臺灣博碩士論文加值系統

國內許多空氣污染研究成果顯示臺灣之臭氧污染相當嚴重，且其污染之形成與海陸風等環流有關，本論文即在發展可進行局部環流模擬之空氣品質模式。本論文首先建置美國環境保護署開發之CALMET/CALPUFF Modeling System空氣品質模式，使其適合於國內使用。此模式可對於複雜地形所造成之氣流，例如海陸風與山谷風等進行有效之模擬，已被美國EPA列為複雜地形之優選空氣品質模式。本研究使用內政部國土中心最新調查之103種土地分類，對照於8種USGS之土地使用分類，作為CALMET模式所需之地理資料，模式可獲得合理之地表反照率、鮑溫率、地表粗糙度、土壤傳導熱通量、植被面積指數及人為因素熱通量等之空間分佈。地面氣象觀測資料使用中央氣象局高雄站、小琉球浮標站與環保署空氣品質測站作為CALMET之輸入，發現模擬結果與實際地面觀測站值相當一致，顯示CALMET可正確使用各類地面氣象觀測資料，並有效模擬南部地區之海陸風現象。CALMET/ CALPUFF模擬高雄地區污染排放之傳輸與擴散特性，發現高雄地區夜間排放之空氣污染物，在夜間因東北陸風作用，煙流可傳輸到高雄外海；午後則因西南海風吹起，可將煙流再帶回內陸地區，造成污染物之累積。

Recently research indicated that ozone pollution is serious in Taiwan. Inland high ozone concentrations are frequently related to local circulations in Southern Taiwan. This study arms to develop an air quality modeling system to enable the simulation of local circulation on air pollution. The CALMET/ CALPUFF Modeling System are installed to simulate air pollution in Southern Taiwan. This modeling system is suitable for the simulation of complex wind systems caused by sea-land and mountain terrain. The newest land use data in Taiwan, including 103 types, are converted to the USGS type for CALMET model. The simulated two dimensional geophysical parameters including surface roughness, albedo, bowen rate, soil heat flux rate and leaf area index are reasonable. CALMET/CALPUFF model well simulated the features of sea-land breezes in Southern Taiwan. The simulation revealed that night-time emitted pollutants were transported to nearby sea areas by land breeze at night. However, the daytime sea breeze can bring the night-time pollutants from the sea areas to inland areas. This is the major cause of serious air pollution in Southern Taiwan.

誌謝 i
中文摘要 ii
英文摘要 iii
目錄 iv
表目錄 v
圖目錄 vi
第一章 緒論 1
第二章 文獻回顧 2
第一節 空氣品質模式 2
第二節 CALPUFF模式與發展 4
第三節 CALMET對陸地上日間混合層高度之計算方法 23
第四節 國內CALMET/CALPUFF模式建置與應用情形 25
第三章 研究方法 29
第一節 研究流程 29
第二節 CALMET模式前處理 32
第三節 CALMET模式模擬輸入檔建置 34
第四節 CALPUFF模式模擬建置 41
第五節 CALMET/CALPUFF模式參數之設定 45
第六節 現場實驗之日期及地點 47
第四章 結果與討論 48
第一節 CALMET/CALPUFF輸入之地理資料與模擬結果之合理性判斷 49
第二節 CALMET模式模擬氣流場及溫度之定量驗證 58
第三節 CALMET/CALPUFF模擬結果之定性檢驗 69
第四節 海面乾/濕絕熱遞減率設定值之敏感度測試 80
第五節 CALMET/CALPUFF模擬高雄地區污染排放之傳輸與擴散特性 83
第五章 結論與建議 106
第一節 結論 106
第二節 建議 108
參考文獻 109
附錄A 內政部國土中心之國土利用調查分類 附錄1
附錄B 本研究模式模擬之土地使用分類對照表 附錄6
附錄C CALMET模式模擬之資料檔SURF.DAT、SEA.DAT、GEO.DAT及UP.DAT之格式說明表 附錄11
附錄D CALMET模式控制檔參數設定 附錄22
附錄E CALPUFF模式控制檔參數設定 附錄30

Atmospheric Studies Group, 2008, The CALPUFF Modeling System, Last updated: August 4, 2008, http://www.src.com/calpuff/calpuff1.htm
Carson, D.J., 1973, The development of a dry, inversion-capped, convectively unstable boundary layer, Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 99, 450-467.
Dyer, A.J. and B.B. Hicks, 1970, Flux-gradient relationships in the constant flux layer, Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 96, 715-721.
Douglas, S. and R. Kessler, 1988, User''s guide to the diagnostic wind model, California Air Resources Board, Sacramento, CA.
Gifford, F.A., Jr., 1976, Turbulent Diffusion-Typing schemes: A Review, Nuclear Safety, 17, 68-86.
Holtslag, A.A.M. and A.P. van Ulden, 1982, Simple estimates of nighttime surface fluxes from routine weather data, KNMI Scientific Report, W.R. 82-4, 11 pp.
Holtslag, A.A.M. and A.P. van Ulden, 1983, A simple scheme for daytime estimates of the surface fluxes from routine weather data, J. Clim. and Appl. Meteor., 22, 517-529.
Landsberg, H.E., 1981, The Urban Heat Island, Academic Press, New York, NY.
Oke, T.R., 1978, Boundary Layer Climates, John Wiley & Sons, New York, NY.
Oke, T.R., 1982, The energetic basis of the urban heat island, Quart. J.R. Met. Soc., 108, 1-24.
Scire, J.S., F.W. Lurmann, A. Bass, and S.R. Hanna, 1984, User’s guide to the MESOPUFF II model and related processor programs.EPA-600/8-84-13, U.S. Environmental Protection Agency, Research Triangle Park, NC.
Scire, J.S., D.G. Strimaitis, and R.J. Yamartino, 2000, A User’s Guide for CALPUFF Dispersion Model (Version 5), Earth Tech, Inc., Concord, MA.
Seinfeld J. H., 1986, Atmospheric Chemistry and Physic of Air Pollution , John Wiley&Sons, New York.
Sun W.Y., and Chern J.D.,1993, Diurnal Variation of Lee Vortices in Taiwan and the Surrounding Area, Jounor of Atomspheric Sciences, 50, 20.
van Ulden, A.P. and A.A.M. Holtslag, 1985, Estimation of atmospheric boundary layer parameters for diffusion applications, J. Clim. and App. Meteor., 24, 1196-1207.
Pasquill, F., 1961, The estimation of the dispersion of windborne material, Meteorology Magazine, 90, 33-40.
方建翔，2006，本土化CALPUFF模式在台灣的建置與應用，台灣大學環境工程研究所碩士論文。
李岳謙，2008，近地風場分析方法對氣團軌跡計算結果的影響，台灣大學，環境工程研究所碩士論文。
張榕書，2005，1994-2004年台灣近地面臭氧特性分析，國立中央大學大氣物理研究所，碩士論文。
張馥驛，2008，應用CALMET地表能量平衡方程式計算大氣擴散穩定度對ISC模擬結果的影響，台灣大學，環境工程研究所碩士論文。
許榮桀，2005，以CALMET模式模擬台灣地區混合層高度，台灣大學環境工程研究所碩士論文。
陳志承，2007，高屏內陸地區臭氧污染特性與形成機制之探討，輔英科技大學環境工程與科學系，碩士論文。
陳韋名，2007，應用CALPUFF模式於複雜地形與建築物效應之研究，台灣大學，環境工程研究所碩士論文。
曾威霖，2005，混合層預測方程式之研究，台灣大學環境工程研究所碩士論文。
劉俊宏，2006，高屏沿海地區臭氧垂直剖面特性之調查研究，輔英科技大學環境工程與科學系，碩士論文。
曠永銓，周武雄，習良孝，2006年七月，CALPUFF 模式在台灣地區的模擬驗證與應用，中興工程季刊，第九十四期，頁85－92。