1. 海岸邊界層對新英格蘭 地區污染傳送的影響 Reference: Angevine, W. M., C. J. Senff, A. B. White, E. J. Williams, J. Koermer, S. T. K. Miller, R. Talbot, P. E. Johnston, S. A. Mckeen, and T. Downs, 2004: Coastal boundary layer influence on pollutant transport in New England. J. Appl. Meteor., 43, 1425 – 1437. 講員：曹嘉宏 日期： 2006.03.31

2. 報告大綱  名詞解釋  前言  儀器介紹  個案討論  結論

3. 名詞解釋  NEAQS (New England Air Quality Study)  NOAA 在 2002 年的時候對 New England 的空氣 以及懸浮微粒做一系列的觀測。因為當地的空氣 污染經常超越了 EPA ( 美國環保局 ) 所訂定的標準， 糟糕的空氣品質對當地居民的健康以及經濟結構 造成很大的影響。本文便是分析這次觀測的 Ozone 值變化。

4. 名詞解釋  Internal Boundary Layer (IBL) 不同的地面物質所組成的邊界層會有不同的特性。 當空氣由某一種特性的邊界層移動到另外一種特 性的邊界層時，在中間經過的過渡地帶便稱為 Internal Boundary Layer 。

5. 前言  Merrill and Moody (1996) 提出了新英格蘭地 區的西北方有低壓系統的時候，會發生 Ozone 高 污染事件。  當低壓東移時，伴隨著 低壓的冷鋒經過新英格蘭 地區，會減低該地的污染 值。

6. 前言  Smedman et al. (1997) 結合了理論，模式， 及觀測數據，整理出海洋與陸地交界的 Internal boundary layer 的結構，其中指出在海洋上移動 較快速的氣塊到陸地之後速度會開始減小。  根據之前的資料，新英格蘭沿岸的高污染事件會 發生在西南風的狀態下。如果只是藉由陸上傳送， 當南方的暖空氣北上遇上較冷的空氣會產生垂直 性的對流，污染物則不容易累積。

7. 不同傳輸路徑的 Ozone 濃度變化 陸上傳輸沿海岸傳輸

8. 儀器介紹  地面 Ozone 分析站  剖風儀  SOUNDING  Ronald H. Brown (NOAA 觀測船 ) 包括了 Ozone 分析 儀、光達、剖風儀

9. 個案介紹  22~23, July  11~14, August

10. 22~23 July

11. 7 月 22 號地面天氣圖 H L

12. 7 月 23 號地面天氣圖 H L

13. 海上與陸上的 O 3 值比較  海上 Ozone 達到 125ppbv 。高值 約發生在每天的 18Z(PM01:00)  陸上 22 、 23 號這 兩天的 Ozone 高 值差不多，而島 嶼上則有累積的 現象。

14. 22~23 July  圖上的逆軌跡線是 由八個固定點的剖 風儀加上船上的移 動式剖風儀提供資 料。  說明了觀測地區的 污染物來源，也說 明了為什麼在沿岸 有比較高的污染值。 1800UTC 23 July 的 20 小時回軌跡線 Providence Hartford New York Boston

15. 探空資料 7 月 22 號海上與陸上的 sounding 資料  22 號早上地面的 風速較大，之後的 風速平均約在 10 左 右，而 Ozone 的值 也是這之後開始升 高。  風向方面全天維 持在西南風，這是 受到西北方低壓風 場的影響。 半夜 中午 清晨 傍晚

16. 船舶上光達資料  這是船舶移動時所抓到 的橫向的 peak 值，約 10~20km 寬。推測是 Ozone 出海之後所走 的路徑。 10~20KM

17. 船舶上光達資料  海面上高濃度值的 地區大約出現在 0.3 ~0.5km 高， 證明了 Ozone 會 在近地面層進行傳 輸與累積。

18. 小結  Ozone 的觀測值與回軌跡線都顯示出，由低壓系 統所造成的高污染事件會經由都市通道傳輸。  Ozone 的出海之後，大約在 0.3~0.5km 左右的 高度貼著地面傳輸。寬度約 10~20km 。  在中尺度低壓所形成的高污染事件，開始與結束 的時間取決於低壓與低壓系統的冷鋒鋒面的位置。

19. 11~14 August

20. 海上與陸上的 O 3 值比較  相較於七月的觀測值， 八月的污染程度較為嚴 重，達到了 150ppbv 。  島嶼與陸地上的汙染程 度差不多。  海上的部份就算是低值 也會高於 50ppbv ，證 明了海上比陸上更容易 累積 Ozone 。

21. 環境風場的改變 11/8 12/813/8 14/8 15/8  由天氣圖上可以看出在 污染要嚴重的 8 月 12~ 14 號期間，等壓線較 11 號或 15 號來的稀疏。故 可以得知風速的增加是 因為大環境的改變。

22. 探空資料  風向上可以看出 近地面層的風有 夜晚吹西南風， 早上吹東南風的 週期性變化。  中午的時候海風 較強，與 peak 值 的時間對應。証 明了 Ozone 是從 海上傳輸過去。 8 月 12.13 號海上與陸上的 sounding 資料 01:30 13:30

23. 探空資料  風速上來說， 8 月這個個案的地 面風速約只有 5m/s 。  15 號地面開始 出現高風速，使 得 Ozone 的濃 度開始降低，結 束這次的高污染。 8 月 14.15 號海上與陸上的 sounding 資料 01:30 13:30

24. 海風效應  00UTC 到 09UTC( 夜晚 到清晨 ) 這段時間是西風 到西南風的狀態，此時 的 Ozone 值隨著時間下 降。說明了污染並非是 綜觀風場的西南風所帶 上來。  大約在 1800UTC 的時候 風向開始轉成南風， 2000UTC 之後則為東南 風，帶起了當天的高污 染值。 360 180 0 Ozone 8 月 14 號風向與 Ozone 值的比較 00 TIME(UTC) 24

25. 小結  由觀測值上得出，海上的近地面層比陸上容易累 積 Ozone 。  當環境風場較弱時，地區性的海陸風環流會開始 主導污染傳輸方向。而這種形式的污染事件在環 境風場開始增強之後便會開始消失。

26. 結論  造成污染事件的空氣會經由海上傳向新英格蘭的沿岸。  在海上的污染物會在近地面層進行傳輸。  波士頓可能是這次污染很大的來源，但是從軌跡線上來看 可以發現沿路經過的許多大城市也會有程度上的影響。  低壓系統所形成的污染事件會在伴隨低壓的冷鋒經過之後 結束；而地區性的海陸風環流所主導的污染事件會在環境 風場的加強而結束。

27. 結論 原因環境風速污染程度 環境風場造 成的汙染事 件 (7 月個案 ) 大尺度的風 場帶來都市 的污染物。 大。污染物 必須經過較 長的傳送。 小。且海上 會比陸地上 嚴重 海陸風形成 的污染事件 (8 月個案 ) 海陸風將累 積於海上的 污染物吹向 陸上。 小。環境風 速小的時候 才能突顯海 風環流。 大。海上與 陸上的污染 程度差不多。  兩種不同原因的污染 事件比較：

28. ~ The End ~

31. 關於 Ozone 的方程式  NO 2 + hv NO + O O + O 2 + M O 3 + M  NO 2 + OH · HO 2 · + NO HO 2 · + O 3 OH · + 2 O 2

32. 問題  為什麼冷鋒過境會結束高污染事件？