氣候模擬

2.2.1.1 天氣研究和預報模式

本研究利用經濟部能源局全台 10 米模擬風速資料，該資料利用實際量測 資料與天氣研究和預報模式(Weather Research and Forecasting,WRF)進行 全台風能評估分析並經地理資訊系統處理，進行風能資料視覺化(圖 2-3)、

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分析與整合，以便於了解全國各地區的風能相關資訊，並屠利用解析度 2000 公尺作為風力開發潛能的估算依據(經濟部能源局，2018)。

於本研究前期因需要收集完整之都市建成資訊且大範圍的風速資料在實 測實際操作上取得困難，並且都市大範圍的風環境較難以長時間測量，故將 使用地表之粗糙度並搭配使用粗糙度與風速運算之指數公式進行台北市的人 行尺度層的風速預估(Peterson and Hennessey, 1978; Touma, 1977)，透過 此方法即可快速取得都市風環境的重要風速指標，後續並且可用於搭配不同 方法取得之粗糙度進行區域的風速折減。

(a) (b)

圖 2-3 (a)經濟部能源局台北地區 10 米風速圖(b)不同土地使用 對應之粗糙度

(資料來源：本研究製作)

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2.2.1.2 計算流體力學模式

本研究為驗證研究結果及提出未來適合示範區之都市型態配置，使用 1995 年由德國波鴻魯爾大學(Ruhr-Universität Bochum)的 Michael Bruse 所研發之環境氣候模擬軟體(Computational Fluid Dynamics，CFD)ENVI-met 進行都市情境分佈理論之驗證。ENVI-met 是一套具有可藉由建立模型包含建 築物及植栽以及選擇模型之材料以及地表覆蓋材質與土壤溫度、植栽種類等 因子搭配所設定的氣候條件來模擬計算空氣溫濕度、風速、輻射溫度的模式，

其好處在於可利用不同種類的建成環境進行情境模擬以及敏感度測試，在土 地尚未開發前先進行氣候數據的收集，並可匯入至地理資訊系統整合多種格 式資料進行疊合分析(Bruse and Fleer, 1998)，並了解到不同建成環境造成 的都市氣候差異，藉以了解都市中的通風潛力(圖 2-4)。

圖 2-4 ENVI-met 操作方式

(資料來源：本研究製作)

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2.2.1.3 熱舒適指標計算模式

氣候資訊有多種指標，其中包含一般單靠儀器取得知數據即可呈現的空 氣溫濕度以及黑球溫度及風速等，但如要探討人體熱舒適的體感溫度則必須 透過多種指標綜合加權計算方可獲得，而本研究使用生理等效溫度呈現台北 市之熱舒適，生理等效溫度（PET）是由德國 Peter Höppe（1999）提出，修 改自 Fanger 的室內熱舒適性指標 PMV、PPD。Höppe（1999）對 PET 的定義，

是指在一個典型室內環境的空氣溫度中，以人體的體核溫度、皮膚溫度與複 雜的戶外環境進行熱平衡的預算與評估。也就是將實際上戶外環境的狀況，

與室內環境的狀況進行比較，而室內氣候參考的假設是，平均輻射溫度等於 空氣溫度、風速為 0.1m/s(約相對濕度 50％、空氣溫度 20℃），目前 PET 已 被納入德國 VDI 3787 國家標準，是德國為城市與區域規劃師，所訂定的指 導方針中建議的指數之一，它適用於城市及區域氣候之熱構成要素變化的預 測，並已普遍使用於多個戶外熱舒適性之研究」(黃淑靜,2012)。Lin et al(2013)則認為 PET 充分地考量了戶外的長短波輻射對人體的熱平衡的影響，

所以在研究都市內熱環境時，必須考慮到人體對熱的感受，故非常適合最為 本研究用於都市熱環境的評估指標。而其中一套用於計算多種熱舒適指標之 模式 RayMan 即是一種可以提供計算及多種氣候資訊的模式，當中可以匯入地 圖以建立區域量體模型或地形模型，並輸入實測以及氣象站等氣候紀錄資料 以模擬計算多時間區間之生理有效溫度等等熱舒適指標(圖 2-5)。

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圖 2-5 RayMan 操作方式

(資料來源：本研究製作)