透水鋪面對都市熱島之效益

ㄧ、都市氣候的成因

都市氣候乃因都市的存在，而形成與周邊不同的氣候特性。一個地區都市化 後，該地區之氣候將轉變為都市氣候，也即氣候都市化。

隨著都市化程度日益趨高，都市化之結果，人口集中、地表面人工化，且生 活空間為之擴大，使得都市不透水面積大為增加，相對地減少了自然植生的被覆 面，使得雨水滲入地面的機會大減，其代謝熱與能源消費增加，改變了都市的熱 平衡。

地表面的人工化導致幾何形狀及物理特性的改變，前者為表面粗度改變，致 放射收支及顯熱之變化，後者則為熱傳導率、透水性的變化，放射收支及潛熱、

地中熱交換量發生改變。生活空間的擴大包括都市水平的擴大及地上、地下方向 的垂直擴大，其結果是能源消費增加，地表面形態及性質發生變化，熱及煙霧的 排放、粗度的物理特性之變化，導致都市的放射收支與熱收支改變，由於以上複 合作用的結果，而形成都市氣候。

二、都市地區之熱平衡

都市環境中倘若人工發熱量太高(例如：冷暖氣機、車輛、現代化電器等均 為人工發熱設備)，將破壞都市環境中的熱平衡，造成能量的累積，形成都市溫 暖化。

都市發展後人口數增加、人口集中、建築物增加、不透水面積率增加、林地 消失、民生電氣化、能源使用量增加及交通工具增加等因素均造成了都市環境中 人工 發熱量的增加，而都市中能量累積的結果影響都市環境的氣候，造成都市 溫暖化的現象。此能量在都市中惡性循環的結果，造成許多都市中的環境問題，

例如：污染不易擴散、空氣品質惡化、夏天悶熱、影響市民心理平衡等等。

由於都市生活環境的惡化，人們於是藉助更多的冷氣空調設備來提升室內的 舒適性，如此只有更消耗能源，製造更多的人工熱能，使得都市溫暖化問題更加 嚴重。下圖2-22為都市及郊外熱平衡。

圖2-22 都市及郊區熱平衡

地表面之熱平衡之方程式，依能源保存之原則可導出下式：

R=P+L E +A (2.8) 式中

R：純放射通量

A：地面(建築物)的熱傳導 P：亂流熱通量

LE：蒸發、凝結的熱平衡(L：蒸發潛能，E：蒸發水量)

其次地球及大氣問之熱平衡模式，若考慮大氣本身的熱平衡，可列如下式：

RS=FS+L(E-r)+BS (2.9) FS=Fa+F。 (2.10) 式中

RS：高度為h的垂直柱與宇宙之間的熱交換 Fa：大氣中的水平熱移動

Fo：水、地圈內的水平熱輸送 Lr：蒸發熱潛能×總降雨量

1.人類的消耗能源(=F C)。

項。但在市郊其潛熱項相當大，且市區之表面水幾乎不存在可加以忽視。

鄉村一般水分較大，其潛熱量較大，合計約為顯熱的2倍。反之前留頂有關的熱 幾乎為零。白天雖有正值，且夜間雖亦有一點，但因放射能量而呈熱散出。

三、都市熱島化的影響

所謂的「熱島效應」，指的是原有土地從原本的森林或稻田開發成城市後，

因為缺少植物利用本身儲存的水分來調節空氣，使得整座充滿高密度人口與鋼筋 水泥的城市，總是像座熱島似的熱烘烘。熱島效應使得相對溼度變低，減少空氣 中的水分，將可能造成生態的不良影響，因為有些植物都是靠霧氣來攝取水分，

未來會有某些動植物因而面臨生存危機。

根據中研院追蹤分析台灣過去40年的氣候資料，發現台灣受到「熱島效應」

影響，晚上的平均溫度比過去都高，相對溼度也因而降低，在40年前，台灣每年 相對溼度達90％的夜晚共有500小時，民國93年只剩下200多個小時，整整減少1 倍，空氣裡的水分變少的結果就是霧變少了。40年前，日月潭每年約有200天以 上是有霧的，但如今卻只剩下100天左右。

除了風景區，城市裡霧氣變少的情況更多，最近10年來，台北與台中的城市 地區幾乎很少見到有大霧的情況，而毛毛雨的頻率也在降低，近幾年來台灣城市 的降雨，幾乎都是大雨式的，毛毛細雨已經較為少見。

醫學研究表明，環境溫度與人體的生理活動密切相關。環境溫度高於28度 時，人們就會有不舒適感﹔溫度再高就易導致煩躁、中暑、精神紊亂﹔氣溫高於 34度，並伴有頻繁的熱浪沖擊，還可引發一系列疾病，特別是使心臟、腦血管和 呼吸系統疾病的發病率上升，死亡率明顯增加。此外，高溫還可加快光化學反應 速率，從而提高大氣中有害氣體的濃度，進一步傷害人體健康。

人類因天性與經驗之不同，其對溫、冷之感受亦不同，尤其因受外在身體因 素、背景條件、人體、時間及環境條件之不同所影響，以致生理反應及心理反應 亦異，都市市民則因而有極大的心理、生理變化，如圖2-23環境條件及人體側條 件及溫冷感關係圖。

圖2-23 環境條件及人體側條件及溫冷感關係

都市溫暖化現象造成許多都市中的環境問題，影響多數居民的生活，現以下 列幾點來探討 ：

1. 清染物擴散困難，造成空氣品質惡化

都市溫暖化的結果造成市中心比郊區的溫度高，白天地面溫度高，污染物隨 熱氣流往上擴散，到了晚上都市外圍郊區地面溫度冷卻較快，市中心區的溫度仍 無法降低，因此白天隨熱氣流上升的污染物，將再隨氣流而下降，造成都市空氣 品質劣化的現象，能見度降低，此即所謂的熱島效應。此現象尤其是在水平方向 的風速很低、及都市上空出現逆溫層的情況，最易發生。

2. 市中心溫度升高，夏季戶外酷熱難耐

近年來台灣各主要都市夏季的最高溫，屢屢創新高點，原因主要是都市溫暖

化 所造成的結果。都市人口越來越多，越來越集中，能源的使用越來越浪費，

一般舒適範圍約溫度21~27℃及相對溼度在20~70%之間。

3. 生活環境品質下降，增加心理壓力負擔

覆蓋率越高，熱島強度越低，因此建立規模化的集中綠地是最能直接削弱城市熱 島效應的做法。綠地能吸收太陽輻射，而所吸收的輻射能量又有大部分用於植物 蒸騰耗熱或在光合作用中轉化為化學能，這樣就使可用於增加環境溫度的熱量大 大轉移掉。據科學統計，每公頃綠地平均每天可從周圍環境中吸收81.8兆焦耳的 熱量，相當於189台空調的制冷作用﹔平均每天吸收1.8噸的二氧化碳，顯著削弱 了溫室效應的產生。此外，每公頃綠地可以年滯留粉塵2.2噸，將環境中的大氣 含塵量降低50％左右，有效抑制了大氣升溫。

根據日本環境廳的調查其民生能源的使用情況，以公元1990年 10，320Mcal/

人＊年的家庭用能源熱消費量為基點，推估公元2000年家庭用熱消費量為12，

916Mcal/人＊年，公元2010年將為的，353Mcal/人＊年的熱消費量；即在1990 年每消費一單位的能源，到2000年將是消費125單位，2010年將消費1.49單位的 能源。

顯示日本未來家庭用的能源需求量越來越多，而且以電力及 LPG(液化石油 氣)的需求量較多；電力部份2000年及2010年的需求量成長約分別為1990年的154 及1.78倍，其中單項以冷氣機及照明使用的成長量最多；LPG部份2000年及20l0 年的需求量成長分別約為1990年的1.14及1.25倍。

都市中能源的使用量對於造成都市溫暖化的現象，具有絕對性的貢獻量，因 此如無法在居民的使用行為上削減能源的使用，則在電器、汽機車引擎及機械運 轉等必須要朝省能源、技術的開發方面著手，此亦是目前世界各先進國家努力的 方向之一。

表2-6為日本各主要大都市平均氣溫與年平均溼度的變化率，表 7.2為世界各 國主要都市的人口數與公園面積之比較；其中以東京市的都市溫暖化速率每100 年約升高6.9℃為最高，表中並顯示都市中的相對溼度百分比亦隨都市溫暖化現 象的發生而降低。

歐美國家與台灣不同人口規模大都市之市內、外氣溫差，顯示由於不 同的 人口規模造成都市內、外呈現不同的氣溫差，而且此氣溫差與人口數對數呈正比 例關係。

表2-6 日本各大都市之年平均氣溫與相對溼度的變化

地名 氣溫變化(℃/年) 溼度變化(%/年) 東京 0.069 -0.39

大阪 0.053 -0.24 仙台 0.044 -0.2 京都 0.040 -0.18 名古屋 0.040 -0.32

五、都市熱島化減輕對策

綠地是城市中最主要的自然因素，城市綠化覆蓋率與熱島強度成反比，綠化 覆蓋率越高，熱島強度越低，因此建立規模化的集中綠地是最能直接削弱城市熱 島效應的做法。綠地能吸收太陽輻射，而所吸收的輻射能量又有大部分用於植物 蒸騰耗熱或在光合作用中轉化為化學能，這樣就使可用於增加環境溫度的熱量大 大轉移掉。據科學統計，每公頃綠地平均每天可從周圍環境中吸收81.8兆焦耳的 熱量，相當於189台空調的制冷作用﹔平均每天吸收1.8噸的二氧化碳，顯著削弱 了溫室效應的產生。此外，每公頃綠地可以年滯留粉塵2.2噸，將環境中的大氣 含塵量降低50％左右，有效抑制了大氣升溫。

都市裡每一棵樹木所保存的碳量，約為森林中樹木的九倍，土壤的蒸發與植 物的蒸騰，可以有效的降低熱島效應，並可清淨空氣，美國洛杉磯利用植物遮陰、

鋪面改善等措施，使得都市溫度降低了3.3°C，耗電量減少20%，每年節省5億多 美元。

風、水面等自然因素也可有效緩解城市的熱島效應。風是熱島效應的“天 敵”，通過大氣環流，熱島與周圍地區的空氣進行交換，以此降低自身的溫度。

水面不僅構成了城市美麗的景觀，當溫度升高時，它的蒸發作用能冷卻空氣，使 環境溫度降低。因此，使建筑低層化和合理分散化、市內道路寬敞，從而暢通城 市的「通風道」，並盡可能擴大城市水面，也是改善熱島效應的有效途徑。

城市熱島效應的成因是多方面的，所以緩解熱島效應是一項長期的、綜合性的系 統工程，需要各方面的努力和配合。目前，國內、外都非常重視城市環境質量的

城市熱島效應的成因是多方面的，所以緩解熱島效應是一項長期的、綜合性的系 統工程，需要各方面的努力和配合。目前，國內、外都非常重視城市環境質量的