建立即時氣象模組及船舶排放之三維空氣品質模擬系統

書籍介紹

本計畫採用本所港研中心介接航港局之船舶自動辨識系統(Automatic Identification System, AIS)資料以推估臺灣周遭海域船舶之排放量，並以CMAQ 模式(Community Multi-scale Air Quality model)模擬分析其對於臺灣地區之空氣品質影響，俾利相關單位擬定防治對策參考，以改善港域空氣品質。
依據 2013 年與2016 年AIS 資料顯示，航行於臺灣周遭海域之船舶數約3000 艘左右，其中以散裝船、貨櫃船與油輪等三種類型為主要船種，總引擎功率則約在35GW ~ 40 GW。
以AIS 及國內全國性排放清冊(Taiwan Emission Data System, TEDS)來推估港內、外船舶排放量時會有差異，原因主要來自部分船舶會關閉AIS，導致與港口船舶進出港記錄有所出入，未來可透過進出港記錄修正，以精進排放量之計算。
排放量預測係數於特殊節日如春節期間與端午節以及颱風警報發布時啟動修正原本預設之係數，實際推估與預測結果第二天誤差約在10%內，絕對誤差則在30%左右；CMAQ模式預測結果顯示空氣品質AQI 指標在綠燈狀態時有較好的結果，而在橘燈及紅燈狀態時有高估之情形。
本研究成果可提供交通部、航港局、港務公司或環境保護署在研擬港埠及沿岸地區空污對策之參考，使之符合國際海事組織(IMO)與歐洲海港組織(ESPO)規範，提升港口形象，並確保環境永續發展，另研究成果已藉由舉辦1 次教育訓練進行推廣。

目次

中英文摘要…………………………………………………………………I
第一章 前言 .............................................................................................1-1
1.1 研究動機....................................................................................1-1
1.2 研究目的....................................................................................1-2
1.3 前期研究內容與成果................................................................1-2
1.4 本期研究成果............................................................................1-3
第二章文獻回顧 .....................................................................................2-1
2.1 懸浮微粒....................................................................................2-1
2.2 網格模式....................................................................................2-4
2.3 WRF 氣象模式...........................................................................2-4
2.4 Models-3/CMAQ 模式...............................................................2-7
第三章研究方法 .....................................................................................3-1
3.1 規劃執行流程............................................................................3-1
3.2 Models-3/CMAQ 模式性能評估...............................................3-3
3.3 排放量推估................................................................................3-6
3.3.1 AIS 資料庫.......................................................................3-9
3.3.2 勞氏資料庫.....................................................................3-10
3.3.3 船舶排放量.....................................................................3-11
3.4 排放量自動化模組..................................................................3-21
3.4.1 排放量計算方式.............................................................3-21
3.4.2 自動化模組計算.............................................................3-26
3.4.3 排放量預測係數.............................................................3-26
3.5 WRF 氣象資料建置...........................................................3-29
3.6 CMAQ 模擬建置......................................................................3-36
3.6.1 Model-3/CMAQ................................................................3-36
3.6.2 TEDS 的點源處理修訂...................................................3-38
3.6.3 中國地區排放量資料庫處理依據................................3-39
3.6.4 生物源排放量處理.........................................................3-40
3.7 CMAQ 空氣品質預測系統......................................................3-42
第四章研究結果 .....................................................................................4-1
4.1 排放量預測係數........................................................................4-1
4.1.1 特殊節日...........................................................................4-1
4.1.2 颱風影響...........................................................................4-9
4.2 船舶數統計..............................................................................4-15
4.2.1 海域船舶種類分布.........................................................4-15
4.2.2 勞氏船舶種類分布.........................................................4-17
4.2.3 進出港船舶.....................................................................4-24
4.3 船舶排放量預測結果..............................................................4-32
4.4 WRF 性能評估.........................................................................4-37
4.5 排放量區域分布..............................................................................4-48
4.6 排放量比較......................................................................................4-50
4.7 CMAQ 性能評估..............................................................................4-53
4.8 海域船舶影響..................................................................................4-55
4.9 港口排放影響..................................................................................4-63
4.10 空氣品質預測................................................................................4-70
第五章結論與建議 .......................................................................................5-1
5.1 結論....................................................................................................5-1
5.2 建議....................................................................................................5-3
5.3 成果效益及應用情形........................................................................5-3

編／著／譯者簡介

本所主辦單位：港研中心
主管： 蔡立宏
計畫主持人：李俊穎
研究人員：蔣敏玲
合作研究單位：國立成功大學
計畫主持人：吳義林
研究人員：蔡德明、賴信志、楊榮元、張鴻良
、邱慧真

序言／導讀

本計畫採用本所港研中心介接航港局之船舶自動辨識系統(Automatic Identification System, AIS)資料以推估臺灣周遭海域船舶之排放量，並以CMAQ 模式(Community Multi-scale Air Quality model)模擬分析其對於臺灣地區之空氣品質影響，俾利相關單位擬定防治對策參考，以改善港域空氣品質。 依據 2013 年與2016 年AIS 資料顯示，航行於臺灣周遭海域之船舶數約3000 艘左右，其中以散裝船、貨櫃船與油輪等三種類型為主要船種，總引擎功率則約在35GW ~ 40 GW。 以AIS 及國內全國性排放清冊(Taiwan Emission Data System, TEDS)來推估港內、外船舶排放量時會有差異，原因主要來自部分船舶會關閉AIS，導致與港口船舶進出港記錄有所出入，未來可透過進出港記錄修正，以精進排放量之計算。 排放量預測係數於特殊節日如春節期間與端午節以及颱風警報發布時啟動修正原本預設之係數，實際推估與預測結果第二天誤差約在10%內，絕對誤差則在30%左右；CMAQ模式預測結果顯示空氣品質AQI 指標在綠燈狀態時有較好的結果，而在橘燈及紅燈狀態時有高估之情形。 本研究成果可提供交通部、航港局、港務公司或環境保護署在研擬港埠及沿岸地區空污對策之參考，使之符合國際海事組織(IMO)與歐洲海港組織(ESPO)規範，提升港口形象，並確保環境永續發展，另研究成果已藉由舉辦1 次教育訓練進行推廣。

分類

• 書籍分類 ：社會/科學
• 出版品分類：圖書
• 主題分類： 交通建設
• 施政分類： 國家發展及科技

其他詳細資訊

• 出版品網址（線上版或試閱版)：連結
• 適用對象：成人(學術性)
• 關鍵詞：空氣品質、船舶自動辨識系統、美國第三代空氣品質模式(Model-3/CMAQ)
• 附件：無附件
• 頁/張/片數：257

授權資訊

• 著作財產權管理機關或擁有者：交通部運輸研究所
• 取得授權資訊：聯絡處室：交通部運輸研究所港灣技術研究中心 姓名：周于楨 電話：04-26587150 地址：台中市梧棲區中橫十路2號