Dr. Kuang's Utilities

visibility

 
  • Mar 11, 2023
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背景

CALPOST

  • CALPOST is a post-processing program with options for the computation of time-averaged concentrations and deposition fluxes predicted by the CALPUFF model. CALPOST computes visibility impacts in accordance with IWAQM and FLAG recommendations.(CALPUFF VIEW brochure)

  • IWAQM visibility1

  • The visibility calculations use the “revised” IMPROVE equation (Pitchford et al., 2007)2, which has been used in most regional haze SIPs over the last 10 years. The IMPROVE equation (or algorithm) uses PM species concentrations and relative humidity data to calculate visibility impairment or beta extinction (bext) in units of inverse megameters (Mm-1) as follows:

  • bext = 2.2 x fs(RH) x [Small Sulfate] + 4.8 x fL(RH) x [Large Sulfate] + 2.4 x fs(RH) x [Small Nitrate] + 5.1 x fL(RH) x [Large Nitrate] + 2.8 x {Small Organic Mass] + 6.1 x [Large Organic Mass] + 10 x [Elemental Carbon] + 1 x [Fine Soil] + 1.7 x fss(RH) x [Sea Salt] + 0.6 x [Coarse Mass] + Rayleigh Scattering (site specific)

The total sulfate, nitrate, and organic mass concentrations are each split into two fractions, representing small and large size distributions of those components. Site-specific Rayleigh scattering is calculated based on the elevation and annual average temperature of each IMPROVE monitoring site. See Hand, 2006 for more details.

中國研究

  • 徐薇等(2015)3：PM2.5，bext = 3f(RH)[(NH4)2SO4 + NH4NO3 + WSOC] + 4[WSOC] + 10[EC] + 1[fine soil] + 0.6[coarse mass] + 330[NO2] + 10 + 1.7fss(RH)[1.8Cl−]
    • WSOC:水溶性有机碳
    • f(RH):亲水增长因子
    • fss(RH):亲水增长因子-海鹽部分

台灣研究

  • 戴君龍(2004)4探討都會地區（台北、台南、高雄）與非都會地區（台東、花蓮）影響能見度因子的關聯性
    • 研究期間含括自1961 ~ 2003年之氣象因子及1994 ~ 2003年之空氣品質參數（SO2，CO，O3，NOX and PM10）。
    • 藉由主成分因子分析（Principal Component Analysis，PCA）及多重變異迴歸模式探討並建立都會地區及非都會地區之能見度與其影響因子之關係。其中探討都會地區與非都會地區之能見度與其影響因子之變異，並探討假日與非假日之能見度差異。
    • 本研究地區1961-2003之年平均能見度分別為：8.8±1.5 km (台北)，12.4±4.2 km (台南)，13.9±5.9 km (高雄)，25.7±5.0 km (台東)，22.8±6.9 km (花蓮)，顯示非都會地區之能見度明顯高於都會地區。都會地區的年平均能見度自1960年代的21~25 km降至2003年的4~5 km，且近5年均維持在此低能見度狀態，而非都會地區由33~35 km降低至10~15 km，顯示都會地區能見度明顯低於非都會地區，其原因主要與都會地區空氣品質較非都會地區為差有關，尤其主要影響能見度的PM10，在都會地區明顯高於非都會地區。
    • 此外，假日與非假日的污染探討發現，研究地區均存在假日效應(Weekend Effect)，在假日時段的臭氧濃度高於非假日，然以能見度平均而言，假日較非假日平均高約4.4 km，在台南及花蓮之假日能見度顯著與非假日之平均能見度有所差異(p value＜0.05)，而其他地區雖有差異，但未達統計之顯著水準。
    • 由PCA之解析發現，能見度與道路交通污染排放有顯著關係，而各地空氣品質除受上述污染影響外，尚有光化二次污染及工業之硫氧化物排放有關。由PM10為污染指標發現PSI＞100時，除PM10呈現高濃度外，空氣污染物NOX亦呈現最高濃度，氣象因子如大氣壓力與風速則分別呈現高氣壓與低風速。
    • 由經驗模式推估發現PM10以ln[PM10]為參數可展現對能見度變異有最大影響性。
  • 臺中市能見度與微粒，氣象多元廻歸結果5
    • Visibility(km) = 13.99 − 0.48SO42− + 0.38WS + 0.37T − 0.44RH。
    • PM2.5成分及氣象因子為臺中市忠明測站數據，能見度採梧棲氣象站觀測資料。
  • 林唐煌等（2018）臺中地區102年～106年PM2.5與能見度之關係研究顯示，6
    • 臺中地區PM1對於能見度劣化貢獻比PM2.5高，PM2.5質量濃度減量雖有助於能見度改善，但粒徑上的變化抵銷減量的效益。
    • 能見度劣化期間大氣中硝酸鹽呈大幅增加的現象。
    • PM2.5濃度與逐時能見度有中度之負相關，且明顯受相對濕度影響，低濃度PM2.5亦能導致能見度不良。
    • PM2.5散光係數之主要貢獻者，依序為SO42-（27%～30%）、NO3-（26%）、有機物（20%～26%）、粗微粒（10%～11%）、海鹽（6%）與地殼塵土（6%～7%）等。
    • 大氣消光係數增加時能見度惡化，PM2.5中NO3之貢獻增幅最大（21%）；反之，能見度良好時，PM2.5中SO42-與有機物之貢獻則相對重要。

  1. USEPA(1998) IWAQM PHASE 2 SUMMARY REPORT, EPA-454/R-98-019 ↩

  2. Pitchford, M., Malm, W., Schichtel, B., Kumar, N., Lowenthal, D., Hand, J., 2007. Revised algorithm for estimating light extinction from IMPROVE particle speciation data. Journal of the Air & Waste Management Association 57, 1326-1336. ↩

  3. 徐薇、修光利、陶俊、王麗娜、朱夢雅、黃眾思、蔡婧、喬婷、張大年(2015)。上海市大氣散射消光特徵及其與顆粒物化學組成關係研究。環境科學學報，35(2)，379-385。 ↩

  4. 戴君龍(2004)都會與非都會地區能見度與空氣品質關係之探討」. 環境工程與科學系碩士班. 嘉南藥理科技大學. ↩

  5. 李崇德、周崇光、張士昱、蕭大智 (2016)，104-105年細懸浮微粒(PM2.5)化學成分監測專案工作計畫，國立中央大學，行政院環境保護署，計畫編號：EPA-104-L102-02-103。 ↩

  6. 林唐煌(2022)。臺灣空氣品質變異分析及衛星遙測資訊應用(110A164)。行政院環境保護署。 ↩

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