一、 都市熱島效應
都市高溫化的現象在氣象學上稱為”都市熱島效應”(Urban Heat Island Effect)，也就是因為都市中由於大量的人工發熱、建築物道路的 高儲熱體、綠地面積稀少等因素。造成都市有如一座發熱的島嶼般，產 生上升熱流，上升熱流再由四周郊區所流入的冷空氣補充形成對稱的氣 流循環現象(林憲德，1994)。
第一章 緒論
都市熱島強度(ΔT)之強弱可以依定量來評估，其定義為市中心(℃) 與市郊區溫度(℃)之差。季節性是影響熱島效應主要的因素，通常最大 值出現於夏季和秋季時段，熱島效應的形成使得都市與郊區溫度可以相 差 1~2 度，夜晚時比白天更為明顯，尤其是日落後的 2~3 小時差異性 最大(林憲德，1994)。
都市熱島應是典型的都市溫暖化。與都市周邊郊區在氣溫上顯得相 對較高。都市熱島效應是都市的擴展影響到大氣與表面氣候的變化所形 成，其間接也影響到都市表面輻射與能量帄衡(李洋毅，2006)。與都市 熱島相反的現象，在都市的局部區域會出現所謂的冷島效應。亦即在公 園綠地等低溫區域，造成氣流下降循環的現象，因氣流循環的關係很容 易將都市的汙染物質匯集到公園綠地內，造成植物的生長障礙(林憲 德，1994)。
圖 1-7 都市熱島氣流循環示意圖 (資料來源：歐陽嶠暉，2001；陳恩右，2004)
二、 都市熱島效應與都市氣候
都市熱島效應主要描述都市與非都市市郊比較溫暖化的情況。熱島
都市街角景觀改善計劃作為降低熱島效應措施之研究
效應有三個類型，分別為氣候層層熱島效應、都市天蓬層熱島效應、表 面熱島效應(James，2004;李洋毅 2006)。透過許多大都市經過熱島效應 的測量，發現都市化造成地方氣候的變動，也改變了都市氣候，間接也 影響到未來全球性的氣候變動。但都市熱島效應應該不是全球暖化的主 要原因，而是地方性的修改變動的主因(Sagan、Toon and Pollack, 1979；
Oke，1997；李洋毅，2006)。
三、 都市熱島效應成因
夏季熱島效應現象日漸嚴重，對都市舒適性與可居性造成很大的影 響，其中都市環境水泥化、不透水鋪面日益擴大，使得地表蓄熱面積加 大，增加都市廢熱的排放，造成都市氣候的改變，使熱島效應持續嚴重。
(彭文正，2002；李洋毅，2006)。而都市熱島發生的原因歸納為七點(鄭 婉純，2004)：
A. 在白天鄉村地區，其地面所吸收的熱，隨著水與土壤的蒸發而消失。
所以對能量的吸收與釋放差不多可以抵銷。但是，在都市裡植物較 少，而建築物、街道等會吸收大量的熱，並在晚上大量地散熱。
B. 都市裡水域較少，不透水層多，逕流較多。所以蒸發冷卻的效果不大，
而使都市溫度較高。
C. 都市建築、汽車、空調機等排放的廢熱會增加都市裡的溫度，這些溫 度的增加甚至會達到太陽熱的三分之一。
D. 建設工程所使用的柏油、水泥、磚石等都是良好的熱能導體。
E. 高層建築物的峽谷結構（canyon structure）也會使溫度升高。白天，
熱能由於建築物的互相反射而無法流出，輻射熱也會被吸收而釋放的 少。
F. 熱島效應可能因氣候變化而減少。都市與周邊鄉村地區的溫差也是風 力大小的函數。強風會減少溫度，而鄉村地區比都市裡較為通風。
G. 都市熱島效應也會使雲層與降水量增加，會形成都市與周邊地區熱的 流轉
第一章 緒論
而在魏國彥、許晃雄(1997)提出都市熱島強度又與都市規模、人口 多寡和建築物密度等密切有關。
A. 都市中構築物的性質特殊：都市中高大的建築群、磚石水泥、柏油鋪 築的路面等，因反射率小，能吸收較多的太陽輻射，特別是深色的屋 頂、牆壁和地面吸收率更大；再加上牆壁與牆壁間、牆壁與地面間多 次的反射和吸收，在其他條件相同的情況下，能夠比郊區獲得較多的 太陽輻射能，這就為都市熱島的形成奠定了能量基礎。
B. 都市建築的影響：都市建築物和構築物的材料比郊區自然環境的熱容 量大，導熱率高，在白天都市地表面吸收輻射能，貯存在下墊面中的 熱量要比郊區多，這就使得在日落後都市地表面降溫速度比郊區小，
通過各種方式提供給空氣的熱量比郊區多，這就是導致都市熱島強度 夜晚大於白晝的重要原因之一。
C. 都市構築物貯熱量多：都市因貯熱量多，夜晚溫度比郊區高，通過長 波輻射提供給空氣的熱量比郊區多；再加上都市上空有汙染覆蓋層，
這一覆蓋層善於吸收地面長波輻射，特別是 CO2 吸收地面輻射的能 力更強，這就使得都市夜晚氣溫比郊區高，大氣逆輻射又比郊區強，
地面更不易冷卻。
D. 都市構築物有參差不齊的建築物：因為都市建築參差不齊，在都市覆 蓋層（指都市屋頂帄均高度以下至地面）內部天穹可見度（Skey Viewfactor 簡作 SVF）比郊區小，這就減少了地面長波輻射熱量的損 失。
E. 都市中不透水面積大：都市中因不透水面積大，降水之後雨水很快從 人工管道流失，地面蒸發量小；再加上植被面積小，蒸騰量亦比郊區 少，都市下墊面消耗於蒸發蒸散的潛熱遂遠比郊區小，而通過湍流輸 送給空氣的顯熱卻比郊區大。
F. 都市中每天有大量人為熱釋放：都市中每天有大量人為熱釋放，其數 量因人口密度、工商業發展以及交通運輸情況而異，例如：目前在美
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國都市人為熱相當於地表吸收的太陽淨輻射熱的 1～15%，在歐洲一 般為 33％左右，在某些特大都市人為熱甚至已超過太陽淨輻射熱，
這是引貣都市中局部升溫的一個重要因素。
G. 都市建築物密度大：都市建築物密度大，通風不良，不利於熱量向外 擴散。
四、 都市熱島效應與都市溫暖化差異
在都市溫暖化與都市熱島效應的差異上來說，都市溫暖化比較具有 區域(Local)色彩，考慮的是偏重在能源的使用管理、溫室效應、人口分 佈與都市空間發展的關係，所涵蓋的區域面積較小。而都市熱島效應是 偏重在空氣污染物的擴散，以及在擴散的相關因子上(李洋毅，2006)。
因人口大量向都市集中及能源使用量不同，產生溫度梯度。都市內的氣 溫變化於都市邊緣急劇下降，隨著商業區與公園的分佈不同而產生貣伏 的變化。這也呈現都市暖化的現象。
圖 1-8 都市熱島效應概念剖面圖
(資料來源：李洋毅，2006)
第一章 緒論
五、 都市熱島效應影響
而在大量的空調機與能源的使用，使得都市中的大氣污染更加嚴重 並集中在都市內、熱環境更加惡化。這樣的氣候環境下，導致人的舒適 度下降、健康受到影響。世界上人口比率逐年增加，其中人口有也往都 市集中趨勢。意味著都市中逐漸增加的人口數會使得都市熱島效應影響 更為嚴重。當天氣晴朗、帄靜，以及夜間逆溫層存在時，都市熱島所造 成的塵罩現象將是一項嚴重的空氣問題。(林憲德，1994)。都市熱島效 應對都市環境及生態而言是具有不佳的影響，其影響包含有：高溫化、
乾燥化、日射量減少、雲量增多、霧日增多、降雨量微增、帄均風速降 低、空氣污染 (Landsberg, 1981)等現象。另外熱島效應對環境之影響，
共有六點(張鳳翔，2002)：
A. 空氣溫染的加速：自然環境污染，人為構造物的損壞。
B. 能見度：都市中空氣微塵粒子密度高，使得能見度比郊區低。
C. 降水量：各種資源或燃燒行為增加了空氣中水氣的含量與酸雨的形 成。
D. 能源的大量消耗：熱島效應越高則電力需求量越大，導致電力供應不 足。
E. 熱浪侵襲：高溫化與乾燥化問題使得人類生命健康受到威脅。
F. 都市微氣候環境的改變：高溫化及乾燥化的趨勢造成都市內動植物生 態面臨挑戰。
都市熱島效應常使得都市中汙染物隨著都市大量人工發熱上升 後，遇到冷空氣而往四周下降，然後在圓頂罩內循環不散的現象。形成 所謂的塵罩現象(dust dome effect)。
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