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系統識別號 U0002-2707200516491500
中文論文名稱 台灣地區地面臭氧濃度的長期模擬
英文論文名稱 Long-term simulation of ground-level 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 93
學期 2
出版年 94
研究生中文姓名 蔡增瑋
研究生英文姓名 Cheng-Wei Tsai
學號 692331464
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2005-06-09
論文頁數 71頁
口試委員 指導教授-江旭程
委員-張能復
委員-何彌亮
中文關鍵字 光化學模式  長期模式模擬  模式評估 
英文關鍵字 Photochemical model  long-term simulation  model evaluation 
學科別分類 學科別應用科學環境工程
中文摘要 地面附近光化學污染所產生的臭氧問題為台灣地區極待解決的問題,而三維化學 傳輸模式為空氣品質規劃與管理的重要工具,此類模式計算費時,所以過去無法用於長期模擬。大都只選擇短期高濃度的事件日來做模擬,常以改變參數或邊界條件的方式來修改模擬結果,以期待得到較佳的模擬結果,但是此種模擬方式卻不一定能成功模擬其他狀況,因此本研究採用光化模式進行一個月連續之長期模擬,以涵蓋不同的天氣型態,且不加任何修正,以評估模式可達到的準確性。
模擬結果顯示小時臭氧濃度非配對峰值常化偏差介於±0.71,配對值之常化偏差介於±0.67,配對值之絕對誤差小於0.73,結果表現比美國EPA建議結果略差;八小時平均臭氧濃度非配對峰值常化偏差介於±0.73,配對值之常化偏差介於±0.54,配對值之絕對誤差小於0.61。模擬期間污染物排放的不確定性,可能造成影響。有一兩天計算結果極不理想,如能就其原因加以分析,還可改善模式的表現。模擬結果雖稱合理,但由於模式非常複雜,還是有許多改善的空間。
英文摘要 The ground-level ozone produced by photochemical air pollution is a series environmental problem in Taiwan. Three dimensional chemical transport model (3-D CTM) is an important tool for air quality planning and management. The computation of CTM is a time-consuming task; their applications to long-term simulations were prohibited in the past. The short periods with high concentration, the so-called “episode”, were selected for simulations. Sometimes, the models were well tuned by adjusting parameters or boundary conditions so as to obtain better results. However, the performance may be poor while these models were applied to other situations. In this research, we use a 3D CTM to carry out one-month continuous simulation in order to determine the performance the model under various meteorological conditions. The simulation use same parameters for all period.
The performances of the calculated 1-h concentrations are: the unpaired-in-time peak prediction accuracy ±0.71; the normalized bias ±0.67; the gross error, <0.73. This is somewhat worse than the performance criteria suggested by USEPA. The performances of the calculated 8-h concentrations are: the unpaired-in-time peak prediction accuracy ±0.73; the normalized bias ±0.54; the gross error, <0.61. The uncertainties in the emission database can generate some errors on the predictions. The performance of this model can be improved if the reasons that cause some extraordinarily flawed results can be identified. Since this system is so complex, there are numerous opportunities for improvements in the future.
論文目次 目錄
中文摘要…………………………………………………………Ⅰ
英文摘要…………………………………………………………Ⅱ
目錄………………………………………………………………Ⅲ
表目錄……………………………………………………………Ⅳ
圖目錄……………………………………………………………Ⅴ

第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2文獻回顧 3
1.2.1臭氧之特徵與生成機制 3
1.2.2台灣地區模式之發展 4
1.2.3 模式驗證 7
1.3 研究目的 11
第二章 研究方法 12
2.1 模擬範圍及網格分配 12
2.2 氣象模擬 14
2.3 模式輸入資料之處理 16
2.4 光化學污染模擬 21
第三章 結果與討論 24
3.1 綜觀天氣概述 24
3.2 測站選定 31
3.3 最大小時臭氧濃度 35
3.3.1 小時臭氧濃度與氣象條件之關係 35
3.3.2 小時臭氧濃度計算值與監測值結果比較 47
3.4 八小時平均臭氧濃度 59
3.4.1 八小時平均臭氧分佈 59
3.4.2 八小時平均臭氧模擬結果評估 62
第四章 結論與建議 68
參考文獻 70

表目錄
表1.1 我國現行空氣品質標準: 2
表1.2 相關臭氧濃度標準 3
表2.1 RAMS模式輸入資料及來源 16
表2.2 CAMX模式所需輸入資料 17
表3.1 2002年台灣地區臭氧濃度超過120ppb的事件日 32
表3.2 進行分析比較模擬結果的16測站 34
表3.3 NOx 之排放來源 35
表3.4 小時臭氧濃度模擬結果之定量分析 48
表3.5 NO2濃度模擬結果之定量分析 52
表3.6 八小時臭氧濃度模擬結果之定量分析 63

圖目錄
圖2.3.1台灣地區排放量資料庫推估污染源分類定義(空氣品質模式支援中心 http://www.aqmc.org.tw/) 20
圖3.1-1 2002 / 05 / 01 上午八點氣象圖 26
圖3.1-2 2002 / 05 / 07 上午八點氣象圖 26
圖3.1-3 2002 / 05 / 08 上午八點氣象圖 27
圖3.1-4 2002 / 05 / 10 上午八點氣象圖 27
圖3.1-5 2002 / 05 / 11 上午八點氣象圖 28
圖3.1-6 2002 / 05 / 12 下午兩點氣象圖 28
圖3.1-7 2002 / 05 / 20 下午兩點氣象圖 29
圖3.1-8 2002 / 05 / 21 上午八點氣象圖 29
圖3.1-9 2002 / 05 / 27 上午八點氣象圖 30
圖3.1-10 2002 / 05 / 29 上午八點氣象圖 30
圖3.2-1 本研究模擬範圍內16個測站的位置分佈 33
圖3.3-1 模擬台灣地區臭氧小時濃度計算值與監測值的時序列比較圖 38
圖3.3-2 模擬台灣地區臭氧小時濃度計算值與監測值的時序列比較圖 39
圖3.3-3 2002/05/05 中午第三層網格的風向天氣圖 40
圖3.3-4 2002/05/06 中午第三層網格的風向天氣圖 41
圖3.3-5 光化學模式於模擬時間(2002/5/1-5/6) 14:00 O3濃度分佈圖 42
圖3.3-6 光化學模式於模擬時間(2002/5/7-5/12) 14:00 O3濃度分佈圖 42
圖3.3-7 光化學模式於模擬時間(2002/5/13-5/18)14:00 O3濃度分佈圖 43
圖3.3-8 光化學模式於模擬時間(2002/5/19-5/24)14:00 O3濃度分佈圖 43
圖3.3-9 光化學模式於模擬時間(2002/5/25-5/30)14:00 O3濃度分佈圖 44
圖3.3-10 2002/05/26 中午第三層網格的風向天氣圖 45
圖3.3-11 2002/05/27 中午第三層網格的風向天氣圖 46
圖3.3-12 2002/05/28 中午第三層網格的風向天氣圖 47
圖3.3-13 光化學模式於模擬時間(2002/5/1~5/7) 之14:00 NOx濃度分佈圖 49
圖3.3-14 光化學模式於模擬時間(2002/5/7~5/13)之14:00 NOx濃度分佈圖 50
圖3.3-15 光化學模式於模擬時間(2002/5/13~5/19)之14:00 NOx濃度分佈圖 50
圖3.3-16 光化學模式於模擬時間(2002/5/19~5/25)之14:00 NOx濃度分佈圖 51
圖3.3-17 光化學模式於模擬時間(2002/5/25~5/31)之14:00 NOx濃度分佈圖 51
圖3.3-18 模擬台灣地區NO2濃度計算值與監測值之時序列比較圖 53
圖3.3-19 模擬台灣地區NO2濃度計算值與監測值之時序列比較圖 54
圖3.3-20 模擬NO2的計算值與監測值相關性分析示圖 55
圖3.3-21 模擬台灣地區NOx濃度計算值與監測值之時序列比較圖 56
圖3.3-22 模擬台灣地區NOx濃度計算值與監測值之時序列比較圖 57
圖3.3-23 模擬NOx的計算值與監測值相關性分析示圖 58
圖3.4-1 模擬台灣地區八小時臭氧平均濃度計算值與監測值的時序列比較圖 60
圖3.4-2 模擬台灣地區八小時臭氧平均濃度計算值與監測值的時序列比較圖 61
圖3.4-3 2002/05/03 中午第三層網格的風向天氣圖 64
圖3.4-4 2002/05/04 中午第三層網格的風向天氣圖 65
圖3.4-5 2002/05/06 中午第三層網格的風向天氣圖 66
圖3.4-6 2002/05/29 下午兩點氣象圖 67
圖3.4-7 模擬臭氧八小時平均濃度的計算值與監測值相關性分析示圖 67



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