台灣地區衛星觀測及地面觀測之懸浮微粒光學特性

陳詠昌(Yung-Chang Chen)

指導教授 ： 林博雄

國立臺灣大學/理學院/大氣科學研究所/碩士(2004年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2004.00376

摘要

摘要
IPCC 2001報告中提出懸浮微粒影響地球輻射收支影響甚鉅，但由於懸浮微粒的觀測資料缺乏，科學家對懸浮微粒的瞭解仍有限。1999年起NASA EOS計劃Terra衛星所攜帶的MODIS（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）提供高解析度的全球懸浮微粒遙測光學物理特性資料。Chu et al.,(2002)比對MODIS所觀測的AOD(Aerosol Optical Depth)和NASA的AERONET(Aerosol Robotic Network) 地面CIMEL Sunphotometer的AOD觀測資料，發現歐美內陸地區可高達0.9的相關性，但在沿海地區相關性則降到0.68~0.90不等。
本研究利用台灣地區地面AERONET觀測網(台北氣象局，中壢遙測中心和台南成奶j學)和MODIS level-2 (10km解析度)觀測反演的AOD資料，分析台灣地區AOD的統計特性，然後比對兩者來探討MODIS AOD資料用以監測台灣地區AOD時空分佈的可用性。四個測站(台北、中壢、台南和蘭嶼)地面觀測AOD 440nm平均值分別為0.69、0.57、0.77和0.42，在春季期間AOD 440nm平均值分別提高為0.76、0.72、0.85和0.44；四個測站衛星觀測AOD550nm平均值分別為0.29、0.30、0.48和0.20。地面與衛星AOD相關性分析結果，顯示與先前歐美等地的研究相近，台北地區兩者比對相關係數為0.68，中壢地區比對相關係數為0.79，台南地區比對相關係數為0.63。經由環保署新莊超級測站資料，推算台北地區的Single Scattering Albedo(ω0(λ))為0.86 ~ 0.89之間。MODIS反演AOD的模式中設定ω0(λ)為0.96，若將ω0(λ)調低，才能提高兩者相關程度。
本文也進一步探討MODIS觀測的AOD值和環保署地面測站的PM10資料的相關程度，並經由個案分析討論MODIS AOD550nm與EPA PM10相關起伏的個案特徵；MODIS AOD550nm與EPA PM10比對結果，顯示兩者相關係數都是偏低。台北和中壢兩個測站的相關係數並未通過95%信賴區間檢定，僅有台南及所有測站加總資料的相關係數才得以通過95%信賴區間檢定。
選取討論的個案為2002年4月8日(落在迴歸線95%信賴區間內的資料組)、3月11日(MODIS AOD550nm資料偏高、PM10偏低資料組)和2001年3月4日(PM10資料偏高、MODIS AOD550nm偏低資料組)。2002年4月8日個案特徵為(1)當日的空氣塊必須來自於污染比較少的地方；(2)當日地表的PM10並沒有急遽的變化，而且地面PM10濃度趨於平穩狀態，並未達到EPA空氣污染事件的標準。2002年3月11日個案兩種資料相關性不佳的原因，可能為高空中的大氣含有較多的污染物，所以即使低層的污染物濃度較低，但因為整層大氣中所含的污染物濃度均很高，所以地表觀測到的PM10不能完全反應整層大氣的污染物濃度。2001年3月4日個案為沙塵暴個案，MODIS對於台灣各地污染物濃度掌握良好，但惟獨在中壢站與PM10的比對結果不佳，其特徵無法自天氣圖資料與氣流軌跡分析中釐清。

關鍵字

懸浮微粒光學厚度 ； 懸浮微粒 ； 光學厚度計

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無資料

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Aerosol ； CIMEL Sunphotometer ； MODIS ； AERONET ； Aerosol Optical Depth

參考文獻

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