都市熱島效應簡介

高度都市化的區域，汽、機車使用率相當高，再加上工廠的廢氣排放熱，

其排放的廢氣不僅帶來道路週邊局部高溫化之外，更加劇都市空氣污染程 度、臭氧等光化學煙霧濃度增加以及熱致疾病(Heat-induced Illness)增加。

高溫化的都市中，由於人們習慣使用空調系統以降低室內溫度，這讓人造熱 的排放增加而使都市氣溫升高，各種人造鋪面之覆蓋，導致增溫現象形成惡 性循環。都市化的結果使得地表自然植被與水域減少導致蒸發散量的降低、

大地反射率減低、吸收率提高。上述熱島效應現象可由圖 2. 2 說明之[2,4,7]。

圖 2. 2 都市熱島效應發生示意圖[2,4,7]

都市熱島是現今世界上的許多城市所面臨的重要現象之ㄧ。在許多大城 市，如美國墨西哥城、日本東京、中國的上海等，市區氣溫往往比郊區或農 田高攝氏五度以上。過去四十年以來，台灣經濟快速發展，能源的使用也增 加了近二十倍，事實上，不論是人口密度、工廠密度及單位面積能源的消耗 率，在人口總數超過一千萬的國家中排名第一，因此台灣不僅受嚴重的環境 問題，也可能是世界上熱島效應最嚴重的地區之ㄧ。

造成都市和鄉村氣候在空間上分佈不同的因素可歸納以下六點[2,11] ：

(1)表面物質比熱不同

都市中大部分的建築材料為混凝土，道路則為柏油路居多;然而鄉村則 多為自然的泥土濕潤地為主，而混凝土的熱傳係數大約為泥土地的三 ~四 倍。假設現有兩組體積相等的都市街道與鄉村的泥土時，欲使兩者升高至相 同溫度，因兩種材質的導熱率不同，所以都市地區所需的熱能僅是鄉村地區 的三分之一 ~ 四分之一左右。且都市中的熱容量和鄉村的熱容量也不同，

鄉村的土壤變化僅限於表層(約在表層十公分內)，都市卻深入許多。當白天 結束後，都市中的混凝土所儲存的熱能也就比鄉村的土壤物質多。

且因都市中興建了大量的人工建築物，造成許多不透水面的產生，自然 的植生覆蓋相對的減少，使雨水入滲的能 力大減、地面蒸發冷卻的功能大大 降低，因而造成都市溫暖化的現象；植生、綠地的銳減，也降低了地面的保 水功能和調節微氣候的作用。

(2)結構物形狀不同

都市中人口過多，使得活動空間皆是高聳林立的高樓大廈，各棟建物比

鄰而建，過度密集，使的入射的太陽輻射猶如進入一座迷宮之中，不斷被各 種表面吸收和反射，繼而能 量皆儲存於建築物中。而鄉村地區多為大片森林 或是開闊區域，太陽 輻射入射之後即被反射，或是將能量儲存於植物或土壤 表層。而空氣的加熱作用是由其表面物質所反射的長波輻射決定，並非由太 陽的直達短波輻射決定，因此都市地區可以稱為是儲熱效應相當好的系統。

(3)人造熱源不同

都市中人造熱源非常的多，如:汽、機車排放、電力與瓦斯、工業燃燒 等。都市本身已經是一個大熱源，再加上人口過度集中，使得人類所產生的 熱能相當多且集中，在夏天時，公司大 樓、住宅社區為了調節悶熱難耐的溫 度，而大量使用空調系統，無形之中，放出許多熱源於都市中。

(4)蒸發、排水方式不同

都會區因為大多為不透水柏油或混凝土鋪面，因而降雨過後，易形成 逕流，而不易入滲至下層土壤中，即利用排水溝、下水道將雨水排出，再匯 流至河川。反觀鄉村地區，雨水卻有較長的時間停留在地表，再慢慢的往下 入滲到土壤中，而地表的積水和土壤的的水分可再藉由蒸發再循環回大氣之 中。由於蒸發是一種消耗熱能的 冷卻過程，都市中無法藉由水分蒸發來消耗 熱能，所以都市中空氣溫度明顯增加。

(5)綠覆率不同

綠色植物可降低溫度的原因是因樹冠可吸收或反射 80%~90%的太陽長 波輻射熱，葉片的蒸散作用亦可消耗一部份熱量，綠地可涵養水分又可提高 空氣溼度達 14%，都是降低地面溫度的主要原因。根據科學家的分析，每平

方公尺面積的綠色植物，每年約可吸收六萬六千卡的熱量。所以同一地區日 間之森林內溫度較森林外低三到五度。

(6)空氣中物質不同

都市中的空氣含有大量的汙染物。在固態或液態污染物中，大部分都是 微小粒子漂浮在空氣中。此微小粒子會吸收部分能量，並反射陽光，因而能 使到達地面的短波輻射減少，同時也阻礙了都市表面長波輻射能的外洩，使 得地表面溫度漸升有如罩在玻璃溫室般的高溫環境。游塵、微粒子類的污染 物又形成與溫室效應相反的陽傘效果，在空氣中遮蔽部份日射量，有如在空 中撐起陽傘之效果。

另外近年來所研究之高反照材料，藉由高反射率來減少吸收太陽輻射，

進而降低都市溫度，對於緩和都市熱島效應也有相當大之助益。

李魁鵬等人(1999)與郭柏巖(1999)在都市公園微氣候觀測解析及鄭婉純 (2004)在都市土地使用與都市氣溫關係的文章中指出，人工建築物和鋪面可 以說是造成都市暖化的重要因素之一[1,11]。

Taha (1997)研究指出，增加反照率與植被覆蓋能夠有效的減少靠近地面 的表面溫度與氣溫，在都市的結構物中，其表面使用高反照率與顏色較淺的 材質將可減少日照輻射的吸收；如果在都市中提供正確蒸發散的條件，則將 可在都市中創造綠洲，其溫度可低於週邊環境 2 ~8 ℃ [44] 。

Pomerantz(2000)研究指出美國大都市裡的氣溫往往比周圍的環境溫度 高，其中一個原因為道路都是瀝青鋪面，瀝青鋪面本身顏色很黑，因此吸收 了大多數的可見光，而使鋪面溫度變的很高，鋪面表面的空氣也因此升溫，

造成整個都市的溫度上升，而且高溫也會使瀝青鋪面的使用年限縮減。瀝青 鋪面原本的反照率為 0.5，經過使用與耗損之後反照率提升為 0.15，當地氣 溫也下降了大約 0.6℃ [37] 。