淡江大學覺生紀念圖書館 (TKU Library)
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系統識別號 U0002-1007200614441700
中文論文名稱 台灣地區臭氧濃度空間及時間分佈特性
英文論文名稱 A characterization of the spatial and temporal variations of ozone concentrations in Taiwan
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 水資源及環境工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Water Resources and Environmental Engineering
學年度 94
學期 2
出版年 95
研究生中文姓名 張勝富
研究生英文姓名 Sheng-Fu Chang
電子信箱 693331091@s93.tku.edu.tw
學號 693331091
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2006-06-09
論文頁數 49頁
口試委員 指導教授-江旭程
委員-許慶聞
委員-張麗秋
中文關鍵字 主成份分析  經驗正交函數  群集分析 
英文關鍵字 Principal Component Analysis  Empirical Orthogonal Functions  Cluster Analysis 
學科別分類 學科別應用科學環境工程
中文摘要 本研究主要利用統計分析經驗正交函數(Empirical Orthogonal Functions,EOFs)、旋轉EOF方法 (REOF) 以及群集分析(Cluster Analysis)進行台灣地區空氣品質均質區的劃分,本研究根據環保署監測站在2000 年至2004 年期間所收集的台灣地區臭氧濃度進行分析,研究中利用最大小時和最大八小時臭氧濃度進行分區,並比較所得的結果。
EOF和REOF法中均採用特徵值為最大的五個EOF負荷作為分區的依據,以EOF劃分均質區後容易將大部份測站劃為同一區而造成解釋困難,而採用REOF方法和群集分析法所得結果相似且較為合理,利用最大小時與八小時臭氧濃度進行劃分結果接近,本研究也針對EOF和REOF所求出的主成分時間序列加以分析,以了解其特性。
本研究中並將REOF的主成分時間序列以群集分析的華德法分為十五個類組,以探討臭氧事件日的污染型態,除了求出各種型態的臭氧特性外,還建立轉換表,得到臭氧型態在連續兩日轉換的機率,由此表可以看出臭氧型態具有相當高的持續性。
英文摘要 The Empirical Orthogonal Functions (EOF), the rotated EOF (REOF) and the Cluster Analysis methods were used to carry out the delineation of air quality regions in Taiwan. This study is based on the measurements collected by the air quality monitoring stations operated by EPA (Taiwan) during years from 2000 to 2004. Both daily maximum hour and maximum 8 h ozone concentrations were used for analysis, and their results were compared.
The EOF loadings corresponding to the five highest eigenvalues were used to delineate the air quality regions. The results of EOF method were difficult to interpret because they tend to cluster most stations into the first group. The results obtained by rotated EOF and cluster analysis are similar and more reasonable. It is interesting to note that the clustering results based on 1h and 8h data are similar. The principal component time series of EOF and REOF were analyzed to determine their temporal characteristics.
The principal component time series of rotated EOF were used to classify the distributions of ozone concentrations into 15 patterns by cluster analysis. The characteristics of each ozone pattern were determined. The transition matrixes showing how many times each pattern made a transition either to itself or to another cluster, from day to day, were determined. High persistency of ozone pattern was noted from these tables.
論文目次 中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 IV
表目錄 V
圖目錄 VI
第一章 前言 1
1.1 研究緣起 1
1.2 研究目的 5
第二章 研究方法及理論 6
2.1 經驗正交函數簡介 6
2.2 經驗正交函數原理及方法 6
2.3旋轉EOFs 12
2.4 群集分析(Cluster Analysis, CA) 14
第三章 結果與討論 17
3.1 臭氧資料 17
3.2 資料補遺 17
3.3 最大小時臭氧時空分析 19
3.3.1主成份之保留數 19
3.3.2 未旋轉EOF分析 20
3.3.3 旋轉EOF分析 22
3.3.4 時間序列分析 28
3.3.5 臭氧事件日 30
3.4 八小時臭氧時空分析 33
3.4.1主成份之保留數 33
3.4.2 未旋轉EOF分析 34
3.4.3 旋轉EOF分析 36
3.4.4 時間序列分析 41
3.4.5 臭氧事件日 43
第四章 結論與建議 46
參考文獻 47
表目錄
表1.1 空氣品質標準表...............................................................................................1
表1.2 2000 年至2004 年各類型測站臭氧年平均濃度(ppb)趨勢統計表...........2
表3.1 最大小時臭氧前十個主成份統計資料.........................................................19
表3.2 最大小時臭氧之未旋轉EOF的前五個主成份負荷......................................21
表3.3 最大小時臭氧經旋轉後的前五個主成份統計資料.....................................22
表3.4 最大小時臭氧REOF 的五個主成份負荷.....................................................24
表3.5 最大小時臭氧經REOF 分析後各區域之測站名稱.....................................25
表3.6 最大小時臭氧經群集分析後各區域之測站名稱.........................................27
表3.7 最大小時臭氧濃度各區各類組臭氧事件日數統計資料.............................31
表3.8 各類組之空氣污染型態.................................................................................31
表3.9 連續兩天空氣污染型態變化表.....................................................................32
表3.10 八小時臭氧前十個主成份統計資料...........................................................33
表3.11 八小時臭氧之未旋轉EOF 的前五個主成份負荷......................................35
表3.12 八小時臭氧之旋轉後五個主成份統計資料...............................................36
表3.13 八小時臭氧之REOF 的五個主成份負荷...................................................38
表3.14 八小時臭氧各區域之測站名稱...................................................................39
表3.15 八小時臭氧經群集分析後各區域之測站名稱...........................................41
表3.16 八小時臭氧濃度各區各類組臭氧事件日數統計資料...............................44
表3.17 各類組之空氣污染型態...............................................................................44
表3.18 連續兩天空氣污染型態變化表...................................................................45
圖目錄
圖3.1 臭氧監測站位置圖.........................................................................................18
圖3.2 最大小時臭氧前十個主成份累積變量圖.....................................................19
圖3.3 最大小時臭氧之前五個EOF 主成份各個主成份負荷分佈圖....................20
圖3.4 最大小時臭氧REOF 五個主成份的主成份負荷分佈圖.............................23
圖3.5 最大小時臭氧REOF 各區域測站分佈圖.....................................................25
圖3.6 最大小時臭氧以群集分析之樹狀圖.............................................................26
圖3.7 最大小時臭氧以群集分析後測站分佈圖.....................................................27
圖3.8 最大小時臭氧之各區時間序列圖.................................................................29
圖3.9 最大小時臭氧之各區臭氧變動趨勢曲線圖.................................................30
圖3.11 八小時臭氧前十個主成份累積變量圖........................................................33
圖3.12 八小時臭氧之前五個EOF主成份各個主成份負荷分佈圖........................34
圖3.13 八小時臭氧之REOF 五個主成份的主成份負荷分佈圖...........................37
圖3.14 八小時臭氧之REOF 各區域測站分佈圖...................................................39
圖3.15 八小時臭氧以群集分析之樹狀圖...............................................................40
圖3.16 八小時臭氧以群集分析後測站分佈圖.......................................................40
圖3.17 八小時臭氧之各區主成份之時間序列圖...................................................42
圖3.18 八小時臭氧之各區域臭氧變動趨勢曲線圖...............................................43

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