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解開臭氧三大謎題 預測濃度變化準確高於90%  成大測量系吳治達副教授「集成混合空間推估模型」榮登國際頂尖期刊

 
文/周欣儒 圖/陳正明
 
關於「臭氧」你了解多少?除了地表高層遮蔽紫外線的臭氧層,神秘的「臭氧污染」早已無孔不入的滲入日常中。國立成功大學測量及空間資訊學系吳治達副教授團隊,透過「集成混合空間推估模型」為你解開臭氧的三大謎題:越近郊區臭氧污染越密集?臭氧為何最愛停在郊區?COVID-19 與臭氧污染有何關係?
 
國立成功大學測量及空間資訊學系吳治達副教授團隊,透過「集成混合空間推估模型」解開臭氧謎題
國立成功大學測量及空間資訊學系吳治達副教授團隊,透過「集成混合空間推估模型」解開臭氧謎題
 
國立成功大學測量及空間資訊學系吳治達副教授團隊,與國家衛生研究院國家環境醫學研究所陳保中特聘研究員兼所長、陳裕政副研究員,中研院環境變遷研究中心龍世俊研究員兼副主任,國立臺灣大學環境與職業健康科學研究所郭育良特聘教授共同合作,集合多種重要的地理人工智慧(Geo-AI)技術,如:克利金空間內插、土地利用迴歸,融入當代火熱的「機械學習及集成學習人工智慧演算法」,以更精準、創新的研究手法出發,發展出對區域臭氧濃度變化,有高達 92% 的準確度的「集成混合空間推估模型(Ensemble Mixed Spatial Prediction Model)」,並成功登上 Impact Factor=14.22 的國際頂尖期刊 Journal of Hazardous Materials
 
吳治達副教授表示,他們使用了 2000 年至 2020 年,環保署約 180 多萬筆空污監測數據,以上述空間推估方法,針對 600 餘個土地利用/環境/氣象/地形等影響因子,完成「臭氧污染的推估模型建置」,在 50m×50m 網格解析度的情況下,模擬出台灣本島範圍自 2000 年迄今,每天臭氧污染之日平均、白天平均、晚上平均以及最大八小時平均濃度的長期時空變化狀況,對台灣各區域臭氧濃度變化的預測準確性高達九成! 
 
成大測量系吳治達副教授「集成混合空間推估模型」榮登國際頂尖期刊「Journal of Hazardous Materials」
成大測量系吳治達副教授「集成混合空間推估模型」榮登國際頂尖期刊「Journal of Hazardous Materials」
 
神秘臭氧之謎 用專業方法學逐次攻克
 
過去吳治達副教授積極投入環保署與國家衛生研究院十年科研計畫,運用專業之方法學為台灣空氣品質貢獻心血, 近年來臭氧(Ozone)的排放來源、負面影響逐漸躍上國際舞台,成為全球各界關注的火熱話題,也很快引起了他的注意,更因此激發出本次研究的靈感火花。
 
臭氧屬於二次污染物,非由污染源直接排放,而是透過氮氧化物及揮發性有機化合物等前趨物,經光解後才結合產生,且臭氧熱點大多散布在遠離排放源的郊區,非常不易掌握其來源,為了能在未來根除追蹤臭氧的困境,吳治達副教授決心透過一年完整且深入的研究時間,攻克臭氧「不見足跡」的神秘謎題。
 
國立成功大學測量及空間資訊學系吳治達副教授團隊研究,對台灣各區域臭氧濃度變化的預測準確性高達九成
國立成功大學測量及空間資訊學系吳治達副教授團隊研究,對台灣各區域臭氧濃度變化的預測準確性高達九成
 
臭氧解謎 part.1:越近郊越密集?
 
吳治達副教授提到,全台灣設有 76 個空氣品質監測站,台南地區總共有 4 個,以研究數據量而言偏少,沒辦法更準確地把握住臭氧足跡,而「集成混合空間推估模型」的誕生,可以透過數據推估出臭氧分布,減緩了測站建置困難、修護不易的問題,為未來監測臭氧分布、掌握縣市空品變化留下寶貴資源。
 
台南的臭氧熱區,主要分布在安平、山上、南化、關廟、左鎮…等區域,其中安平是唯一鄰近市中心的區域,吳治達副教授研判,安平工業區提供較多氮氧化物、揮發性有機化合物,成為臭氧的組成來源,且地形起伏讓生物性 VOC 堆積機率更高,也是安平成為臭氧熱區的原因之一。
 
臭氧解謎 part.2:臭氧為何最愛停在郊區?
 
而在台南山上、南化、關廟、左鎮等較為郊區的區域,區內多為森林、農業等植被地區,這些綠植可能產生更多生物性的揮發性有機化合物,加以具充足的陽光、氮氧化物,也就自然形成了臭氧熱區,有鑒於這裡有許多知名旅遊景點,也就更需要相關單位對臭氧污染的監測與關注,才能更好的提升國人出遊的空氣品質、健康保障。
 
近年來臭氧(Ozone)的排放來源、負面影響逐漸受到關注,引起成大測量系吳治達副教授的研究靈感
近年來臭氧(Ozone)的排放來源、負面影響逐漸受到關注,引起成大測量系吳治達副教授的研究靈感
 
臭氧解謎 part.3:COVID-19與臭氧污染有關係?
 
因應研究過程適逢新冠肺炎三級警戒,吳治達副教授團隊靈機一動,將警戒前後的臭氧熱區數據製成視覺化模擬圖,發現警戒前後,交通空汙排放物最密集的台北市,出現了顯著的數據改變。由於警戒期間人車減少,生成臭氧的氮氧化物、揮發性有機化合物自然也就跟著減少,整體臭氧數值下降,形成了疫情前後、臭氧污染數據明顯下降的神奇數據指標。
 
從測量系專業出發 跨領域推廣成大學術品牌
 
吳治達副教授期望這次研究產生更大的影響力,未來他想透過更多更豐富的科普、講座,甚至與環保署、國健署合作,進行更高強度的宣導與學術分享,並於3月23日受邀到行政院國科會環境遙測與健康效應科技論壇,發表本次研究的成果。
 
「集成混合空間推估模型(Ensemble Mixed Spatial Prediction Model)」,成功登上國際頂尖期刊 Journal of Hazardous Materials ,不僅是對吳治達副教授深耕學術的肯定,也是讓各界看見成大測量系跨領域、多面向發展可能性的絕佳機會,未來吳治達副教授也將繼續在空汙領域發揮專業,與政府單位攜手合作,為台灣空品未來、使成大學術力登上國際舞台,貢獻一份心力。
 
 
 

維護單位: 新聞中心
更新日期: 2023-03-22
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