利用高解析度衛星資料推估氮氧化物排放量

引用授權聯絡人: 陳怡均 / yichunchen@gate.sinica.edu.tw / (02) 2787-5874

關鍵字: 氮氧化物、排放、遙測、空氣品質

圖說: (左上)由衛星推估的2021年臺中火力發電廠(TCPP)四周0.08度以內(圓圈區域)NOx排放量。中火和中龍鋼鐵的區域分別為黃色和藍色多邊形。 (左下)由衛星推估的2021年麥寮六輕工業區(ML)四周0.08°以內(圓圈區域)的NOx排放量。 六輕工業區的區域為黑色多邊形。 (右)2021 年台灣北部、中北部、中部、中南部和南部的年平均氮氧化物排放量。藍線是每個區域的邊界。 TCPP 和 ML 標記為綠色星號。

近年來,先進的衛星開啟了全球高解析度微量氣體觀測的大門。具有高空間解析度的TROPOspheric Monitoring Instrument (TROPOMI) NO2 柱狀密度(column density)使我們能夠用以推估氮氧化物(NOx)的排放量,即時的衛星觀測提供了有別於傳統排放清單的另一種獨立資料來源。本研究藉由衛星推估的排放和連續排放監測系統(CEMS)的比較來驗證方法,並計算臺灣西半部的NOx排放清單。

氮氧化物排放量的計算為化學匯(chemical sink)和風場造成的輻散項(divergence)的總和。其中,計算化學匯所需的NOx 化學生命期,我們利用地面測站的臭氧光解速率、紫外線指數和溫度推估而得。推導出的生命期在臺灣夏季約 1-2 小時,在冬季約 2-4 小時。接著,利用衛星觀測的NO2柱狀密度、化學生命期、風場以及溫度等資料推估出NOx排放量。首先,計算出的2021年臺中火力發電廠(TCPP)和麥寮六輕工業區(ML)的年度排放量,與連續排放監測系統的排放量相當,分別相差6%和-12%。

在驗證數據和方法後,我們推估了台灣西半部五個區域的氮氧化物排放量; 五個區域劃分為:北部(雙北桃園)、中北部(新竹苗栗)、中部(台中彰化)、中南部(雲林嘉義)和南部(台南高雄)。對於台灣北部和南部,由衛星推估的排放量與排放清單十分吻合; 而在台灣中北部、中部和中南部的推估,則比排放清單分別高出 12%、23% 和 16%。顯示台灣中北部至中南部的排放清單可能被低估,可能與交通源、排放係數的不確定性有關。鑑於各種複雜的污染源,由衛星推導(由上而下)的氮氧化物排放量可以讓我們更了解城市尺度的排放,並改進傳統(由下而上)的空氣品質排放清單。 

關鍵概念

  • 利用衛星資料推估的臺中火力發電廠與麥寮工業區的排放量,與監測系統的排放量相近,驗證了計算方法。
  • 在臺灣中北部至中南部所估算的年排放量高於臺灣空氣品質排放清冊的數據,可能源自於排放清冊中對於交通源的不確定性。

更多相關資訊

  • Yi-Chun Chen*, Charles C.-K. Chou, Chian-Yi Liu, Szu-Yu Chi, Ming-Tung Chuang, Evaluation of the nitrogen oxide emission inventory with TROPOMI observations, Atmospheric Environment, 2023, 119639, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2023.119639.

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