懸浮微粒衰減直達太陽輻射研究：1995年2~3月台南永康監測分析

柳中明¹ 沈金清¹ 李崇德² 張修武³

¹國立台灣大學大氣科學研究所
²國立中央大學環境工程研究所
³中央氣象局

(中華民國八十五年十一月二十七日收稿；中華民國八十六年六月二十三日定稿)

摘要

　　本研究在中央氣象局台南永康測站進行密集太陽輻射、懸浮微粒與雲相觀測，以探討晴日時，大氣中懸浮微粒對直達太陽輻射之衰減；並建立利用太陽輻射觀測資料，反演垂直上空懸浮微粒之大氣混濁度的方法。同時探究近地面懸浮微粒對衰減直達太陽輻射之重要性。
　　結果發現：在只選取晴空無雲的條件下，懸浮微粒約造成直達太陽輻射衰減-78~20%，大致與天頂角呈正相關，即天頂角愈大輻射衰減愈多。所反演得之寬頻（0.3~4μm）大氣混濁度（turbidity:τ），在1995年2月份為約0.34±0.25，3月份為0.43±0.15。此外，分析大氣混濁度與實測之（散射／直射）輻射通量密度比之相關，發現相關係數非常高，如2月份為0.97，3月份為0.98，大致顯示僅利用直射輻射通量密度資料所反演得之寬頻大氣混濁度，與實測之散射輻射量之變動呈正相關。同時分析在台南永康測站所測之懸浮微粒散射係數（藍、綠與紅光），以及懸浮微粒粒徑數譜，大致除單一個案外，均與τ變化呈現正相關，相關係數可達0.9左右。
　　同時分析窄頻區間的類似現象。大致上，懸浮微粒造成直達輻射量的衰減率，415nm為-80~-66 %，500nm為-74~-55 %，610nm為-60~-20 %，862nm為-50~-5 %。2月內窄頻415nm平均τ值為0.93±0.29，500nm為0.7±0.21，610nm為0.31±0.14，862nm為0.16±0.12。3月內窄頻415nm平均τ值為0.94±0.32，500nm為0.78±0.21，610nm為0.38±0.10，862nm為0.20±0.06。2~3月間τ值變動不大。
　　本文同時探討寬頻、窄頻與後甲PM10間之相關，發現在相關性高的日子裏，如2月7日、2月12日、3月8日等，垂直空氣柱中懸浮微粒對太陽輻射的衰減，主要受近地面微粒的影響。但在彼此相關性不高的日子裏，如3月4日，近地面懸浮微粒的影響在整個垂直空氣柱中較不重要，因此可能與當時之綜觀大氣環境與長程物質的傳送等因素有關聯。由於大氣混濁度之反演主要在尋找垂直方向上懸浮微粒特性之改變，雖然大多數的狀況下，τ的數值與近地面懸浮微粒的變化相關極高，但是仍有少數情形例外。因此，未來如何進行垂直方向上懸浮微粒特性的監測，當為進一步推動相關工作的重點。

關鍵詞：懸浮微粒、太陽輻射、大氣混濁度