空氣品質專題中心 - 整合研究計畫

整合研究計畫-1: 農業施肥對大氣反應性氮化物收支及空氣品質之影響
  • 計畫摘要:
細懸浮微粒(PM2.5)及臭氧(O3)是影響台灣地區民眾健康的主要空氣污染物,大氣中PM2.5及O3主要是由光化學反應所生成,反應性氮化物,包括氨氣(NH3)、氮氧化物(NOx = NO + NO2)、亞硝酸氣(HONO)及硝酸氣(HNO3)等已知是大氣光化學產生PM2.5及O3的重要前驅物。先前的調查研究發現:台灣中、南部農業縣市的空氣品質受到高濃度臭氧及硝酸鹽的嚴重衝擊,然而,農業縣市已知的工業和交通NOx 排放量遠低於工業區和主要都市,低污染排放量和高污染物濃度間的矛盾使得污染控制策略陷入困境。本研究計畫的主要目的即在於解釋上述農業區空氣品質的矛盾現象。台灣是世界上氮肥使用密度最高的國家之一,本研究假設農業區土壤所施用的含氮化學肥料會釋出大量的反應性氮化物至空氣中,提供當地大氣光化反應生成臭氧和硝酸鹽微粒所需的反應物,因而導致大氣中存在異常的高濃度臭氧和硝酸鹽微粒。本計畫將經由一系列的實驗調查驗證這項假設。計畫中將採用微環境動態監測及開放大氣之紊流協變技術量測施肥田野中主要氮化物(N2O, NH3, NO, NO2, HONO and HNO3) 的釋出通量,同時也將在田野中進行臭氧和PM2.5組成的現地觀測,進而分析當地臭氧和硝酸鹽微粒的生成與傳輸。
  • 計畫聯絡:
張頊瑞 博士 (Email Link
整合研究計畫-2: 高解析度空氣品質診斷與預報模式發展計畫
  • 計畫摘要:
「空氣品質模式」是十分重要的施政工具,除了提供民眾重要的生活資訊,作為規劃日常活動的參考,也可適時發出警訊,提醒主政機關採取適當應變措施,減緩空氣品質惡化的衝擊,保障民眾的健康。由於空氣污染物的產生及傳輸過程牽涉十分複雜的大氣物理化學機制,高精度的空氣品質模擬與預報仍是極具挑戰性的研究工作。本計畫以當前國際上普遍採用的WRF-Chem和CMAQ網格模式為基礎,發展符合台灣環境需求的高解析度空氣品質模式,研究團隊中整合了邊界層氣象學和大氣物理化學的專家,經由在台灣空氣污染較嚴重的地區實地執行高精度的氣象和物理化學觀測實驗,獲取台灣地區大氣環境的特徵參數,進而提供數值模擬更正確的條件,從而改進模式的精確度。此外,也將藉由發展降尺度演算技術,進一步提昇氣象和空氣品質模式的空間解析度,使得空品預報的資訊得以更貼近民眾的實際生活需求。本計畫最終目標為透過模擬分析提供台灣地區未來72小時每1小時1km*1km空間解析度的空氣品質資訊,提供主管機關做為執行空氣品質預報、管理和空氣污染成因診斷的施政工具。
  • 計畫聯絡:
林傳堯 博士 (Email Link
整合研究計畫-3: 都市邊界層內氣膠的生成、傳輸及環境衝擊
  • 計畫摘要:
大氣氣膠(或稱懸浮微粒)是決定地球系統輻射能量收支的關鍵因子之一,另一方面,也是一種嚴重影響公眾健康的空氣污染物。然而,至今我們對於氣膠的生成機制和氣膠在大氣中的物理化學行為的科學知識仍然不夠充分,影響所及,氣膠對輻射收支的影響是目前氣候變遷評估模式中最主要的不確定度來源,霾害則是都市空氣品質管理上最艱鉅的挑戰。人為污染產生的氣膠主要分布在都市的大氣邊界層中,因此都市邊界層內空氣的流動直接影響空氣污染物的傳輸或累積,邊界層內的光化學反應則是氣膠的重要來源;另一方面,人為氣膠的直接或間接輻射效應可能改變地表和大氣的輻射收支,進而影響邊界層的動力行為,空氣汙染與都市邊界層動力的交互作用至今仍缺乏完整的科學論述。本計畫的目標為深入研究都市空氣污染物和都市邊界層次環流的交互作用。此為國內首次針對此項議題進行的系統性調查研究,研究團隊將於2020年執行先期觀測實驗,觀測項目涵蓋氣膠的物理、化學特徵參數、二次氣膠前驅物、雲量和雲物理特徵參數、以及邊界層的氣象參數等。觀測結果將匯入氣象-大氣化學耦合模式,探討氣膠的生成機制、傳輸過程、輻射效應以及對邊界層動力的反饋。
  • 計畫聯絡:
周崇光 博士 (Email Link
整合研究計畫-4: 巨型城市空氣污染物的傳輸及轉化:亞洲分支計畫
  • 計畫摘要:
城市空氣污染是當前發展中和已開發國家面對的共同議題,其中東亞(尤其是中國)地區在近20年的快速工業化,使得這個地區成為全球空氣污染物的主要來源,由中國大陸排放的空氣污染物可隨著大氣環流傳送至下游地區,除了改變西太平洋的大氣組成,進而可能影響區域氣候,也對下游國家的空氣品質造成衝擊,台灣也在其影響範圍之內。由德國研究基金支持,布萊梅大學領導的EMeRGe研究計畫(http://www.iup.uni-bremen.de/emerge/home/home.html),是一項高精度大氣物理化學調查研究,計畫目標為探討巨型城市空氣污染物的傳輸及轉化,及對大氣組成與空氣品質的影響。計畫中擇定兩個主要的研究區,一個在歐洲,另一個在東亞。本中心與布萊梅大學環境物理研究所於2017年簽署合作備忘錄,參與EMeRGe的亞洲分支計畫(EMeRGe-Asia)。雙方研究團隊於2018年3月9日至4月8日期間,共同完成台灣地區和鄰近海域(東海、南海)上空的空氣污染調查,雙方實驗室於2019年已經完成空氣及氣膠樣品之化學分析,預計2020年將共同辦理一系列資料會議並開始發表研究結果。本計畫是台灣第一次參與此類國際大氣化學研究實驗的核心團隊,也將第一次提供台灣和上游空域中空氣污染物的物理化學性質,此次調查實驗將可為改善我國空氣品質預報和釐清區域污染傳輸/轉化機制提供珍貴的科學資料。
  • 計畫聯絡:
陳詠昌 博士 (Email Link

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