象場方面，本研究所選擇的高濃度事件日，環境風場強度較弱，局部環流相對明顯。模式對風場、邊界層與亂流結構發展之日變化都有不錯掌握。進一步將模擬結果與實際之探空觀測作點對點的比對也可發現，模擬之風向與位溫的垂直剖面，不僅與實際觀測有相同的趨勢，而且模擬結果在風向改變與混合層高度的掌握上，也與實際觀測相當吻合；在低濃度事件日中，環境流場強度較強，模式在模擬範圍的限制之下，對環境流場掌握不足，模擬結果亦受到影響。
    在污染物傳送與擴散的模擬結果中可發現。當日最大濃度都是在風場轉變之時，沿岸污染源所釋放之污染物與內陸污染源所釋放之污染物，透過局部環流低層風場的傳送與輻合而產生。模擬之污染物濃度變化時間趨勢與極大值發生的區域，都與實際觀測有很好的一致性。而竹山測站，由於地理位置特殊，恰位於中央山脈凹槽前端，局部環流容易發生風場輻合之處，故易有污染物累積。藉由RAPTAD模擬之東西與南北向的濃度剖面，並配合平面之濃度分布可看出。高濃度事件日中，出現在竹山的污染物，多來自內陸污染源；反之在低濃度事件日中，則來自沿岸污染源。由敏感度測試的結果，我們也發現。透過對環境流場有較好掌握的MM5，將其模擬風場引入HOTMAC模式之初始風場當中，的確能彌補本模式當中，因模擬範圍受限，而對環境流場掌握不足的問題。

    第一章 前言 1.1 導言…………………………………………………….. 1 1.2 文獻回顧……………………………………………….. 3 1.3 研究動機……………………………………………….. 4 第二章 模式簡介 2.1 氣象場部份 2.1.1 控制方程……………………………………………… 6 2.1.2 邊界條件……………………………………………… 9 2.1.3 數值方法……………………………………………… 10 2.1.4 初始值………………………………………………… 10 2.2 污染場部份 2.2.1 控制方程……………………………………………… 11 第三章 個案分析 3.1 資料來源…………………………………………………….. 13 3.2 資料處理方法 3.2.1 探空資料處理………………………………………… 14 3.2.2 MM5氣象輸出場資料處理…………………………….. 15 3.2.3 點狀排放源之污染源資料處理……………………… 16 3.3 模擬個案之特徵分析 3.3.1 綜觀天氣形態之特徵分析…………………………… 17 3.3.2 空氣污染與局部環流之特徵分析…………………… 18 第四章 模擬結果與討論 4.1 高濃度事件日 4.1.1 風場結構分析………………………………………… 20 4.1.2 亂流結構分析………………………………………… 21 4.1.3 污染場結構分析……………………………………… 23 4.1.4 結果討論……………………………………………… 25 4.1.5 敏感度測試 4.1.5A 風場強度………………………………………… 26 4.1.5B 引用MM5模式之模擬結果以產生初始風場…… 28 4.1.5C 利用『Nudging』技術每小時都將MM5模式之 模擬風場引入模式中……………………………. 30 4.2 低濃度事件日 4.2.1 風場結構分析………………………………………... 31 4.2.2 亂流結構分析………………………………………... 32 4.2.3 污染場結構分析……………………………………... 34 4.2.4 結果討論……………………………………………... 36 4.2.5 敏感度測試 4.2.5A 風場強度………………………………………... 37 4.2.5B 引用MM5模式之模擬結果以產生初始風場…... 37 4.2.5C 利用『Nudging』技術每小時都將MM5模式之 模擬風場引入模式中………………………….... 38 4.3 高濃度與低濃度事件日之比較…………………………. 39 第五章 結論…………………………………………………….. 41 第六章 未來展望……………………………………………….. 43

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