Description

Taiwan is located in the downwind side of East Asia and Southeast Asia, which are major air pollutant source regions in the world. As result a new high-elevation baseline station, Lulin Atmospheric Background Station (LABS), was constructed to study the trans boundary transport of air pollutants and its impact on Taiwan.

Mt. Lulin is part of the Central Mountain Range and is located inside Yunshan National Park. It overlooks beautiful and warm grassy fields, which in days gone by the woodlands flourished and many deer lived there, accounting for the name.

LABS is located 2,862 meters above sea level at top Mount Lulin, at the boundary of the counties of Nantou and Chiayi, in central Taiwan. Because of its high altitude, the station’s readings are not affected by local pollution from factories, traffic and other domestic sources. It is positioned downwind from the Asian landmass and is therefore ideally situated to monitor long-range air pollutants originating from that source.

The main objective of LABS is to investigate the atmospheric background chemistry of precipitation, aerosols, trace gases, mercury and atmospheric radiation in order to study the long-term variability of the regional atmospheric chemistry and radiation, as well as the climate changes and their impacts on Taiwan.

The project integrates those researchers in the field of atmospheric sciences, chemistry and environmental sciences to operate the instruments, conduct data analysis and construct long-term database. We also make efforts extending collaborations with US EPA, NASA, NOAA, Japan Fuji project and have participated several international experiments (ex: 7-SEAS).

測站簡介

在東亞的過去十幾年,城市化與工業化持續的快速擴張,帶來經濟的成長,同時產生巨量空氣污染物;空氣污染除了影響當地環境品質外,並蔓延其影響至整個北半球。 此外,在東亞顯著的土地利用變化,明顯影響空氣污染物的來源與傳輸路徑。因此研究大氣組成成分的反應機制,並評估對區域氣候的影響是非常重要的。

台灣獨特的位地理位置,正好位於可觀察來自東南亞和亞洲大陸的污染物傳輸路徑上。例如,中國的霾害可以經東北季風傳輸至台灣的大氣邊界層內;而每年春季的東南亞生質然燒活動,使當地與下游的自由對流層之一氧化碳、臭氧、懸浮微粒與大氣汞等空氣污染物之濃度,顯著的增長亦使空氣品質下降。

儘管台灣環保署已建高密度之地面監測網路,然而大多測站只能代表當地鄉鎮之空氣品質特徵。因此,環保署、科技部與中央大學的合作,建立高山背景測站:鹿林山空氣品質背景站(LABS,23.47°N,120.87°E;2862公尺海拔高度)。該站位於玉山國家公園在鹿林前山山頂,為監測亞洲大陸釋放至太平洋,各種主要污染物濃度的最佳地點。鹿林山測站於2006年4月14日正式啟用,本站的規劃與維謢皆遵尋WMO / GAW和NOAA / GMD方針與協議。

歷史沿革

1988年與鹿林山空氣背景站結緣的開端。環保署在中油超額盈餘的經費補助下進行天網計畫,其中一項即為增設空氣品質監測站,將原先的19個空氣品質監測站擴增為66個,並依根據目的區分為一般、交通、工業、背景和國家公園空氣品質監測站,玉山(鹿林山)即被歸納為國家公園空氣品質監測站,然而最終只有陽明山和墾丁國家公園空氣品質監測站納入監測網。

1989-1990年先後進行勘察。當初進行測站篩選時,除了考量鹿林山位於玉山國家公園內,且鹿林山為一個獨立山頭;相較於塔塔加鞍部更不受遊客污染的影響,且交通條件尚可;當時向阿里山林務局取得用地執照,約期簽了5-10年之久。張順欽處長為當時鹿林山測站選址工作的主要參與人,回憶其第一次上鹿林山探勘,車子只能開到鹿林山莊,在鹿林山莊住了一夜,隔天登上鹿林山山頂,那個地方是一個佈滿野草的平整山頭,視野極佳,與當今景象相距甚遠。

雖然當時建立鹿林山測站構想獲得署內同仁贊同,且台灣最高的空氣品質測站深具指標意義,但經評估考量後,因建造成本與補給運送的問題後暫緩執行。張處長回想當年測站無法建立或許有些遺憾,然而當時未必有完善的儀器與技術支援,在於高山的大氣背景監測需要高精確度的儀器,而當時的儀器主要應用於一般平地的監測,無法滿足監測微量氣體需求。由於署內暫緩實行此計畫,故林務局收回用地執照,隨後即由中央大學申請並建立現今的鹿林天文台。

1999年中大林能暉教授到夏威夷大學參加APARE(國際全球大氣化學亞太地區環境研究委員會)會議,主要討論東亞暨北太平洋區域研究-亞洲氣膠實驗,當時NASA(美國太空總署)提出2001年的TRACE-P(TRAnsport and Chemical Evolution over the Pacific),而夏威夷大學也在美國國科會的支持下推動ACE-Asia(亞洲氣膠特性實驗),這兩個大型實驗研究目的皆針對區域大氣污染物和亞洲沙塵暴,希望藉由此次公開會議尋求亞洲各國參與和協助,也是從那一次開始,我國正式加入國際科學社群。APARE會後,主辦單位安排參觀夏威夷相當有名的Mauna Loa觀測站,此觀測站為NOAA(美國海洋大氣總署)下的CMDL(氣候監測與診斷實驗室)維護運作,位於夏威夷Mouna Loa火山口的北坡,高度為3397公尺,主要監測的項目有氣象、氣體化學、氣膠化學、降水化學和大氣輻射。據林能暉教授回憶當時,一路上乘坐小型巴士上山,越到山頭景色越是荒涼,林教授對於高山的情感頗為深厚,自美國留學期間,經常從事高山雲物理化學的實驗,原本就有高山觀測站和長程輸送議題連接關係的研究,回台灣之後也專注在大氣污染物和長程輸送的議題上,到了Mouna Loa觀測站後,仍不禁讚嘆此國際級的測站相當具組織且配備完善,提供一個專業的平台讓各相關組織機構參與,心想台灣同樣屬於一個多高山的島嶼,且位於熱帶和亞熱帶、陸地和海洋交界,應具備發展一個國際級的高山測站的潛力,從此這個想法便在心中持續醞釀。

林教授同年在大氣學門研討會中討論學門未來發展時,明確提出在中部山區建立一個高山背景站的構想,以做為自由大氣的監測。適逢2000年中央大學規劃教育部的第一代卓越計劃,藉機考慮將中部高山測站的構想納入,同時獲知中大天文所已經在鹿林山建立天文台,也完成軟硬體的基礎建設,在親自造訪鹿林山天文台之後,發現此地點相當適合進行大氣背景監測,因此在卓越計畫中將中部高山測站定調為鹿林山。雖然第一代卓越計畫最後沒有通過,但此為第一次公開提出鹿林山背景站的規劃。

2000年林教授著手推動ACE-Asia在台灣的工作,因而與監資處有密切的結合,與當時的楊之遠處長和張順欽科長一起推動2001年ACE-Asia觀測實驗,同時監資處也針對2001年規劃一個整合型計畫進行沙塵暴對台灣的影響研究。因此2000年長達一年多的規劃,包括規劃國際合作和國內因應沙塵暴所組成的科學團隊,當時包含中大、台大、文化和中研院參與。

時至2001年,鹿林山空氣背景監測站有了新的轉機,環保署將66個空氣品質監測站於1993年之前陸續建立完成,並持續爭取監測站汰換所需經費,同時也在阿里山氣象站增設紫外線監測,做為高山測站的先期研究;2001年初林達雄副署長再次提及建立一個高山測站構想。2001年我國參與TRACE-P和ACE-Asia實驗,當時NASA蔡錫祺博士也因參與實驗回台,並在一次與環保署會面中,與林教授藉此提出建構鹿林山背景站的構想,希望由環保署接手高山背景站的建置;此構想與署內的規劃一拍即合,當時楊處長和謝炳輝科長為主要參與人員。2001年6月監資處提出監測網汰換計畫,於同年年底開始實施,並將鹿林山測站的規劃重新納入。

2002-2005年環保署委託中央大學進行「空氣污染物跨境傳輸對台灣地區空氣品質影響之研究」,此為鹿林山空氣背景站之先導性研究,包括降雨和氣膠採樣,降雨採用NADP(National Atmospheric Deposition Program)的週採樣標準進行,而氣膠採樣由李崇德教授負責,進行機動性事件日採樣。亦與國外各相關單位接洽,包括美國EPA、NASA、NOAA等,進行整體性規劃。經過此期間的合作,中央大學與環保署之間有比較具體的想法,於2004年4月份委托中央大學進行鹿林山空氣品質背景站的建置與評估計畫,同年12月3日簽訂鹿林山空氣品質背景測站建置合作協議書,藉由中央大學天文台既有基礎,展開建立背景站工作。中央大學於2004年即陸續向行政院農業委員會林務局等單位申請租用玉山事業區第18林班地設立大氣環境監測與空氣品質背景站,面積計120平方公尺。中央大學協助環保署評估、規劃鹿林山背景站之建置,已於2005年9月動工,該年12月竣工,並於 2006年4月13日啟用。

People 資料分析團隊

International Collabration

  • Join to the AERONET、MPLNET and SolRad-Net.
  • Join to NOAA(CCGG) Global Greenhouse Gas Reference Network and NASA Aerosol Robotic Network(AERO).
  • Join to The Atmospheric Brown Cloud–East Asia Regional Experiment, durning 2006-2008(UNEP/ABC/EAREX).
  • Join to NASA BASE-ASIA (2006) field deployment and intensive field campaign called TIGERZa in 2008.
  • Sharing Acid rain data with Mount Fuji Research station.
  • 2011, University of Münster, germany, Cloud Chemical Experiment in Mount Lulin.
  • Long term Measuring Black Carboon of Aerosol in Mount Lulin, cooperation with Japan Tokyo university, 2011-present.
  • Join 7-SEAS Campaigns durning 2010-present.
  • 2012, join to the NADP / Atmospheric Mercury Network (AMNet)
  • 2015, join to the The Asia Pacific Mercury Monitoring Network.
  • 2018, join to the World Radiation Monitoring Center - Baseline Surface Radiation Network (BSRN)

國際合作

鹿林山研究圑隊積極推動與美國環保署、太空總署、海洋大氣總署,以及其他國家合作,進行技術交流與資料交換。主要實質國際合作包括:

  • 加入美國太空總署 AERONET、MPLNET及SolRad-Net全球監測網
  • 加入美國海洋大氣總署 碳循環及溫室氣體全球監測網(CCGG)大氣氣膠全球監測網(AERO)
  • 參加2006-2008年聯合國大氣褐雲計畫東亞國際觀測實驗(UNEP/ABC/EAREX)
  • 參加美國太空總署2006年 BASE-Asia 及2008年TIGERZ國際實驗
  • 加入歐盟全球汞監測網 (GMOS)
  • 與日本富士山背景測站聯合觀測與酸雨資料交換
  • 2010年起參加七海計畫(7SEAS)國際觀測實驗。
  • 2011年德國Münster大學雲霧化學實驗。
  • 2011年日本東京大學黑碳連續監測儀器比對與長期監測。
  • 2012加入大氣汞監測網(AMNet)
  • 2018加入基線地表輻射觀測網(BSRN)

Photos 照片

Instruments 儀器

Under Construction

類別 Object 儀器、製造商、型號 Parameter 測項 Formula 資料/採樣頻率 Frequence
降雨化學 Rainfall Chemical
降雨化學成份 Chemical Composition 雨水採樣器 Rain Sampler | AR-02 酸鹼度、導電度、陰、陽離子 pH value, Conductivity, Ions 每週二上午九時採樣 Weekly, Sampling every Tuesday 9:00 AM
微量氣體 Trace Gases
空氣品質 Gases 臭氧分析儀 Ozone Analysis | Ecotech, ML9810B O3濃度 Concentration of Ozone 連續觀測 Continuous sampling
臭氧分析儀 Ozone Analysis | Ecotech, Serinus 10 O3濃度 (平行比對) Concentration of Ozone 連續觀測 Continuous sampling
二氧化硫分析儀 Enhanced Trace Level SO2 Analyzer | Thermo, Model 43i-TLE SO2濃度 Concentration of Ozone 連續觀測 Continuous sampling
溫室氣體 Greenhouse Gases 精密氣體分析儀 Gas Concentration Analyzer | Picarro, G2401 Concentration of CO、CO2、CH4 濃度 連續觀測 Continuous sampling
溫室氣體採樣
國際合作:碳循環及溫室氣體全球監測網(NOAA, CCGG)
Trace gase (Greenhouse gase) sampler
(NOAA, CCGG network)
CO2, CH4, CO, H2, N2O, SF6,
δ13C (CO2), δ18O (CO2)
(CCGG network, Lulin Site)
每週二上午七時採樣 Weekly, Sampling every Tuesday 7:00 AM
大氣氣膠(懸浮微粒) Aerosol
氣膠濃度 Concentration of Aerosol 懸浮微粒分析儀 Continuous Ambient Particulate | TEOM R&P, 1400 懸浮微粒之質量濃度 (PM2.5) Concentration of PM2.5 連續觀測 Continuous sampling
雙通道懸浮微粒質量濃度分析儀 Continuous Ambient Particulate | THERMO, 1405-D 懸浮微粒之質量濃度 (PM2.5 / PM10) Concentration of PM2.5 and PM10 連續觀測 Continuous sampling
凝結核計數器 Condensation Nuclei Counter (CNC) 氣膠數量 Counting Individual Particles 連續觀測 Continuous sampling
碳成份 Composition of Carbon 七波段微粒黑碳監測儀 Seven Wavelength aethalometer | Magee, AE31 黑碳質量濃度 Concentration of Black Carbon (TSP) 連續觀測 Continuous sampling
七波段微粒黑碳監測儀 Seven Wavelength aethalometer | Magee, AE33 黑碳質量濃度 Concentration of Black Carbon (PM2.5) 連續觀測 Continuous sampling
即時氣膠總碳監測儀 Scientific Total Carbon Analyzer | Magee, TCA-08 總碳質量濃度 Concentration of Carbon in Aerosol (TSP) 連續觀測 Continuous sampling
黑碳監測儀 | KANOMAX, Model 3010
國際合作:日本東京大學
Black Carbon Monitor | KANOMAX, model 3010
Cooperation with University of Tokyo
黑碳質量濃度 Concentration of Black Carbon (PM2.5) 連續觀測 Continuous sampling
光學特性 Aerosol Optical Properties
(AERO network)
氣膠散光系數監測儀 | TSI, Model 3563
國際合作:大氣氣膠全球監測網 (NOAA, AERO)
Nephelometers | TSI, Model 3563
(AERO network)
全向散射與背向散射於三個波段 Monitoring light-scattering coefficient of aerosols
( 450, 550, 700 nm )
連續觀測 Continuous sampling
氣膠吸光系數監測儀 (PSAP)
國際合作:大氣氣膠全球監測網 (NOAA, AERO)
Particle Soot/Absorption Photometer
(NOAA, AERO network)
氣膠微粒吸光係數於三個波段 Monitoring light absorption of aerosols
( 467, 530, 660 nm )
連續觀測 Continuous sampling
氣膠吸光系數監測儀 (CLAP)
國際合作:大氣氣膠全球監測網 (NOAA, AERO)
Continuous Light Absorption Photometer
(NOAA, AERO network)
氣膠微粒吸光係數於三個波段 Monitoring light absorption of aerosols
( 467, 528, 652 nm )
連續觀測 Continuous sampling
大氣汞 Toxic
Mercury 冷蒸氣原子螢光光譜儀 Automated Ambient Air Analyzer
Tekran, 2537X with model 1130 and 1135
氣態元素汞、氣態二價汞、顆粒汞 Analysis of gaseous elemental mercury (GEM, GOM, PBM) 連續觀測 Continuous sampling
大氣輻射 Solar Radation
太陽輻射 Optical 多波段太陽輻射計 Sun Sky Lunar Multispectral Photometer | Cimel, CE-318 氣膠光學厚度及氣膠光學參數 AOD, VSD, complex refractive index 連續觀測 Continuous sampling
日射計 Solar Radiation Sensor | MetOne, 96-1 太陽輻射 Solar Radiation 連續觀測 Continuous sampling
UVA/UVB輻射儀 Biometer-Radiometers | Solar Light, MODEL 501 近紫外線太陽輻射 Measure erythemally-weighted UVB solar radiation 連續觀測 Continuous sampling
氣象儀器 Meteorological instrument
氣象 Meteorological 能見度儀 Present Weather and Visibility Sensors | VAISALA, PWD22 能見度 Visibility 連續觀測 Continuous sampling
風速風向計 Wind Sensor | MetOne, 034B 風向及風速 Wind Speed and Direction 連續觀測 Continuous sampling
溫度計 Temperture Sensor | MetOne, T200 氣溫 Temperture 連續觀測 Continuous sampling
濕度計 Relative Humidity Sensor | MetOne, 083D (083R combine) 相對溼度 Relative Humidity 連續觀測 Continuous sampling
壓力計 Barometer Pressure Sensor | MetOne, 092 壓力 Atmospheric Pressure 連續觀測 Continuous sampling
雨量計 Precipitation Gauges | MetOne, 370 MetOne372 雨量 RainFall 連續觀測 Continuous sampling
影像 全天空影像儀 Mobotix MX-Q25M-Sec