臭味地圖是怎麼畫出來的
地圖上只有兩樣東西:通報點和紅色扇形。扇形不是「猜測的工廠位置」,而是「通報當下,風是從哪個範圍吹過來的」。下面一步一步說明。
步驟 1 收到通報:記下時間與位置
民眾按下按鈕,伺服器用自己的時鐘記下時間(不相信手機時間),位置用手機 GPS 或民眾拖動地圖指定。被防刷機制擋掉的通報會存起來,但不會出現在地圖上、也不進任何計算。
公開到地圖前,位置會對齊到約 500 公尺格子的中心,時間截到分鐘,看不出是哪一戶。
步驟 2 找出當時的風
每 10 分鐘會自動檢查中央氣象署(台南、高雄北部約 170 個自動站)、環境部空品站和 Open-Meteo 的風向風速,有新資料就存起來;氣象署和環境部目前提供的是每小時一筆。算某一筆通報時,取通報前 60 分鐘到後 10 分鐘、30 公里內的所有測站資料,越近的測站越有份量:
平均時把每個風拆成「東西」和「南北」兩個分量分別平均,再合起來。不能直接平均角度:350° 和 10° 都是北風,直接平均會變成 180° 南風。
風速低於 0.5 m/s 視為靜風,這時風向沒有意義。
步驟 3 往上風畫一個扇形
從通報點往風吹來的方向畫扇形。這就是「臭味可能從這個範圍飄過來」。
扇形的寬度用高斯煙流模式的觀念:煙流往下風走時會左右散開,散開的程度由「風向變動量 σθ」決定,距離 x 處的橫向寬度約為 σθ × x。左右各取 2 個 σ,大約涵蓋 95% 的煙流:
扇形的長度是本網站的假設,沒有文獻依據(見最下方「哪些是假設」):
拉拉看:風向越不穩定,扇形越寬;風越強,扇形越長。
σθ 大小和大氣穩定度有關。美國環保署(EPA)的氣象監測指引用 σθ 判斷穩定度等級,對照如下:
| 穩定度(Pasquill) | σθ | 扇形全寬 | 常見情況 |
|---|---|---|---|
| A 極不穩定 | ≥ 22.5° | ≥ 90° | 晴天中午、弱風 |
| B 中度不穩定 | 17.5~22.5° | 70~90° | 白天 |
| C 稍不穩定 | 12.5~17.5° | 50~70° | 白天、有風 |
| D 中性 | 7.5~12.5° | 30~50° | 陰天、強風(資料不足時的預設) |
| E 稍穩定 | 3.75~7.5° | 15~30° | 夜晚 |
| F 穩定 | < 3.75° | 10~15° | 晴朗無風的夜晚(逆溫,臭味不易散) |
步驟 4 很多扇形疊起來
每個扇形都是半透明的淡紅色,疊越多層顏色越深。不同地點、不同風向的通報,扇形會從四面八方指向同一塊區域,那裡就是值得去查的地方。地圖不會替你下結論,只是把重疊畫出來。
步驟 5 風向比較:有臭味時 vs 平常
扇形疊加有兩個偏差:人多的地方扇形自然多;本來就常吹的風向(例如冬天的東北風)扇形也自然多。為了把偏差拿掉,地圖下方的「風向比較」把兩組風向放在一起看:
- 有臭味時:有人通報的每個 10 分鐘時段,當時的風向。用「時段」算,不用「筆數」算,一次很多人通報也只算一次。
- 平常:同一段期間的每一個 10 分鐘時段的風向,不管有沒有人通報。氣象資料本來就持續記錄,每個時段取各測站時間最接近的一筆。
如果某個風向在有臭味時的比例明顯高於平常,代表臭味來源比較可能在那個方向。這是空氣品質研究常用的「條件機率函數(CPF)」的概念。
- 東北風62%平常 30%
- 北風20%平常 35%
- 南風10%平常 20%
- 西南風8%平常 15%
步驟 6 「每一次」怎麼分
時間軸上的每個點是「一波臭味」。把通報依時間排好,前後相隔超過 1 小時就算新的一波;一波至少要有 2 筆通報才列出來,單獨一筆太容易是誤報。
步驟 7 點一下圓點看到的資料
- 風向風速:步驟 2 算出的合成風。
- 風向變動 σθ和扇形角度:步驟 3 算出的值;資料不足時會註明用了預設值。
- 氣溫、濕度:時間窗內最近的氣象署測站。
- AQI、PM2.5、SO₂、NO₂、O₃:時間窗內最近的環境部空品站,並標出站名。
這些資料都可以用地圖下方的「下載這些資料(CSV)」整批下載,交給環保單位比對。
依據 哪些有根據、哪些是假設
| 做法 | 性質 | 依據 |
|---|---|---|
| 風向用東西、南北分量平均 | 有根據 | 氣象學標準做法 |
| 測站依距離加權(反距離平方) | 有根據 | 常用空間內插法;Open-Meteo 為模式資料,權重較低是本站設定 |
| σθ 用 Yamartino 法計算 | 有根據 | Yamartino (1984);美國 EPA 氣象監測指引採用 |
| 扇形半角 = 2σθ | 有根據 | 高斯煙流橫向擴散 σy ≈ σθ·x(Pasquill;Draxler 1976),±2σ 約 95% |
| 資料不足用 σθ = 10° | 有根據 | EPA 指引中性大氣(D 級)σθ 範圍 7.5~12.5° 的中間值 |
| 靜風門檻 0.5 m/s | 常用慣例 | 氣象觀測常以約 0.5 m/s 以下為靜風 |
| 往上風回推、多次疊加 | 有根據 | 與反向軌跡、PSCF(Ashbaugh 等 1985)概念相同 |
| 有臭味時 vs 平常的風向比較 | 有根據 | 條件機率函數 CPF;Uria-Tellaetxe & Carslaw (2014),openair 套件 |
| 民眾聞臭通報+風場 | 有前例 | Smell Pittsburgh(卡內基美隆大學,Hsu 等 2020) |
| 扇形長度 = 風速 × 30 分鐘,1~8 公里 | 假設 | 沒有文獻數字;臭味能飄多遠取決於排放量與大氣穩定度 |
| σθ 限制在 2.5~45° | 假設 | 避免扇形窄成一條線或超過半圈 |
| 相隔 1 小時分成新的一波、至少 2 筆 | 假設 | 方便分組的規則 |
| 位置模糊到約 500 公尺 | 隱私設定 | 保護通報者;最多造成約 350 公尺偏移 |
限制 這個方法沒考慮的事
- 假設臭味沿直線飄。幾公里、半小時內大致可行;更遠時風會轉彎,應改用逐小時串接的軌跡(如 NOAA HYSPLIT 模式)。
- 沒考慮地形與建築的影響。
- σθ 是用每小時的測站資料、由附近多個測站一起算的,主要反映「各測站風向差多少」,會低估短時間的亂流,所以扇形可能偏窄。
- 只有「有人聞到」的資料,沒有「有人在但沒聞到」的資料;人少的地方就算有臭味也可能沒人通報。
- 扇形只表示風從哪裡來,不代表扇形內任何特定業者造成臭味。
參考文獻 想深入了解
- Yamartino, R. J. (1984). A comparison of several "single-pass" estimators of the standard deviation of wind direction. Journal of Climate and Applied Meteorology, 23, 1362–1366.
- U.S. EPA (2000). Meteorological Monitoring Guidance for Regulatory Modeling Applications (EPA-454/R-99-005).
- Draxler, R. R. (1976). Determination of atmospheric diffusion parameters. Atmospheric Environment, 10, 99–105.
- Ashbaugh, L. L., Malm, W. C., & Sadeh, W. Z. (1985). A residence time probability analysis of sulfur concentrations at Grand Canyon National Park. Atmospheric Environment, 19, 1263–1270.
- Uria-Tellaetxe, I., & Carslaw, D. C. (2014). Conditional bivariate probability function for source identification. Environmental Modelling & Software, 59, 1–9.
- Hsu, Y.-C. 等 (2020). Smell Pittsburgh: Engaging community citizen science for air quality. ACM Transactions on Interactive Intelligent Systems.
- Stein, A. F. 等 (2015). NOAA's HYSPLIT atmospheric transport and dispersion modeling system. Bulletin of the American Meteorological Society, 96, 2059–2077.