分析 1995NARSTO-NE 高臭氧 事件的氣象場結構 講者：陳昭敏 時間： Reference ： Seaman, N. L., and S. A. Michelson,2000:Mesoscale Meteorological structure of a high-ozone episode during the 1995 NARSTO-Northeast study. J. Appl. Meteor., 39,

流程 關鍵字 前言 動機與目的 天氣分析 (1. 綜觀 2. 中尺度 ) MM5 模擬 結論

關鍵字 1.APLT APLT (Appalachian Lee Trough) 阿帕拉契槽 由於中對流層的西風過山，在背風面產生壓 力較低的地方。 靜力平衡下，背風面沉降增溫，地面氣壓降 低，渦度增加，在背風面產生氣旋。

關鍵字 2.Urban corridor Urban corridor 都市通道 位於近海岸地區，工業化及污染嚴重的 地區，包含了 Washington,D.C., to Boston, Massachusetts.

關鍵字 3.PSI (Pollutant Standards Index) 空氣污染指標為依據監測資料將當日空氣中懸浮微粒 (PM10)( 不 包括粒徑 10 微米以上之粗粒子 ) 測值、二氧化硫 (SO2) 濃度、二 氧化氮 (NO2) 濃度、一氧化碳 (CO) 濃度及臭氧 (O3) 濃度等數值， 以其對人體健康的影響程度各換算出該污染物之污染副指標值， 再以當日各副指標值之最大值為該測站當日之空氣污染指標值 (PSI) 。懸浮微粒 (PM10)二氧化硫 (SO2)二 氧化氮 (NO2)一氧化碳 (CO)臭氧 (O3) PSI 值 PM10 ： 24 小 時平均值 單位 :μg/m3 SO2 ： 24 小 時平均值 單位： ppb CO ： 8 小時 平均之最大值 單位： ppm O3 ： 小時 之最大值 單位： ppb NO2 ： 小時 之最大值 單位： ppb

前言 高污染事件的發生與污染排放、大氣化學過 程，及氣象場有關 Wolffetal.(1977) 美國東北部的高臭氧事件為 多尺度的議題，受到 1. 都市尺度 2. 中尺度 3. 來 自於美國中西部和美國東南的長程傳送 空氣污染指標，臭氧 120ppb/1hr=PSI100( 由 美國環境保護署訂定 )

前言 ( 續 ) NARSTO( North American Research Strategy for Tropospheric Ozone) 瞭解對流層高臭氧事件的氣象 及化學過程。 NARSTO-Northeast 範圍： Virginia-Maine. Appalachian 山脈 -Atlantic 海岸 本篇目的： 1. 分析 1995/7/12-15 的高臭氧事件的氣象場特徵 2. 利用數值模式模擬 Virginia Maine Atlantic 海岸 Appal- achian 山 脈

動機與目的 1995/7/12-15 此個 案為當年最嚴重 7/1415EDT1 小時平均臭氧濃度 站數 最大值

天氣分析 - 綜觀 7/14/08EDT 地面天氣圖 7/12-14 低壓從西方東移至 54N60W ，且在 7/1412UTC 加深至 991hpa 百慕達高壓增強，西移 在地面來自於美國中西部的暖空氣 (35-37 ℃ ) 透過百慕達高壓脊北方，西南風。 7/1412Z 暖空氣已經取代了原先的冷空氣 (32-34 ℃ ) 7/1212Z 7/1315Z 7/12 大氣較為乾淨 只有 7 個站超過標準值 地面暖鋒 H L CANA DIA

7/1212Z(08EDT)850hpa 7/12 持續的加熱. 7/1512Z 開始降溫 AGL Km 為逆溫層 綜觀環境有利於 O 3 光化反 應、傳送、混合過程。 7/1512Z 7/1212Z H

綜觀 - 臭氧事件的結束 7/1512Z 開始降溫，冷鋒 ( 滯留鋒 ) 往南 移動，在 7/16 夜間 (00Z-09Z)MCS 系統 在 Pennsylvania 西方發展，且迅速的擴 展至整個美東。 MCS 所帶來的西北風和降水結束了高臭 氧事件。

天氣分析 - 中尺度 APLT ：靜力平衡下，背風面沉降增溫， 地面氣壓降低，渦度增加，在背風面產 生氣旋。 在過去的統計中， 70% 高臭氧事件是受 到 APLT 影響 (Pagnotti1987) 。 APLT 的生成，消弱

7/1412Z(08EDT) 地面天氣圖 7/13APLT 發展 ( 百 慕達高壓所帶來的 西風跨山產生的 APLT) 持續至 7/1412Z 最強 7/1500Z 高層短波通 過北方使 APLT 東移 7/1600Z 消散 地面暖空氣和海洋冷空氣的界線 後來受到海風影響內移 山的東側. 背風槽

7/14/08EDT925hpa 氣流圖 資料缺乏之下，只分析 出一個槽 流線在槽的地方輻合， 導致垂直運動。將 O 3 舉 升至平均混合高度以上， 則被高層的風場 ( 夜間 LLJ 長程傳送 ) 傳送。這 個風場利用數值模式來 證明。 經過高污染的地區傳送

小結 - 觀測資料分析 綜觀尺度下，低壓東移， 百慕達高壓增強往西伸。 NE 受西南風影響，增 溫。 中尺度： APLT 在 7/12~7/14 增強， 7/15 受高空短波影響東移。 由 925hpa 氣流線分析， 經過都市通道氣流線都 顯示高污染值。

模式 MM5 4 層 Nested-grid PE model σ 座標.32 層 10m-1500m 分 14 層 時間： 7/1212Z-7/1900Z NWS 2.5° 資料

數值結果 - 校驗 地面風場差異較大 (1.vs2.) 地面溫度的差異小 1. 地面風場 2.200m-2900m 風場 3. 地面溫度

12hr 的後軌跡研究 7/1500Z 120mAGL 風切大、西南風 受到氣旋 式氣流影響 與海岸線平行. 受百慕達高壓影響. 乾 淨. 只經過海岸平原 氣塊經過 urban 通道. 低 層有輻合 (MM5) 11a

剖面分析 A B C D

AB 剖面 7/1420Z AC 穩定邊界層 內陸混合層高度較高 1600m->750m 0.42m/s 1600m 750m

CD 剖面 7/1420Z 0.38m/s 1700m 650m 20km 1. 東西混合層高度差異， 表示擴散減量的程度 2. 向東傾，污染物傳送 3.LLJ 傳送

結論 1. 綜觀尺度百慕達高壓沉降逆溫的穩定大 氣，帶來微風、高溫、少雲、和稀少降水 2.APLT 東方的南南西風，經過了都市通 道，扮演了傳送污染物角色。 3.APLT 西方的西西北風，氣流較乾淨。 4. 混合層高度在 APLT 西側高於東側，東 側較不利於污染物的擴散 5. 在 APLT 的底層輻合使垂直速度增加， 混合層高度也增加，使邊界層的污染物傳 送到較高的地方 6. 污染物被累積在混合層上方的穩定大氣， 進而透過夜間的 LLJ 傳送到東北方。

THEEND

背風旋生

Bermudahigh 百慕達高壓 位於北大西洋之半固定性「副熱帶高壓」 (Subtropicalhigh), 特別在其位於大西洋西部 時常如此命名。在一高壓常移向大西洋東部 時，則稱「亞速爾高壓」 (Azoreshigh) 。在海 平面氣壓之「平均天氣圖」 (Meancharts) 上， 此高壓為一主要之「活動中心」 (Centerofaction) 。當百慕達高壓充份發展並 向西延伸時，美國東部溫暖而潤濕之天氣盛 行，尤以夏季為然。

MM5 的詳細設定

飛行路線 Piper Aztec Cessna

7/ EST 7/ EST 1500m