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Focus on Air Quality

高斯模式及大氣穩定度

Table of contents

大氣紊流的特性

局布尺度

  • 時間
    • 瞬時 ~ 小時
    • quasi-steady state
  • 空間
    • 100M ~ 10 Km
    • homogenesis：空間中的紊流強度為定值(不隨高度、橫方向改變)
  • 紊流擴散(Turbulent Diffusion)現象為主、延散(Dispersion)為輔
Gaus.PNG
不同延時之煙流形狀與平均濃度(Slade 1968)

中尺度

  • 50 Km ~ 500 Km
  • 數小時 ~ 數日
  • 受延散現象、地區環流、地形效應控制為主
calpuff_PMF.PNG
CALPUFF模擬結果GIF檔展示畫面(臺灣未來3天火力機組空品影響預報)

大氣垂直穩定度與連續煙流之形狀

穩定大氣

  • 溫度傾率 > 絕熱傾率、逆溫、等溫
  • 不存在高層逆溫層：Fanning
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穩定大氣與Fanning
  • 高層逆轉：Lofting
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穩定大氣與Lofting

中性大氣

  • 溫度傾率 = 絕熱傾率。是否存在高層逆溫層
  • 存在高層逆溫層：Fumigation
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中性大氣並高層逆溫：Fumigation
  • 不存在高層逆溫層：Coning
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中性大氣無高層逆溫：Coning

不穩定大氣

  • 溫度傾率 < 絕熱傾率、逆溫、等溫
  • Looping
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不穩定大氣：Looping

垂直穩定度在空間中的不均勻特性

  • Shoreline Internal Boundary Layer
    • Convective-internal-boundary-layer-formed-by-advection-of-cool-marine-air-over-a-warm.png
海岸地區對流內部邊界層Hsu , 1988

混合層日變化與污染擴散現象

  • 混合層與地面污染
Yamada1.PNG
混合層與地面空氣污染日變化概念圖(Yamada and Mellor 1975)
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大氣垂直混合層及地面逆溫層之日變化(Yamada and Mellor 1975)

煙流模式的架構流程

USEPA SCRAM模式種類架構

  • Dispersion Modeling
    • Preferred/Recommended Models
      • AERMOD Modeling System (AERMIC MODel)
      • CTDMPLUS：複雜地形模式。作法詳後述。
      • OCD：近海污染源在陸地的濃度分析。需海上及陸上氣象數據
    • Alternative Models
      • ADAM, ADMS, AFTOX, ASPEN, BLP, CAL3QHC/CAL3QHCR, CALINE3, CALPUFF, DEGADIS, HGSYSTEM, HOTMAC/RAPTAD, HYROAD, ISC3, ISC-PRIME, OBODM, OZIPR, Panache, PLUVUEII, SCIPUFF, SDM, and SLAB.
    • Screening Tools
      • AERSCREEN, CAL3QHC, COMPLEX1, CTSCREEN, RTDM3.2, SCREEN3, TSCREEN, VALLEY, and VISCREEN.
    • Related Programs
      • AERCOARE, AERMAP, AERPLOT, AERSURFACE, BPIP, BPIPPRM, BPIPPRM-Draft, CALMET2NCF, CALMPRO, CHAVG, CONCOR, EMS-HAP, MMIF, and MMIFstat.
  • Photochemical Modeling
    • Community Multiscale Air Quality (CMAQ, 2021)
    • Comprehensive Air quality Model with extensions (CAMx, 2022)
    • Regional Modeling System for Aerosols and Deposition (REMSAD, 2005)
    • Urban Airshed Model Variable Grid (UAM-V ®, 1991)
  • Receptor Modeling
    • Chemical Mass Balance (CMB)
    • Positive Matrix Factorization (PMF)

AERMOD執行流程

Modeling-system-of-Aermod-View-software-Source-Lakes-Environmental-2017.png
AERMOD模式系統與設定流程(Cerqueira et. al 2019)

AERMOD在臺灣之應用