2.2.1 都市熱島效應成因
都市環境由於大量人工熱的排出，以及密集的構造體或建築物大部份都使用屬於高 蓄熱量且吸熱能力大的材料，導致在都市環境中蓄積熱量的上升。其次，快速的都市化 也在都市中造成過度的人為開發，使人工鋪面增多、綠地減少，這些問題導致在市中心 溫度高於鄰近郊區的現象。換言之，都市環境的最大特色就是密集的建築物與縱橫交錯 的街道，形成所謂的都市峽谷。在這種都市峽谷中充滿混凝土、石材、磚、瀝青混凝土 等熱容量大的建材。像這樣的蓄熱體，因為其巨大的再輻射熱能力，若再加上由空氣污 染形成的塵罩的影響，使得照射入都市的太陽輻射熱以及由都市中人工建物與熱源設備 所釋出的熱量等都不易消散，形成在市區與郊區之間的溫度差異，構成都市熱島現象。
都市熱島現象的強弱可以在市中心的最高空氣溫度與在市郊的最低氣溫之間的差值來 評估，這種來自於都市熱島現象的溫度差異，稱之為都市熱島效應。
圖 2-2-1 都市熱島效應示意圖（資料來源：文獻 A-6）
綜言之，都市熱島效應的成因可以歸納為下列因素影響的結果：
(一) 構造物表面的受熱面積
都市中建築物蓄熱效果的增加，主要是因為其受熱面積的大幅增加。照射在建築
物表面的太陽輻射，除未被吸收而被反射的部份之外，其餘的都會被建築物表面 吸收之後再輻射出來。同樣的，像道路、橋樑之類的人工鋪面和構造體，對於入 射的太陽輻射熱，也有相同的再輻射熱的現象。在都市地區，特別是在有如峽谷 的地區，在密集的建築群與人工鋪面材料之間會相互的吸收被其反射的太陽輻射 熱量以及由構造體表面再輻射而出的熱量。因此，在都市地區的構造物，如果有 較大的受熱面積，其熱量的吸收、儲存與再輻射機會就越大。
(二) 有效率的排水系統
一般的都市都會要求必須具備良好的排水系統，不論是雨水、家庭生活污水或工 業廢水都必須經由排水系統被迅速的排放至都市外，避免在都市內的積水氾濫或 公共衛生與健康威脅問題的發生。由於水分停留的時間縮短，對於不透水面積居 多的都市環境而言，濕度調節機能和蒸發散熱的效果均被大幅度的降低，造成都 市的高溫化與乾燥化。
(三) 綠地面積的縮減
都市環境的土壤，除了大量的鄰接在建築物週邊的人工地盤之外，由於交通活動 的考慮，構築了很多像道路與停車空間設施之類的人工不透水鋪面，相對地減少 自然綠地的面積。不透水鋪面阻絕雨水滲透到地下的機會，使土壤的保水性喪失。
綠地植栽的減少也使都市依賴植物蒸散作用來調節溫度與濕度的可能性降低。
(四) 服務設備的人工熱源釋出
在都市中人工熱源的種類很多，包括商業事務機器、汽機車輛、建築照明、冷暖 空氣調節設備等。都市化的人口大量集中讓各種能源，例如燃油、瓦斯、電能的 使用量大增。基於能量不滅原理，這些能源的使用最終都會產生熱量。因為服務 設備的晝夜不停運轉，自然會使人工熱量在都市環境中持續不斷的累積。當環境
條件不良時，那些累積的人工熱量甚至是在夜間也無法消散。若此，將迫使都市 更依賴空調系統來讓居住空間通風或降溫，結果是使都市環境更加惡化，最後形 成一種廢熱公害的惡性循環。
(五) 都市的空氣污染
由於工業、交通以及服務性設施的存在與對化學物質的使用，在都市的空氣中含 有大量的污染物質，例如硫氧化合物、氮氧化合物、一氧化碳、二氧化碳、粉塵 等。這些粉塵類的污染物會在都市上空形成一層塵罩，覆蓋著都市區域，直接影 響都市氣候。由於這種塵罩會阻擋太陽輻射，形成所謂的陽傘效果，使在塵罩下 的大氣不易對流，大氣輻射冷卻因而無法發生效用，積聚的熱量和污染物不易擴 散，只有在強風下才會流動。其結果是都市的天候總是讓人感覺灰濛濛的，出現 塵霧（smog）的日數比郊區多。
2.2.2 綠化減緩都市熱島之效果
植物在陽光的作用下能吸收二氧化碳並釋放氧氣。這種植物本能的光合作用，在過 程中能同時吸收太陽光使得在綠化區域周邊之空氣溫度降低，因而能減緩在夏季都市地 區之高溫現象。綠色植物對濕度的調節也有很大的幫助，其茂密葉片的蒸散作用可以消 耗部分熱量並釋出水汽，因此，若能增加都市綠覆率，對減緩都市熱島將具有很顯著之 效果。
基於上述，綠化是減緩都市高溫化的重要因子。綠化除了可以調節室外的大氣溫 度，也能增加對自然水分的涵養，或在降雨時滯留水分。在炎熱乾燥季節，可以增加空 氣濕度，降低地表熱量。一些研究結果顯示，例如在加拿大多倫多市區，以電腦模擬使 用綠屋頂，若均勻地覆蓋 50%，可減少氣溫 2℃（文獻 C-11）。
廖鴻一(1999)的研究指出，對都市化的敷地型態在白天時其表面溫度變化結果的比 較，其中表面最高溫度及上升速度的順序是道路>建築群>綠色植物敷地。在都市中的 綠色植物敷地，其全天的表面溫度變化，大約是在氣溫的 3℃範圍內，對都市熱環境具 有穩定氣溫的作用。郭伯嚴(2000)的研究顯示，增設綠地是緩和都市高溫化有效的方法 之一。在局部區域內每增加 10％的綠覆率，在夏季夜晚可以有效降低整體區域的溫度 約 0.17～0.22℃。
依據 Alexandri（2006）的研究結果，在裸露的混凝土屋頂，其表面溫度與草皮表 面溫度二者之溫度變化曲線，如圖 2-2-2 所示。很明顯的，在 2004 年 8 月 5 日中午，
混凝土的表面溫度高達 38℃，而草皮表面溫度約 32℃，在屋頂綠化上方 10cm 與 60cm 位置的空氣溫度遠低於混凝土與草皮的表面溫度，其溫度約 27℃。由此可知，在夏季 屋頂綠化後，屋頂上方的氣溫可以維持在一定的溫度範圍內，可以防止都市氣溫因太陽 輻射以及高蓄熱材料的影響而逐漸升高，並對都市熱島現象有減緩功能。
圖 2-2-2 Alexandri 量測之混凝土與草皮之表面溫度分佈（資料來源：文獻 B-1）
都市環境的密集發展，不透水人工地盤不斷增加，植生、綠地減少，綠地調節微氣 候的功能減弱。其次，建築物與人工鋪面的高熱輻射反射與再輻射作用，造成都市地區 高溫化現象，形成氣候都市化與都市熱島效應。過去的許多研究已顯示，在屋頂、壁面 等部份進行植栽或多層次的立體綠化，可增加都市綠覆率，緩和在夏季都市地區之耗能 及高溫現象與都市熱島效應之作用。由於其能提升都市的自然性與保水性，減緩都市的 雨水逕流，並創造多樣化的生物棲地，作為生物遷移、築巢、覓食、休憩的生態跳島，
因而提也能促進都市的生態系。