境外沙塵預報背景介紹

沙塵監測緣起

84 年 3 月 12 日位於臺灣北部的基隆、宜蘭、汐止、瑞芳等地,許多民眾向環保單位反應,在一場降雨後,車輛覆蓋著一層紅褐色泥粉,路旁積水也沉澱紅褐色泥漿。部分民眾猜測可能遭砂石車經過或人為惡作劇所致,亦有民眾以為係臺電協和電廠污染造成。報載立委廖學廣(當時任汐止鎮長)座車在當日下午亦蒙塵,並一度認為遭反對者塗灰所致。當時包括環保及氣象單位對此『紅泥雨』現象形成原因,並無法提出合理的說明。隨後環保署在幾位氣象與環工專家的協助研究下,赫然發現該紅褐色泥雨可能源自東亞地區(中國及蒙古)沙塵長程傳輸所致,自此國內對於東亞沙塵影響我國空氣品質的現象開始重視。

沙塵暴為東亞沙漠區春季相當活躍天氣現象,伴隨有長程輸送現象的沙塵暴系統僅佔每年沙暴現象中的一小部份,其中能嚴重影響我國空氣品質的個案機率不大。但因可能造成我國大規模空氣品質短時間惡化,因此環保署相當重視。為加強污染物長程傳輸現象的驗證,環保署除了進行相關研究外,自 88 年起設置馬祖測站,以提早掌握沙塵影響我國的時間,根據部分個案監測結果發現,當馬祖測站懸浮微粒受沙塵暴影響濃度上升後,約在數小時內可以影響到我國。

由於沙塵暴主要發生於沙漠化的地區,土質鬆軟、地面乾燥、地表沒有植被。一旦在大範圍空氣很不穩定及地面風速很大條件下,很容易將地表沙塵吹起,進入空氣中而形成沙塵天氣。近年來由於中國西北地區沙漠化情形日益嚴重,造成沙塵暴發生頻率升高及規模加大,除非中國解決沙漠化的問題預防沙塵暴的發生,否則未來我國仍將可能陸續受到影響。


沙塵暴的成因

沙塵暴的成因

沙塵預報研判

為研判沙塵是否會影響到我國空氣品質,環保署根據過去沙塵侵臺的路徑歸納相關資料,包括透過沙塵暴發生及大氣環流資訊蒐集、空氣品質監測資料分析等,建立沙塵影響空氣品質預報研判流程說明如下:

  1. 確認東亞地區是否發生沙塵暴

    研判方式主要係根據定時氣象報告進行分析,目前依世界氣象組織 (WMO) 規定,國際間氣象測站每3或6個小時(上午 2 時、 5 時...、 20 時及 23 時)對外發佈氣象觀測結果。因此,藉由較為完整東亞地面氣象報告資料,可以作為判斷沙塵暴發生的強度大小及區域範圍。

    環保署預報作業人員在每年沙塵暴活躍季節(每年 11 月至隔年 5 月),每日上午9時,利用環保署接自氣象局 WINS 系統每 3 小時東亞地區氣象測站天氣報告,確認前一日 5 時至當日 8 時,中國西北和華北、蒙古一帶是否有沙塵暴天氣現象發生。

    由於網際網路的使用方便,目前中國已建立中國沙塵暴網頁,預報作業人員除前述氣象觀測資料確認沙塵暴之觀測,亦參考此一網頁檢視沙塵的觀測、預測及相關報導等。近年來中國各地方環保局亦持續設置空氣品質監測站,因此參考中國環境保護部彙整中國各城市空氣品質監測資料,可以搭配分析沙塵之強度、傳輸及影響等。

  2. 評估沙塵傳輸影響臺灣的可能

    當確認蒙古及中國地區發生沙塵暴後,接著必須留意綜觀氣象條件研判是否影響臺灣。由於東亞沙塵暴的主要源地位於北緯35度以北,東經 125 度以西的中國西北和華北、蒙古一帶,沙塵暴發生後,細顆粒的揚塵被帶至 3000 公尺的西風氣流向東傳送,一般經由中國地區的北京向東傳送到韓國及日本,並不直接影響我國。因此,綜觀氣象條件需配合有南北向的中國大陸冷高壓系統,始有利於高層原為東西向吹送的沙塵,可以透過低層盛行的東北季風向南輸送,進而影響到我國,甚至更低緯度。

    環保署預報人員利用我國之沙塵預報模式,可以掌握 5 日前之預測,一旦有出現起沙情形及未來有可能影響到我國,環保署預報作業人員會再參考日本及美國沙塵預報模式,研判沙塵之影響時間及強度。

    不過沙塵傳輸過程中,若受到鋒面雲雨區影響,有利懸浮微粒的沖刷沈降,環保署參考中央氣象局、日本綜及美國氣象預報模式,分析沙塵移動路徑是否受到鋒面降水影響,綜合研判沙塵對我國之影響。

  3. 沙塵傳輸位置輔助研判

    利用環保署接收之中解析度成像分光輻射度計 (MODIS) 衛星影像接收系統的資料,分析全彩、氣溶膠及光學厚度影像資料,定位沙塵位置。但本方法仍然有其先天的限制,必須視衛星移動路徑及雲層之影響,沙塵暴發生區域雲層較多,且沙塵暴系統移行路徑若有雲層時,亦很難辨識出沙暴的位置,因此東亞沙塵暴移出發源地到達東海附近時,往往造成辨識上很大的困擾,辨識技術仍有待進一步克服。

  4. 空氣品質監測確認

    依過去沙塵暴影響我國空氣品質監測資料及相關研究報告顯示,沙塵一般透過中國大陸冷高壓南下帶夾的東北季風輸送,因此環保署在我國東北部臨海的萬里測站、西北部臨海的觀音測站、東部的宜蘭測站,甚至在國家公園的陽明測站及 88 年起設置之馬祖測站均可作為判斷受外來污染源影響的指標測站。該地區測站平均懸浮微粒濃度一般不會直接受到臺灣本地污染源的影響,懸浮微粒濃度多在 (50 微克每立方公尺以下),一旦受到外來污染源影響,懸浮微粒濃度會急速增加至 100 微克每立方公尺以上,且各區域懸浮微粒濃度上升的發生由北而南、由臨海到內陸濃度增加的特性。

    環保署預報人員會利用環保署空氣品質監測中心系統查詢前一日及當日懸浮微粒逐時濃度監測資料,研判我國空氣品質是否受東亞沙塵霾影響。利用微粒超級測站資料,除可以分析懸浮微粒 (PM10 及 PM2.5 ) 濃度外,另外同時可以分析細懸浮微粒 (PM2.5 ) 中之硫酸鹽、硝酸鹽、有機碳、無機碳之濃度、次微米微粒之粒徑及數目分析,掌握沙塵微粒特性。

  5. 光達監測資料確認

    沙塵一旦影響到我國,會造成空氣中氣溶膠濃度增加,環保署自 92 年設置光達監測儀器,設置地點為中壢中央大學,該儀器可以監測儀器上空氣溶膠垂直剖面,因此,監測結果有助我們瞭解沙塵在垂直空間之分佈及強度。

  6. 成分分析事後確認

    根據以上流程可以初步認定東亞沙塵影響臺灣,然而終究係間接判別,為進一步證實懸浮微粒濃度升高係來自東亞沙塵,定性方式可以就懸浮微粒採集濾紙上微粒外觀進行觀察,沙塵期間環保署多數站 PM10 採樣濾紙上微粒外觀會呈現黃褐色,與非沙塵期間灰至灰黑色明顯不同,可以說明該 PM10 污染來源有別於平日。

    為定量分析環保署在 84 年 3 月 12 日個案時,曾分析監測站 PM10 採樣泥紙上微粒成分,比較非沙塵期間,發現 Al 及 Ca 受沙塵影響期間大幅增加,鹼金族與鹼土族元素比例亦有微量增加與東亞沙塵特質相近,就成份分析結果可進一步證明PM10濃度急速升高係來自東亞沙塵。


民眾健康影響及防範

東亞沙塵對臺灣造成之負面影響,包括空氣品質惡化與能見度降低。近年由於東亞沙塵暴發生之頻率、規模及強度均有上升趨勢,我國受到影響次數亦有增加情形。由於空氣中懸浮微粒增加,容易造成過敏性鼻炎,引發咳嗽、氣喘、眼睛不適、皮膚過敏、皮膚癢等症狀,根據環保署研究結果發現,呼吸道症狀盛行率增加,學童因呼吸道症狀引起之請假次數增加,一般民眾因呼吸道疾病就診率增加等三項,是對民眾健康最明顯之影響。

由於沙塵帶來大量懸浮微粒,造成空氣品質惡化,因此在沙塵影響臺灣期間,患有呼吸道疾病或心血管疾病之民眾,尤其是老年人或小孩,應該儘量避免出門,如需外出,則應帶上口罩、護目鏡以過濾髒空氣,避免直接之接觸。


延伸閱讀

中國大陸沙塵對我國空氣品質之影響
東亞沙塵的影響
對我國的影響特性