第三章 研究成果
第二節 建立都市風環境之時空分布與建築特徵等之關聯
ㄧ 、 粗 糙 度 預 估 風 速 分 布 圖
本研究透過多種地表粗糙長度預估以及演算之方法進行研究區域中粗糙 度的呈現，如第二章第三節所述，透過地表地況資料預估之粗糙度考慮到不 同地物包含建築、植栽以及平地，所造成的地況差異進而演算的粗糙度值將 可更精確的描述研究範圍內風速折減的結果。
利用方法一利用地況資料以及經驗公式推導之行人層風速分布圖如圖 3-9 所示在都市中密集建成區如商業區，以及大量喬木型植栽種植之區域如 都市公園都將會因為有較高的粗糙度值而造成風速較低的結果，而都市中較 空曠或建築物高度較低之區域如郊區之住宅區與沿海魚塭及農田等地區則顯
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示出較高的風速結果，較強的風速可以說明此地之通風效能較佳，而低風速 之地區則因為過多的遮蔽物，往往會形成通風環境較差容易蓄熱且汙染不易 排除之環境。
故透過可視化的風速分布結果可以將此結果回饋至都市計畫法規之制定 與限制建築物以及土地使用開發之相關條例，藉以減緩都市的氣候環境。
圖 3-9 利用地況資料以及經驗公式推導之行人層風速分布圖
(資料來源：本研究製作)
使用方法 2 利用數值建築模型與模擬軟體預估之行人層風速分布圖，本 研究預估粗糙長度並取得風速之第二種方法為使用數值建築模型搭配模擬模 式進行。
研究結果顯示透過該方法風速可以在考慮到建築座向以及道路寬度等都
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市建成環境因子所影響(圖 3-10)，在道路與空地等粗糙度較低之區域，風速 會因為折減的細數較小同時也因為迎風面積較低的原因而產生都市通風環境 較佳的狀況亦是風速較高之區域，其速度可達 3m/s，但在建築物密集分布以 及高聳的區域，以及道路較窄較不易通風或迎風面積指數較高的區域，如密 集住宅區與商業區或是街道高寬比值較高的地區，其風速較低造成都市中通 風環境降低。
此方法可以了解都市中建築對都市風環境的影響，在許多不同的建成環 境中風速都可以顯示出多樣的結果分布，且此方法相較於使用光達影像進行 地表覆蓋盼別後計算風速，擁有資料取得較容易的特性，對於小型示範區的 風環境特徵說明具有很高潛力的呈現效果，但因植栽的高度及樹冠幅資訊取 得且建置不易，故該方法無法討論都市中植栽對於風環境的改變與差異，較 適用於討論建築對風環境的影響。
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圖 3-10 利用數值建築模型與模擬軟體預估之行人層風速分布圖 (資料來源：本研究製作)
而在使用方法三部分利用局部氣候分區與能源局預估行人層風速分布圖 本研究而之風環境亦透過經濟部能源局的十米風速進行地表折減，利用不同 局部氣候分區將會有不同的粗糙長度定義，透過折減公式的運算得到行人高 度的風場速度，此方法可快速藉由衛星分類的結果得到風速的強弱。
結果顯示研究區域在北邊及南邊魚塭及農田等自然地貌分布較多之區域，
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其風速因為地表粗糙長度較低以及其的況之型態，將造成較高的風速分布，
其風速可達 2.1m/s 以上，但位於市中心則因為地表粗糙長度因大量人造物而 導致折減後產生較低，如小於 1.3m/s 的風速環境，說明透過改變局部氣候分 區，將具有潛力有效評估都市風速(圖 3-11)，進而發現都市氣候氣候議題。
圖 3-11 利用局部氣候分區與能源局預估行人層風速分布圖
(資料來源：本研究製作)
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二 、 粗 糙 度 演 算 風 速 驗 證 結 果
本研究透過於同一地況中不同高度之測點量測風速進而透過指數公式進 行折減演算，利用不同高度所測得之風速與地表風速進行比較，藉以確認透 過公式預估的粗糙度以及其所折減之風速與實際狀況之風速差異與預估準確 性，而研究成果顯示，如圖 3-12，地面層所測得之風速與頂樓測得之風速經 由換算其粗糙度為 0.47 而其與本研究預估之粗糙度 0.42 數值接近，故此實 測可協助驗證本研究所預估之數值可用性以及後續分析之準確性。
圖 3-12 不同高度實測驗正地表粗糙度結果
(資料來源：本研究製作)
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同時本研究為證明使用氣候站風速進行區域內不同地況地區之風速預估 準確性，亦利用中央氣象局之各局屬測站進行粗糙度與風速折減之驗算，可 以證明在以同樣基準站作為背景風速下，當將不同高度的測站所量測之風速 與其高度資訊利用指數公式回推到基準站後，其風速趨勢以及數值皆相當吻 合(圖 3-13)。
此驗證結果可說明，採用基準氣象站作為不同地況區域之風速運算其理 論以及實際背景之可行性，也可了解不同地況的確會對都市風環境造成影響 以及差異性。
圖 3-13 氣象站局屬測站高度修正預估風速驗證
(資料來源：本研究製作)
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三 、 都 市 風 環 境 與 建 成 環 境 之 關 聯
本研究透過將都市發展資訊圖層與風環境包含：風速、風向以及風廊分 佈之預估成果，並使用空間相關性分析進行結果呈現，以都市建成環境中重 要的樓高因子為例，結果發現都市中風速較高之區域多是出現於都市中樓高 較低或開發密度較低之區域，譬如研究區域北測之魚塭以及南部之農田等因 地表粗糙度低且區域內較少建築物分布以及較低迎風面積之區域。
而風速較低的區域多分布在都市中樓高較高且建築物密集開發之地區如 火車站前之密及商業區，藉由此分析可快速了解到都市中不同開發因子對風 速之直接關聯，並且透過數值化的呈現提供未來都市開發過程中區域內建築 物樓高及分布之建議(圖 3-14)。
本研究後續將會採納更多種都市開發因子做為了解都市中不同地況之地 區，會因何種因素而影響風環境之流動，藉此方便歸納統整風環境與都市建 成環境間之關聯建立都市風環境之時空分布與氣候因素、建築特徵、土地覆 蓋、使用分區、景觀植栽之關聯。
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圖 3-14 建成環境因子與風速之關聯 (資料來源：本研究製作)
四 、 都 市 風 環 境 與 地 形 與 日 照 強 度 環 境 之 關 聯
本研究透過將此資訊與利用粗糙度所計算之台南風速分佈進行疊合與關 連分析，利用風速計算區域中之質心點與光照度結合，主要可用於了解不同 地形之區域以及其受太陽光照度之差異對風環境所造成的可能影響，因不同 地況之區域其溫度以及對留會受到光照度所影響，因光照度較高的地區則代 表其地表將吸收更多的太陽直達短波輻射與其將反射較多的長波輻射造成溫 度提高，在溫度受影響下，其將造成大氣垂直對流以及產生風流動現象之影 響。
研究結果顯示(圖 3-15)，在日照度越高的地區其平均風速、最大風速皆 有向上提升之趨勢，如光度照為 0 之區域其平均風速為 2.8m/s，光照 度 1-100 之區域其平均風速為 3.14m/m，100-200 之區域則上升至 3.25m/s，而最高之
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200-300 區段則可達到 3.38m/s，由本方法並可連接本研究計畫之都市風廊建 置，透過都市中地形所造成陰影之分佈，與透過粗糙度及立面迎風面積指數 進行疊合分析，即有探討地形以及其所造成的陰影對於都市中通風環境之關 聯以及後續之應用潛力。