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空品模式支援中心

空氣品質模式支援中心成立背景與執行工作內容

空氣品質模式的種類相當多樣,模式的發展與應用更牽涉不同專業領域的科技知識與資訊,特別的是當空氣品質模式應用在環境法規方面的評估或預測時,如何選用適當的模式,並在模擬過程中使用具可信度的資料與標準的程序,遵循適當的規範,這樣模式的模擬結果才能昭公信。在這樣的認知下,「空氣品質模式支援中心」整合了空氣品質模式相關的知識、技術、與資源,以及環境法規方面的專業,致力於空氣品質模式的發展、應用、以及與法規的結合,提出了標準化的公告模式,提供本部公告「空氣品質模式模擬規範」與「空氣品質模式評估技術規範」所認可的相關模式與資料,以輔助推動「空氣污染防制法」裡面「容許增量限值」的管制 工作,以及環境影響評估相關工作之需求。除此之外,在细懸浮微粒(PM2.5)與臭氧(O3)污染成因與來源分析、境外長程傳輸對台灣影響變化之掌握、以及即時性空氣品質影響之模擬評估等,公告模式在環境管理與決策支援上也具有實質的幫助。

空氣品質模式支援中心的重要性

除了空品模式本身,「空氣品質模式支援中心」也同時提供執行這些模式所有必要的輸入資料,以及模擬結果分析工具,總的來說,「空氣品質模式支援中心」在橋接空氣品質模擬技術和相關法規之間發揮了關鍵作用,通過提供專業指導和技術支援,「空氣品質模式支援中心」增強了臺灣對空氣污染問題的管理和控制能力,並支援實現更清潔、更健康的空氣品質目標。

空氣品質模式介紹

空氣品質模式所包含的類型相當多樣,以比較廣泛的定義來說,空氣品質模式包含實體模式與數學模式。

  1. 1.實體模式是指利用實體的方法來模擬空氣污染物的流布與變化情形,並透過適當的觀測技術來得到空氣污染物流布的結果,例如風洞或光化學煙霧實驗箱。
  2. 2.數學模式是指基於物理化學等科學原理,並應用數學或數值方法來計算空氣污染物流布與變化情形的模式。數學模式還可以細分為預斷(prognostic)模式與診斷(diagnostic)模式:
    • 預斷模式一般指根據基本科學原理推導得到的合乎物理化學相關科學原理的數學方程式所建構的模式,例如高斯擴散模式
    • 診斷模式則通常指利用統計原理所發展得到的統計方程式,例如受體模式,由機器學習或人工智慧所得到的模式也可歸類在診斷模式。
空氣品質模式分類
空氣品質模式分類,包括實體模式:風洞、化學煙霧實驗箱;數學模式:診斷模式、預斷模式等。

空氣品質模式應用領域

  • 固定污染源設置、變更及操作許可申請
  • 環境影響評估
  • 污染防制策略研擬
  • 污染防制策略施行成果評估
  • 長期空氣品質之評估
  • 緊急意外事件之應變措施
  • 短期空氣品質預報及應變

國內模式使用之相關法規

  • 空氣污染防制法
  • 空氣品質模式模擬規範
  • 空氣污染物容許增量限值
  • 環境影響評估法
  • 空氣品質模式評估技術規範

我國公告模式及說明

目前「空氣品質模式支援中心」已公告AERMOD(AMS/EPA Regulatory Model)與CMAQ(Community Multiscale Air Quality Modeling System)為公告模式,這兩個模式同時也是美國環保署模式使用指引的優選模式(preferred model)。

  • AERMOD為「美國氣象協會/美國環保署模式改善委員會」所發展的高斯類擴散模式,美國在2004年就已經以AERMOD取代前一代ISCST3優選模式,我國則在2009年開始研議以AERMOD取代ISCST3,並在2021年以AERMOD取代ISCST3為公告模式。AERMOD為高斯類擴散模式,高斯類擴散模式的基本前提假設就是在穩態均勻的氣象場中,模擬單一污染物的擴散情形,因此多用來模擬短時間、近距離、單純的污染物擴散現象,雖然AERMOD也常用來模擬多年或長期的單一污染物分佈特性,但其本質還是眾多短時間(1小時)模擬結果的集合,在應用應該要特別注意這一點。
  • CMAQ為美國環保署所支持持續研發的一套模式系統,相較於AERMOD,CMAQ基本上是質量守恆統御方程式的直接數值解,所以CMAQ是動態的模式,可以模擬空氣污染物在大氣中的傳輸、擴散、演變、沉降等各種物理化學動態行為,因此CMAQ通常是用來模擬各種大氣污染物在大氣中的擬真情形。
細懸浮微粒(PM2.5)年平均濃度之模擬圖
圖為三維網格模式CMAQ的巢狀模擬範圍,第一層最粗網格(網格解析度為81 km × 81 km)涵蓋大部分東亞地區模擬範圍,可引入東亞地區的空氣污染物之影響,第二層網格(網格解析度為27 km × 27 km)則是涵蓋大部分中國主要地區與臺灣,第三層網格(網格解析度為9 km × 9 km)包含中國東南省分以及臺灣,到第四層網格(網格解析度為3 km × 3 km)包含臺灣地區。
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