蘭嶼背景大氣監測初析

柳中明¹ 張修武² 劉紹臣³

¹台灣大學大氣科學系
²中央氣象局
³美國喬治亞理工學院地球與大氣科學系

(中華民國八十七年十一月二十四日收稿；中華民國八十八年元月十八日定稿)

摘要

　　本文收集蘭嶼背景大氣測站1995年3月～1998年7月期間資料，進行背景站氣候特性探討，主要在確定監測品質、監測代表性與監測指標。大致上：運用空氣胞路徑追蹤分析，與整理地面氣象資料，均指出蘭嶼站能有效監測冬季亞洲乾冷大陸氣團與夏季西北太平洋暖濕氣團之季節性交替現象。同時，台灣東岸污染源少，而測站位於蘭嶼島山頂，海風強盛（平均風速8ms^-1），小區域熱力環流微弱，蘭嶼島本地污染源亦無法影響；再加上監測儀器之採樣口離地4公尺，足以避開測站本身的各種可能污染源；而各項氣體監測設備，除定期維護外，尚執行每日標準校正與每月多點校正。此外，分析各項氣體監測資料，顯示氣體濃度之日變化情形，乃反應大尺度空氣均勻混合狀況，而非易受近距離污染源干擾。這些均指出：監測資料應能充份反應大尺度氣流變動下之背景大氣成份，而本站水準應已相當於「聯合國氣象組織」所長期在推動支持之日常作業性背景監測站。未來尚可加強改進者為：提升部份監測儀器敏感度至少一個尺度以上，這可能需國內外專業人士之協助。
　　大致上，NO平均濃度為0.12±0.10ppbv，NO2為0.60±0.19ppbv，NOX為0.72±0.25ppbv，O3為32±11ppbv，SO2為0.24±0.08ppbv，CO為0.17±0.05ppmv，CO2為361±5.4ppmv。蘭嶼測站之平均臭氧濃度略低於日本最南端Cape Hedo島資料（年平均40～52ppbv），應是本地受夏季南方清潔海洋空氣影響大之故。大致上，O3之月平均濃度約在13～48ppbv間變動，並且出現非常明顯的季節變化現象，高濃度在10～3月東北季風期間出現（元月平均41ppbv），低濃度在6～8月夏季西南季風期間出現，7月的低濃度非常明確（月平均15ppbv）。其他大氣化學物質中僅CO呈現類似變化（元月平均0.22ppmv、7月平均0.12ppmv）。
　　在所有監測氣體中，臭氧是最佳之辨認季節性氣團變動的大氣化學物資。使用月平均資料計算臭氧與氣壓之相關係數可達0.83，與氣溫則呈負相關，相關係數為-0.88，另外也與相對濕度及風向呈負相關，相關係數分別為-0.5與-0.7。這些明確說明其受氣團特性影響，所以在大陸乾冷氣團主控期間，即反應亞洲中高緯度大陸地區高臭氧濃度現象，而在海洋暖溼氣團主控期間，即反應西北太平洋低緯度海洋地區低臭氧濃度現象。日本學者長期分析該國各背景站資料，已注意到亞洲大陸地區的長期污染趨勢，使得該國各背景站呈現近地面臭氧濃度持續增加的現象。而我國蘭嶼站之長期監測資料，除可探討相似趨勢外，尚可研究海洋清潔空氣的性質是否出現改變。這點是為蘭嶼背景監測最獨特之處。當然，先決條件是本站要能永續運轉下去。

關鍵詞：背景大氣、長程傳送