一維垂直光化模式之研究與應用

柳中明

台灣大學大氣科學系

(中華民國八十一年三月二十日收稿；中華民國八十一年四月二十七日定稿)

摘要

　　本文延續柳與盧（1991）的研究，應用一維垂直光化模式，模擬台北市下風處臭氧垂直分佈狀況，以了解垂直擴散對化學物質時空分佈的影響。模式中主要包括PBL（行星邊界層）模式與化學模式，PBL模式利用前日晚間8時板橋探空的資料，以預估未來24小時，垂直方向上熱量、動量、水汽量等因為近地面受熟，輻射冷卻，與垂直紊流擴散運動等，而致改變的狀況。PBL模式中所得之物理項（包括溫度場與垂直擴散係數），則輸入化學模式中，以模擬在近地面輸入汽車排放廢氣的情況下，各化學物質隨時間與高度的變化情形。一維模式不考慮水平傳送與垂直風，所以化學物質的濃度改變，除因化學反應外，主要受垂直紊流擾動而改變。
　　本研究以民國76年6月12日之個案為例，化學模式初始時間為清晨4時，且不考慮水平傳送，所以與箱型模式相似，主要採用午時資料與觀測值相比較。大略上，午時O3為190ppb，與當日景美200ppb和板橋250ppb接近。同時2.5km以下，O3均勻維持在170～200ppb，此與79年春季飛航觀測所得之O3垂直分佈，在地面至2Km間均勻維持50～100ppb之現象接近；但模擬值非常高，乃因為未考慮水平傳送之故。另外，模擬發現日落後50公尺～3Km間聚集高濃度臭氧，很可能在第二日日出後下降地面，加速近地面臭氣累積。至於午時近地區PAN、HNO3等，均達一般城市區污染濃度（PAN～9.6ppb，HNO3～12ppb）。而光化反應中之游離基OH、HO2與RO2等，濃度較低（OH～0.45PPT，HO2～80PPT，RO2～583PPT，午時2Km濃度最高處）顯示反應快速激烈，且生命期短。OH、HO2在日落後就完全消失，而RO2則仍聚集在50公尺以上，此對第二日的臭氧光化反應有正面加強作用。大略而言，本研究結果指出垂直紊流擾動對垂直面上臭氧，OH等之分佈影響，非常重要，未來吾人將進一步修改模式，以分析水平風傳送之影響效應。

關鍵詞：臭氧光化污染、數值模擬