2024 年 7 月 20 日

 

亞洲空氣品質機載和衛星調查計畫

  亞洲各國的空氣污染隨著人口的轉移、經濟的潮起潮落、產業的移動或發展而改變,因此美國國家航空暨太空總署(National Aeronautics and Space Administration, NASA)展開亞洲空氣品質機載和衛星調查計畫(Airborne and Satellite Investigation of Asian Air Quality, ASIA-AQ),這個計畫與亞洲多個國家及科學家合作的空氣品質現地研究計畫,使用機載、衛載設備和地面觀測站進行空氣品質監測和建立3D模型的工作,並向各國政府機構共享觀測數據,分析出空氣中的汙染源分佈,有助於改善當地的空氣品質。

  雖然衛星觀測圖和地面觀測站的測量提供了重要的空汙數據,但並不能完全說明空氣品質問題及根源,因此透過須將飛機上的機載設備測量數據和衛星和地面觀測數據添加到3D模型中,讓科學家可以實現多維、詳細的視角,從各個角度評估當地空氣品質的3D模型。

  ASIA-AQ除了在地面觀測站進行空氣品質監測外,這次與韓國政府合作使用2020年所發射在地球靜止軌道的千里眼2B低軌衛星(GEO-KOMPSAT-2B, Cheollian 2B, GK-2B)中的地球靜止環境監測光譜儀(Geostationary Environment Monitoring Spectrometer, GEMS)進行觀測,由於千里眼2B低軌衛星每天只能進行觀測一次,因此需要藉由飛機上的機載設備進行觀測,使空氣品質的3D模型更準確。

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↑ 韓國氣象廳與美國國家航空暨太空總署觀測機。


2024年的亞洲空氣品質機載和衛星調查計畫

  2024年度亞洲空氣品質機載和衛星調查計畫於1月24日至4月2日進行觀測,參與的單位有中華民國環境部(Ministry of Environment)、菲律賓環境和自然資源部(Department of Environment and Natural Resources, DENR)、韓國國家環境研究所(National Institute of Environmental Research, NIER)和泰國地理資訊與空間技術開發局(Geo-Informatics and Space Technology Development Agency, GISTDA)等20多個單位,藉由2架美國國家航空暨太空總署機載科學計畫的飛機,在各國人口稠密繁忙且複雜的空域,進行相同地點高低空多次採樣,建立統計數據來研究每個空中採樣的空氣品質影響因素,而原先參與的馬來西亞國立大學,因無法取得官方相關的許可,故取消本次的觀測。

  而2架執行任務的飛機分別用於高空及低空觀測,高空觀測主要在28,500英呎偵測溫室氣體,透過機載光學雷達設備進行甲烷和懸浮微粒繪製二氧化碳和甲烷的區域分佈觀測及繪製全天變化量的高解析度地圖,低空觀測主要在12,000英呎以下進行收集低層大氣的詳細化學成分,這些機載設備的觀測結果將直接與現有的空氣品質衛星觀測數據比對、建立當地空氣品質監測網絡以及結合其他可用的地面觀測資料製作3D模型,提供一定程度的空氣品質訊息,促進相關單位更加了解當地空氣品質。

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↑ Gulfstream American G-1159A Gulfstream III觀測機完成高屏地區的觀測後,返回韓國烏山空軍基地。

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↑ McDonnell Douglas DC-8-72觀測機完成韓國境內的觀測後,返回韓國烏山空軍基地。

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↑ McDonnell Douglas DC-8-72觀測機在韓國首爾城南空軍基地進行低空空氣採樣。

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↑ McDonnell Douglas DC-8-72觀測機在韓國首爾金浦國際機場進行低空空氣採樣。

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↑ McDonnell Douglas DC-8-72觀測機在泰國曼谷廊曼國際機場進行低空空氣採樣。


台灣的空氣品質觀測任務

  台灣地理位置位於季風氣候範圍,秋冬季盛行東北季風,同時境外的污染物隨著季風移入台灣,受到中央山脈下沉氣流的影響,導致污染物擴散不易,加上春季時中南半島因農業活動的生質燃燒,大量的懸浮微粒隨著西風移入台灣,使中南部冬季與春季容易出現空氣品質不良的狀況。

  隨著韓國與菲律賓確定參與2024年的亞洲空氣品質機載和衛星調查計畫後,台灣方面在國立中央大學大氣科學系林能暉教授的大力促成下,讓環境部整合台灣相關產學等單位,與美國國家航空暨太空總署合作在台灣進行高屏地區3D空氣品質實驗(Kao-Ping Experiment, KPEx),原本的計畫台灣是整個亞洲空氣品質機載和衛星調查計畫的最後一站,會在台灣進行短暫的停留,但由於一些因素的關係,改為自菲律賓克拉克國際機場前往韓國烏山基地時、烏山基地起飛前往台灣後返回韓國、韓國往來泰國烏打拋國際機場時等4趟觀測任務,每趟觀測任務在台灣上空進行3至4小時的觀測,對高屏地區與附近的污染源和垂直分佈進行採樣,另外在進行了一趟東部地區的空氣採樣,這2架飛機除了進行觀測取樣外,地面設有85個空氣品質觀測站,12個光化監測站(Photochemical Assessment Monitoring Stations, PAMS),4個NASA/MPLNET光學雷達、氣膠觀測網(Aerosol Robotic Network, AERONET)、10,000個PM2.5微型感測器等設備,使用無人機、探空氣球及結合鹿林山空氣品質背景測站、鳳山高中的移動式化學、光學及微物理測量測站(Chemical, Optical, and Microphysical Measurements of In-situ Troposphere, COMMIT)、楠梓高中的移動式即時監測站(Integrated Measurements of Pollution and Aerosol Composition & Transformation, IMPACT),組成南台灣空氣品質的觀測網路,進行空氣污染物及揮發性有機物的採樣,並即時解析與分析垂直變化量的數據,未來地面觀測、機載裝備觀測及衛載裝備觀測的數據將結合成3D模型,可以詳細解析高屏地區空氣汙染發生的原因,讓政府可以依據觀測結果制定相關政策。

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↑ McDonnell Douglas DC-8-72觀測機自韓國烏山基地飛抵恆春時,強勁的落山風使飛機左右搖晃。

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↑ McDonnell Douglas DC-8-72觀測機在恆春幾場以較大的角度俯衝降低高度。

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↑ McDonnell Douglas DC-8-72觀測機以500英呎的高度通過恆春機場進行空氣採樣。

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↑ McDonnell Douglas DC-8-72觀測機通過恆春機場後進行爬升至10,000英呎前往台南機場。

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↑ McDonnell Douglas DC-8-72觀測機於嘉義機場進行空氣採樣。(1)

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↑ McDonnell Douglas DC-8-72觀測機於嘉義機場進行空氣採樣。(2)

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↑ McDonnell Douglas DC-8-72觀測機以165英呎高度在台南機場進行低空空氣採樣。

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↑ McDonnell Douglas DC-8-72觀測機以2,800英呎通過台南進行空氣採樣。

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↑ McDonnell Douglas DC-8-72觀測機返回韓國途中,飛至台東豐年機場進行低空空氣採樣。


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