中尺度模式MM5與大氣擴散模式之整合應用：核廠污染擴散研究

黃清勇 莊博清

國立中央大學大氣科學系

(中華民國九十一年四月八日收稿；中華民國九十一年九月五日定稿)

摘要

　　本文使用中尺度氣象模式(MM5)，先進行真實天氣系統之模擬，再將MM5模擬結果與空氣動力擴散模式進行整合應用，研究大型有限體積污染源之擴散過程。就氣象研究部分，本文探討冬季北台灣地區與大台北地區大氣邊界層及其環流特徵。依此局部環流變異之需求，設計兩個緊急擴散模擬區（大台北擴散區與台北核安區），模式水平解析度分別達1000公尺與333公尺。此高解析度模擬結果顯示，在東北季風下，北台灣邊界層明顯受環境風場及地形效應影響，在山勢較高處，晚上邊界層之高度較低，且其分布與地形高度變化頗為一致。但當上游風向轉為較具東風分量時，邊界層分佈明顯受地形環流擾動的影響，在台北盆地及大屯山下風處常伴有低値。在此真實天氣系統下假設一核能污染排放源，本文高解析度的擴散模擬顯示，大屯山區的污染物擴散現象呈現非常細微的局部地形環流效應。在冬季東北風的個案(96/12/01)，核一廠、核二廠的瞬間污染物大約在2小時後，即進入台北盆地到達西側，此時濃度大約是初始濃度的百分之一。若為連續排放源，核一廠在排放30分鐘後，濃度前緣已進入台北市，隨後並經南港、中山區一帶，但主要濃度仍偏於盆地西北側。在北風的個案(98/11/09)中，核二廠污染物經45分鐘可達東區（南港、松山區），而1小時後，由於大屯山背風渦旋回捲效應，到達西南區（古亭、永和）一帶。在東風個案中(98/11/13、99/01/26)，污染物的傳送現象幾乎都是繞流過大屯山區，大部分被盛行繞流带往桃園、中壢外海一帶。由於在盆地之背風渦旋與雪山山脈之下沉東風形成合流，產生阻卻作用，使偏東盛行風下繞行之污染物濃度不易侵入台北盆地。本文研究顯示中尺度MM5模式與空氣動力擴散模式結合使用，可對局部地區進行高解析度模擬，有助於複雜地形及複雜氣流下核能或一般空氣污染物擴散之評估與了解，並可供為即時作業預報需求用。

關鍵詞：中尺度氣象模式MM5，空氣動力擴散模式，大氣邊界層