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研究生:張育禎
研究生(外文):Yu-Chen Chang
論文名稱:東亞地區生物源排放量模式之建立與推估
論文名稱(外文):Development and Estimation of biogenic emission model for East Asia
指導教授:張艮輝張艮輝引用關係
指導教授(外文):Ken-Hui Chang
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:環境與安全工程系碩士班
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:英文
論文頁數:165
中文關鍵詞:生物源排放量衛星遙測
外文關鍵詞:remote sensingbiogenic emission
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由於工業進步及經濟發展,造成光化學煙霧及臭氧(O3)問題日益嚴重。而生物源揮發性有機物(BVOCs)之排放量被認為可能在光化煙霧之形成中扮演一個重要角色。過去由於東亞地區的資料(例如:土地利用型態、排放係數等)不足,因此在模擬東亞地區之BVOCs上,則是以粗略的方式來推估,但現今有較新的遙測技術,可取得東亞地區之土地利用型態分佈情形,因此可進行東亞地區排放量之推估。本研究之目的主要希望在空氣品質模擬時能降低跨國長程傳輸之不確定性。
首先將第三代台灣生物源排放量推估模式(Taiwan Biogenic Emission Inventory System Version 3, TBEIS-3.0)之座標系統改為經緯度,並考慮時區劃分問題,接著收集東亞地區土地利用型態及排放係數資料,以東亞地區生物源排放量推估模式-測試版(East Asia biogenic emissions inventory system, EABEIS-ß)進行模式測試,再以此測試版模擬台灣地區2000年之生物源排放量,並與TBEIS-3.0模擬結果作比較,可知其差異受土地利用型態及排放係數之影響,但又礙於東亞地區土地利用型態無法更動,因此本研究只可針對排放係數來進行歸納及整理後,再利用EABEIS-ß及TBEIS-3.0以不同之土地利用型態及排放係數資料,推估台灣2000年生物源排放量,並比較其模擬結果,最後找出適合東亞地區之排放係數,以完成東亞地區生物源排放量推估模式(EABEIS-1.0)之建立,並進一步對東亞地區生物源排放量進行推估及模擬。
東亞地區於2003年10月27日8時至31日20時的模擬結果發現,異戊二烯及MBO由於受到光合輻射通量的影響,皆於5點以後有排放量 產生,到12時達到最大排放量;而14種單帖類及17種其他VOCs因受溫度影響,所以一天24小時皆有排放量產生,且於溫度達最大時(中午12點),排放量同時也達最大。
Owing to industrial progress and economic development, the photochemical smog and Ozone problems become more and more serious. East Asia data will not be enough in the past, so it led to use rough method and simulate biogenic emission. Now we have new remote sensing technology, it can obtain land-use data for East Asia. So we can estimate biogenic emission for East Asia. This study’s aim will hope to when it simulate air quality, it can reduce uncertain of long transmission.
First, this study base on TBEIS-3.0 (Taiwan Biogenic Emission Inventory System version 3) and modify coordinates systematic and think about time zone problem, then we collected land-use and emission factor for East Asia. Utilizing EABEIS- ß (East Asia biogenic emissions inventory system-ß) model test, then it estimated the biogenic VOCs emission of Taiwan over a year (2000) and compared with TBEIS-3.0. The influence of land-use and emission factor on difference is self-evident. The land-use type for East Asia can’t change, so it only aimed at emission factor to generalization. Then, EABEIS-ß and TBEIS-3.0 used different land-use and emission factor data to estimate biogenic VOCs emission for Taiwan and compare with the result. Finally, it will find fitting emission factor for East Asia and develop EABEIS and using EABEIS to estimate the emission for East Asia.
The biogenic VOCs emission of East Asia estimated from 8 o''clock on the morning of October 27, 2003 to 8 o''clock at night on the 31st. The influence of photosythetically active radiation flux (PAR) on isoprene and MBO is very deep, so it produced emission after five o’clock and reached maximum emission at twelve o’clock. The influence of temperature on 14 kinds of monoterpenes and 17 kinds of other VOCs is very deep, so it produced emission around twenty-four hours and reached maximum emission also at twelve o’clock (midday).
目錄
中文摘要 I
英文摘要 III
誌謝 V
目錄 VI
表目錄 VIII
圖目錄 X
第一章 前言 1
1.1 研究緣起 1
1.2 研究目的 2
第二章 文獻回顧 3
2.2 台灣生物源排放量推估模式(TBEIS)之演進 3
2.2.1 TBEIS-1.0 3
2.2.2 TBEIS-1.1 7
2.2.3 TBEIS-2.0 7
2.2.4 TBEIS-2.1 9
2.2.5 TBEIS-3.0 10
2.1遙感探測之簡介及應用 11
2.1.1 基本原理 11
2.1.2 遙感探測種類 12
2.1.3 衛星遙測 12
2.1.4衛星遙測之運用 15
2.1.5衛星遙測應用實例 16
第三章 研究方法 20
3.1 研究流程 20
3.2 研究方法 20
3.2.1 收集及建立東亞地區土地利用型態資料 20
3.2.2 美國環保署BVOCs排放係數之收集 21
3.2.3 東亞地區排放量推估模式之建置 21
3.2.4 模式測試 22
3.2.5 以東亞地區生物源排放量推估模式-測試版(EABEIS-ß)與台灣地區生物源排放量推估模式(TBEIS-3.0)推估台灣生物源排放量之比較 24
3.2.6 建立東亞地區BVOCs排放係數 24
3.2.6東亞地區生物源VOC排放量推估與分析 26
第四章 結果與討論 27
4.1 收集及建立東亞地區土地利用型態資料 27
4.2 美國環保署BVOCs排放係數之收集 29
4.3 模式測試 30
4.3.1 定性測試 30
4.3.2 定量測試 31
4.4以東亞地區生物源排放量推估模式-測試版(EABEIS-ß)與台灣地區生
物源排放量推估模式(TBEIS-3.0)推估台灣生物源排放量之比較 34
4.5 建立東亞地區BVOCs排放係數 37
4.5.1 排放係數之收集 37
4.5.2 排放係數之認定 37
4.5.3 探討EABEIS-ß及TBEIS-3.0因排放係數不同而對排放量所造成
之影響 39
4.6東亞地區生物源VOC排放量推估與分析 51
4.6.1 時間分佈 51
4.6.2 空間分佈 52
第五章 結論與建議 54
5.1 結論 54
5.2 建議 55
參考文獻 56
附錄A 132
附錄B 148


表目錄
表2.1.1 林務局與中鼎資料總和之各土地利用型所佔面積表 60
表2.1.2 國外排放係數資料分類 61
表2.1.3 國內土地利用型分類 64
表2.1.4 TBEIS-1.0之排放係數因子(�慊 m-2 h-1)表 65
表2.1.5 TBEIS-2.1之排放係數因子(�慊 m-2 h-1) 67
表2.1.6 葉溫能量平衡模式輸入參數 69
表2.1.7 TBEIS-3.0之14種帖烯排放係數因子�慊 m-2 h-1)表 70
表2.1.8 TBEIS-3.0之18種其他VOCs排放係數因子(�慊 m-2 h-1)表 72
表2.1.9 TBEIS-3.0之排放係數因子(�慊 m-2 h-1) 74
表4.1.1 美國地質調查所24種土地利用型態分類 76
表4.1.2 東亞地區各土地利用型態所佔面積及比例 77
表4.2.1 USEPA網頁之異戊二烯及單帖類排放係數因子(�慊 m-2 h-1)表 78
表4.2.2 UEPA網頁之其他VOCs排放係數因子(�慊 m-2 h-1)表 79
表4.3.1 模式定量測試第一階段結果 80
表4.3.2 模式定量測試第二階段結果 81
表4.5.1 旱作之異戊二烯及單帖類排放係數之認定 82
表4.5.2 草地之異戊二烯及單帖類排放係數之認定 82
表4.5.3 旱作之其他VOCs放係數之認定 83
表4.5.4 草地之其他VOCs排放係數之認定 83
表4.5.5 利用TBEIS-3.0及USEPA排放係數整理後之14種單帖烯排放係數
因子(�慊 m-2 h-1)表 84
表4.5.6 利用TBEIS-3.0及USEPA排放係數整理後之18種其他VOCs排
放係數因子(�慊 m-2 h-1)表 85
表4.5.7 利用TBEIS-3.0及USEPA排放係數整理後之排放係數因子(�慊 m-2
h-1) 86

表4.4.3 EABEIS-ß二種排放係數(個案一與個案二)之比較 87
表4.4.4 TBEIS-3.0二種排放係數(個案三與個案四)之比較 88
表4.4.5 EABEIS-ß各土地利用型態所佔面積及百分比 90
表4.4.6 EABEIS-ß於二種排放係數(個案一與個案二)下及TBEIS-3.0於
二種排放係數(個案三與個案四)下推估台灣地區2000年總BVOCs排放量
結果之比較 90























圖目錄
圖1.1.1 空氣污染指標大於一百之指標污染物比較分佈圖 91
圖2.1.1 台灣生物源排放量推估模式(TBEIS-1.0)之系統組成與輸出及輸
入資料 91
圖2.1.2 TBEIS-2.0之系統組成與輸出及輸入資料 92
圖2.2.1 遙測影像產生過程之簡圖 92
圖3.1.1 東亞地區生物源排放量推估之工作流程圖 93
圖3.2.1 東亞地區生物源排放量推估模式所模擬之範圍(東亞地區) 94
圖3.2.2 時區劃分示意圖 95
圖3.2.3 利用EABEIS-ß及TBEIS-3.0以不同土地利用型態及排放係數推
估台灣2000年生物源排放量之比較流程圖 96
圖4.1.1東亞土地利用型態分佈圖 97
圖4.1.2都市及建築地、旱田及牧草地、灌溉農地及牧草地、農牧混
合地及農林混合地五種土地利用型態分佈圖 98
圖4.1.3 牧草、灌木、灌木與牧草混合地、熱帶的稀樹大草原及草
本濕地五種土地利用型態分佈圖 98
圖4.1.4落葉闊葉林、落葉針葉林、常綠闊葉林、常綠針葉林及混
合林五種土地利用型態分佈圖 99
圖4.1.5 落葉闊葉林、落葉針葉林、常綠闊葉林、常綠針葉林及混
合林五種土地利用型態分佈圖 99
圖4.3.1 模式定性測試時所使用之PAR曲線 100
圖4.3.2 模式定性測試時所使用之溫度曲線 100
圖4.3.3 所有林相isoprene之排放量(ton/6561km2/hr)空間分佈圖(溫度為
297K、PAR為2207 �嫍 m-2 s-1) 101
圖4.3.4 高isoprene排放量之林相分佈情形 101
圖4.3.5 所有林相monoterpene之排放量(ton/6561km2/hr)空間分佈圖(溫度
為297K、PAR為2207 �嫍 m-2 s-1) 102
圖4.3.6 高monoterpene排放量之林相分佈情形 102
圖4.3.7 模式定性測試所模擬生物源各物種排放之時間分佈 103
圖4.4.1 以EABEIS-ß及TBEIS-3.0模擬台灣2000年總生物源VOCs各小時
之排放量 104
圖4.4.2 以EABEIS-ß及TBEIS-3.0模擬台灣2000年異戊二烯各小時之排放
量 104
圖4.4.3 以EABEIS-ß及TBEIS-3.0模擬台灣2000年單帖類各小時之排放量
105
圖4.4.4 以EABEIS-ß及TBEIS-3.0模擬台灣2000年其他VOCs各小時之排
放量 105
圖4.4.5 以EABEIS-ß及TBEIS-3.0模擬台灣2000年總生物源VOCs排放量
之空間分佈圖 106
圖4.4.6 以EABEIS-ß及TBEIS-3.0模擬台灣2000年異戊二烯排放量之空間
分佈圖 106
圖4.4.7 以EABEIS-ß及TBEIS-3.0模擬台灣2000年單帖類排放量之空間分
佈圖 107
圖4.4.8 以EABEIS-ß及TBEIS-3.0模擬台灣2000年其他VOCs排放量之空
間分佈圖 107
圖4.5.1 台灣在EABEIS-ß(個案二)與TBEIS-3.0(個案三)之土地利用型態面
積之比較 108
圖4.5.2 EABEIS-ß於二種排放係數下(個案一與個案二)模擬台灣2000年總
生物源VOCs各小時的排放量 109
圖4.5.3 EABEIS-ß於二種排放係數下(個案一與個案二)模擬台灣2000年
isoprene各小時的排放量 109
圖4.5.4 EABEIS-ß於二種排放係數下(個案一與個案二)模擬台灣2000年
monoterpene各小時的排放量 110
圖4.5.5 EABEIS-ß於二種排放係數下(個案一與個案二)模擬台灣2000年其
他VOCs各小時的排放量 110
圖4.5.6 EABEIS-ß於二種排放係數 (個案一與個案二) 下推估台灣2000
年總生物源VOCs排放總量之空間分佈圖(公噸/平方公里/年) 111
圖4.5.7 EABEIS-ß於二種排放係數 (個案一與個案二) 下推估台灣2000
年isoprene排放總量之空間分佈圖(公噸/平方公里/年) 111
圖4.5.8 EABEIS-ß於二種排放係數 (個案一與個案二) 下推估台灣2000
年monoterpene排放總量之空間分佈圖(公噸/平方公里/年) 112
圖4.5.9 EABEIS-ß於二種排放係數 (個案一與個案二) 下推估台灣2000
年其他VOCs排放總量之空間分佈圖(公噸/平方公里/年) 112
圖4.5.10 TBEIS-3.0於二種排放係數下(個案三與個案四)模擬台灣2000
年總生物源VOCs各小時的排放量 113
圖4.5.11 TBEIS-3.0於二種排放係數下(個案三與個案四)模擬台灣2000
年isoprene各小時的排放量 113
圖4.5.12 TBEIS-3.0於二種排放係數下(個案三與個案四)模擬台灣2000
年monoterpene各小時的排放量 114
圖4.5.13 TBEIS-3.0於二種排放係數下(個案三與個案四)模擬台灣2000
年其他VOCs各小時的排放量 114
圖4.5.14 TBEIS-3.0於二種排放係數 (個案三與個案四) 下推估台灣2000
年總生物源VOCs排放總量之空間分佈圖(公噸/平方公里/年) 115
圖4.5.15 TBEIS-3.0於二種排放係數 (個案三與個案四) 下推估台灣2000
年isoprene排放總量之空間分佈圖(公噸/平方公里/年) 115
圖4.5.16 TBEIS-3.0於二種排放係數 (個案三與個案四) 下推估台灣2000
年monoterpene排放總量之空間分佈圖(公噸/平方公里/年) 116
圖4.5.17 TBEIS-3.0於二種排放係數 (個案三與個案四) 下推估台灣2000
年其他VOCs排放總量之空間分佈圖(公噸/平方公里/年) 116
圖4.5.18 EABEIS-ß (個案二)與TBEIS-1.0(個案三)模擬台灣2000年總生
物源VOCs各小時的排放量 117
圖4.5.19 EABEIS-ß (個案二)與TBEIS-1.0(個案三)模擬台灣2000年
isoprnene各小時的排放量 117
圖4.5.20 EABEIS-ß (個案二)與TBEIS-1.0(個案三)模擬台灣2000年
monoterpene各小時的排放量 118
圖4.5.21 EABEIS-ß (個案二)與TBEIS-1.0(個案三)模擬台灣2000年其他
VOCs各小時的排放量 118
圖4.5.22 EABEIS-ß (個案二)與TBEIS-1.0(個案三)模擬台灣2000年總生
物源VOCs排放總量空間分佈圖(公噸/平方公里/年) 119
圖4.5.23 EABEIS-ß (個案二)與TBEIS-1.0(個案三)模擬台灣2000年
isoprene排放總量空間分佈圖(公噸/平方公里/年) 119
圖4.5.24 EABEIS-ß高isoprene排放之林相 120
圖4.5.25 TBEIS-3.0高isoprene排放之林相 120
圖4.5.26 EABEIS-ß與TBEIS-1.0模擬台灣2000年monoterpene排放總量
空間分佈圖(公噸/平方公里/年) 120
圖4.5.27 EABEIS-ß高monoterpene排放之林相 121
圖4.5.28 TBEIS-3.0高monoterpene排放之林相 121
圖4.5.29 EABEIS-ß (個案二)與TBEIS-1.0(個案三)模擬台灣2000年其他
VOCs排放總量空間分佈圖(公噸/平方公里/年) 121
圖4.5.30 EABEIS-ß高其他VOCs排放之林相 122
圖4.5.31 TBEIS-3.0高其他VOCs排放之林相 122
圖4.6.1 東亞地區2003年10月27日8時至31日20時之累積排放總量時
間序列圖 123
圖4.6.2 東亞地區2003年10月27日8時至31日20時之平均溫度時間序
列圖 124
圖4.6.3 東亞地區2003年10月27日8時至31日20時之平均PAR時間序
列圖 125
圖4.6.4 東亞地區2003年10月27日8時至31日20時總VOCs排放總量
空間分佈圖(噸/6561平方公里/小時) 126
圖4.6.5 東亞地區2003年10月27日8時至31日20時異戊二烯排放總量
空間分佈圖(噸/6561平方公里/小時) 127
圖4.6.6 東亞地區2003年10月27日8時至31日20單帖類排放總量空間
分佈圖(噸/6561平方公里/小時) 128
圖4.6.7 東亞地區2003年10月27日8時至31日20MBO排放總量空間
分佈圖(噸/6561平方公里/小時) 129
圖4.6.8 東亞地區2003年10月27日8時至31日20其他VOCs排放總量
空間分佈圖(噸/6561平方公里/小時) 130
圖4.6.9 東亞地區2003年10月27日8時至31日20平均溫度(K)空間分
佈圖 131
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