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分析 1995NARSTO-NE 高臭氧事件的氣象場結構

分析 1995NARSTO-NE 高臭氧事件的氣象場結構. 講者：陳昭敏 時間： 2006.03.31. 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, 384-398. 流程. 關鍵字 前言 動機與目的 天氣分析 (1. 綜觀 2. 中尺度 )

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分析 1995NARSTO-NE 高臭氧事件的氣象場結構

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  1. 分析1995NARSTO-NE高臭氧事件的氣象場結構 講者：陳昭敏 時間：2006.03.31 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.,39,384-398

  2. 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

  3. 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。

  4. 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.

  5. 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)。

  6. 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)

  7. Maine Appal-achian 山 脈 Atlantic海岸 Virginia 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

  8. 最大值 站數 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

  9. L CANADIA 7/12大氣較為乾淨 只有7個站超過標準值 7/1315Z 地面暖鋒 7/1212Z H 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℃)

  10. 7/1212Z(08EDT)850hpa • 7/12持續的加熱. • 7/1512Z開始降溫 • AGL1.5-2.5Km為逆溫層 • 綜觀環境有利於O3光化反應、傳送、混合過程。 7/1212Z 7/1512Z H

  11. 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。

  12. 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

  13. 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

  14. 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O3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

  15. 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。

  16. 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

  17. 數值結果-校驗 地面風場差異較大(1.vs2.) 地面溫度的差異小 • 200m-2900m風場 • 地面風場 1.81 0.73 -0.03 1.26 -0.60 • 地面溫度

  18. 12hr的後軌跡研究 • 7/1500Z • 120mAGL • 風切大、西南風 • 3.4.15.16.20受到氣旋式氣流影響 • 18.21.22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

  19. C D A B 剖面分析

  20. 1600m 0.42m/s 750m AB剖面7/1420Z AC穩定邊界層 內陸混合層高度較高 1600m->750m

  21. 1700m 0.38m/s 650m 20km CD剖面7/1420Z 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

  22. 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。

  23. THEEND

  24. 背風旋生

  25. 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。

  26. MM5的詳細設定

  27. 飛行路線 Piper Aztec Cessna

  28. 7/14 0400-0700EST7/14 1200-1600EST 1500m

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