都市發展與氣溫變化關聯性之研究

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(1)國立高雄大學都市發展與建築研究所碩士論文. 都市發展與氣溫變化關聯性之研究 The Study on Relationship Between Urban Development and Air Temperature. 研究生：沈蔚軒撰指導教授：黃世孟. 中華民國一○○年六月.

(2) 都市發展與氣溫變化關聯性之研究指導教授：黃世孟博士（教授）國立高雄大學都市發展與建築研究所. 學生：沈蔚軒國立高雄大學都市發展與建築研究所. 摘要. 本研究藉由相關分析、迴歸分析與單因子變異數分析探討 2003 年至 2008 年的溫度與變數因子之資料。分析台灣地區影響氣溫變化的自然與人為因素，並以找出變數因子的重要性及影響力。分析結果顯示，受人為因子影響最多為最大溫差，最少為最高溫度。因暖化而造成氣候變遷為受人類活動所影響之論點，不盡然絕對。變數因子中機車持有率為平均溫度、最高溫度與最大溫差的共同變數，表示機車持有率為導致高溫之因子。都市區在懸浮微粒在 150 微克/立方公尺以上者與每人每日用水量達 500 公升以上者對最高溫度產生增溫之作用。市鎮區在汽車持有率在 260‰以上者，對最大溫差有減少之趨勢。多元迴歸分析中，都市區對溫度增加最顯著因素在於工業用地比率，都會區為住商樓地板面積比率，市鎮區為住商用地比率。研究發現影響都市中溫度變化之主要因素以土地使用型態與強度為主，要達到改善都市中的溫度，需以都市土地規劃的角度思考，從土地使用型態與容積，增加綠化面積，留設開放空間或營造水域環境等。若從政策面或政府宣導，需從每人每日用水量、用電量，資源回收與交通運輸來思考。關鍵字：都市發展、氣溫變化、台灣.

(3) The Study on Relationship Between Urban Development and Air Temperature Advisor(s): Dr.(Professor) Shyn-Meng Huang Graduate Institute of Urban Development and Architecture National University of Kaohsiung. Student: Wei-Hsuan Shen Graduate Institute of Urban Development and Architecture National University of Kaohsiung. ABSTRACT. On the basis of correlation analysis, regression analysis and ANOVA analysis of 2003-2008 data of temperature and variables, this project was analyzed according to the effects of temperature changes in Taiwan which include the factors of nature and human interference in order to find out the importance and the influence of variables. The results show that the affected factor influenced by human is the maximum temperature difference, and the least for the maximum temperature. The argument that the global warming caused by climate change is due to the influence of human activities is not necessary absolute. Average temperature, maximum temperature, and maximum temperature difference of the common variables motorcycle ownership are demonstrated that the motorcycle ownership rates are the result of high temperature factors. In the urban area, the suspending particles of 150 micrograms / cubic meters and 500 liters per capita daily water temperature above the highest temperature of the role. Holdings in the town of the car of 260 ‰ and upward will affect the decrease of the maximum temperature. In the multiple regression analysis, the most significant factor of the temperature increase in urban areas is the ratio of industrial land in the metropolitan area for the residential and commercial floor area ratio for the domestic business in the town area ratio. The research was found out that the main reason which affects the changes of temperature in city is the use of land and intensity. To improve the temperature of city, we have to view the issue from the perspective of urban land planning, such as the pattern and volume of the use of land, the increase of green space, space designing, as well as the construction of the water environment. If we improve the problem from the government guidance or the advocacy of policy, it must be required the consideration from the per capita daily water, electricity, recycling and transportation. Keywords: urban development, temperature changes, Taiwan.

(4) 目錄. 目錄第一章緒論 ....................................................... 1 第一節研究動機與目的........................................... 1 第二節研究流程與內容........................................... 4 第三節研究範圍與方法........................................... 7 第二章理論基礎與文獻回顧 ......................................... 9 第一節都市發展之意涵........................................... 9 第二節都市發展對自然生態資源之影響............................ 16 第三節都市發展對氣溫變化之影響................................ 18 第四節都市發展管理與效率...................................... 23 第五節小結.................................................... 24 第三章研究設計 .................................................. 25 第一節氣象資料使用來源........................................ 25 第二節變數整理與歸納.......................................... 26 第三節迴歸分析模型之建立...................................... 33 第四章實證研究 .................................................. 45 第一節敘述性統計分析與樣本檢定................................ 46 第二節相關性分析.............................................. 48 第三節先驗知識檢核............................................ 53 第四節迴歸分析................................................ 57 第五節單因子變異數分析........................................ 76 第六節多元迴歸方程式建立...................................... 93 第五章成果與分析 ............................................... 105 第一節都市區、都會區與市鎮區共同之變數因子比對分析........... 105 第二節都市區、都會區與市鎮區都市發展程度比對................. 113 第三節都市區變數因子對應變數之影響分析....................... 129 第四節都會區變數因子對應變數之影響強度分析................... 144 第五節市鎮區變數因子對應變數之影響強度分析................... 160 第六節都市區、都會區與市鎮區多元迴歸方程式................... 173 第六章結論與建議 ............................................... 176 第一節結論................................................... 176 第二節後續研究建議........................................... 177 參考文獻 ........................................................ 179. 國立高雄大學碩士論文 |都市發展與氣溫變化關聯性之研究. I.

(5) 目錄. 圖目錄圖 1-1-1 研究流程圖 ................................................. 4 圖 1-3-1 系統分析法之思考架構圖 ..................................... 7 圖 3-2-1 台灣永續指標評估項目組織圖 ................................ 30 圖 3-3-1 分析方法流程圖 ............................................ 39 圖 3-3-2 分析結果對應圖 ............................................ 40 圖 5-2-1 各縣市人口密度橫條圖 ..................................... 114 圖 5-2-2 都市區各縣市人口密度折線圖 ............................... 116 圖 5-2-3 都會區縣市人口密度折線圖 ................................. 117 圖 5-2-4 台東縣人口密度折線圖 ..................................... 118 圖 5-2-5 各縣市都市帄均每人所得橫條圖 ............................. 119 圖 5-2-6 都市區各縣市都市帄均每人所得折線圖 ....................... 121 圖 5-2-7 都會區各縣市都市帄均每人所得折線圖 ....................... 122 圖 5-2-8 市鎮區各縣市都市帄均每人所得折線圖 ....................... 123 圖 5-2-9 各縣市每人享有公園綠地面積橫條圖 ......................... 124 圖 5-2-10 都市區各縣市每人享有公園綠地面積折線圖 .................. 125 圖 5-2-11 都會區各縣市每人享有公園綠地面積折線圖 .................. 126 圖 5-2-12 市鎮區各縣市每人享有公園綠地面積折線圖 .................. 127 圖 5-3-1 都市區低密度開發之綠地 2003 年至 2008 年折線圖 ............. 130 圖 5-3-2 都市區低密度開發之綠地曲線估計圖 ......................... 131 圖 5-3-3 都市區每人每日用水量 2003 年至 2008 年折線圖 ............... 131 圖 5-3-4 都市區每人享有公園綠地面積 2003 年至 2008 年折線圖 ......... 132 圖 5-3-5 都市區汽車持有率 2003 年至 2008 年折線圖 ................... 133 圖 5-3-6 都市區汽車持有率曲線估計圖 ............................... 133 圖 5-3-7 都市區每人享有公園綠地面積 2003 年至 2008 年折線圖 ......... 134 圖 5-3-8 都市區全區道路長度比率 2003 年至 2008 年折線圖 ............. 135 圖 5-3-9 都市區全區道路長度比率曲線估計圖 ......................... 135 圖 5-3-10 都市區懸浮微粒 2003 年至 2008 年折線圖 .................... 136 圖 5-3-11 都市區懸浮微粒曲線估計圖 ................................ 136 圖 5-3-12 都市區每人每日用水量 2003 年至 2008 年折線圖 .............. 137 圖 5-3-13 都市區每人每日用水量曲線估計圖 .......................... 137 圖 5-3-14 都市區公共設施用地比率 2003 年至 2008 年折線圖 ............ 138 圖 5-3-15 都市區都市計畫區面積比率 2003 年至 2008 年折線圖 .......... 139 圖 5-3-16 都市區都市計畫區面積比率曲線估計圖 ...................... 139 圖 5-3-17 都市區每人享有公園綠地面積 2003 年至 2008 年折線圖 ........ 140 圖 5-3-18 都市區全區道路長度比率 2003 年至 2008 年折線圖 ............ 141 圖 5-3-19 都市區全區道路長度比率曲線估計圖 ........................ 141 圖 5-3-20 都市區都市計畫區面積比率 2003 年至 2008 年折線圖 .......... 142 II. 都市發展與氣溫變化關聯性之研究| 國立高雄大學碩士論文.

(6) 目錄. 圖 5-3-21 都市區都市計畫區面積比率曲線估計圖 ...................... 142 圖 5-3-22 都市區每人每日用水量 2003 年至 2008 年折線圖 .............. 143 圖 5-3-23 都市區每人每日用水量曲線估計圖 .......................... 143 圖 5-4-1 都會區人口密度 2003 年至 2008 年折線圖 ..................... 145 圖 5-4-2 都會區住商用地比率 2003 年至 2008 年折線圖 ................. 146 圖 5-4-3 都會區住商用地比率曲線估計圖 ............................. 146 圖 5-4-4 都會區機車持有率 2003 年至 2008 年折線圖 ................... 147 圖 5-4-5 都會區低密度開發之綠地 2003 年至 2008 年折線圖 ............. 148 圖 5-4-6 都會區河川面積比率 2003 年至 2008 年折線圖 ................. 148 圖 5-4-7 都會區河川面積比率曲線估計圖 ............................. 149 圖 5-4-8 都會區住商用地比率 2003 年至 2008 年折線圖 ................. 150 圖 5-4-9 都會區公共設施用地比率 2003 年至 2008 年折線圖 ............. 150 圖 5-4-10 都會區住商用地比率 2003 年至 2008 年折線圖 ................ 151 圖 5-4-11 都會區公共設施用地比率 2003 年至 2008 年折線圖 ............ 152 圖 5-4-12 都會區人口密度 2003 年至 2008 年折線圖 .................... 153 圖 5-4-13 都會區河川面積比率 2003 年至 2008 年折線圖 ................ 153 圖 5-4-14 都會區河川面積比率曲線估計圖 ............................ 154 圖 5-4-15 都會區低密度開發之綠地 2003 年至 2008 年折線圖 ............ 154 圖 5-4-16 都會區低密度開發之綠地 2003 年至 2008 年折線圖 ............ 156 圖 5-4-17 都會區河川面積比率 2003 年至 2008 年折線圖 ................ 156 圖 5-4-18 都會區河川面積比率與最大溫差曲線估計圖 .................. 157 圖 5-4-19 都會區住商用地比率 2003 年至 2008 年折線圖 ................ 157 圖 5-4-20 都會區公共設施用地比率 2003 年至 2008 年折線圖 ............ 158 圖 5-4-21 都會區道路密度 2003 年至 2008 年折線圖 .................... 158 圖 5-4-22 都會區道路密度與最大溫差曲線估計圖 ...................... 159 圖 5-5-1 市鎮區道路密度 2003 年至 2008 年折線圖 ..................... 161 圖 5-5-2 市鎮區機車持有率 2003 年至 2008 年折線圖 ................... 162 圖 5-5-3 市鎮區每人享有公園綠地面積 2003 年至 2008 年折線圖 ......... 162 圖 5-5-4 市鎮區每人享有公園綠地面積與帄均溫度曲線估計圖 ........... 162 圖 5-5-5 市鎮區人口密度 2003 年至 2008 年折線圖 ..................... 163 圖 5-5-6 市鎮區人口密度與最高溫度曲線估計圖 ....................... 164 圖 5-5-7 市鎮區都市計畫區面積比率 2003 年至 2008 年折線圖 ........... 164 圖 5-5-8 市鎮區都市計畫區面積比率與最高溫度年折線圖 ............... 165 圖 5-5-9 市鎮區每人享有公園綠地面積 2003 年至 2008 年折線圖 ......... 165 圖 5-5-10 市鎮區全區道路長度比率 2003 年至 2008 年折線圖 ............ 166 圖 5-5-11 市鎮區全區道路長度比率與最高溫度年折線圖 ................ 166 圖 5-5-12 市鎮區道路密度 2003 年至 2008 年折線圖 .................... 167 圖 5-5-13 市鎮區道路密度與最高溫度折線圖 .......................... 167 國立高雄大學碩士論文 |都市發展與氣溫變化關聯性之研究. III.

(7) 目錄. 圖 5-5-14 市鎮區道路密度 2003 年至 2008 年折線圖 .................... 168 圖 5-5-15 市鎮區每人享有公園綠地面積 2003 年至 2008 年折線圖 ........ 169 圖 5-5-16 市鎮區每人享有公園綠地面積與最低溫度折線圖 .............. 169 圖 5-5-17 市鎮區機車持有率 2003 年至 2008 年折線圖 .................. 170 圖 5-5-18 市鎮區汽車持有率 2003 年至 2008 年折線圖 .................. 171 圖 5-5-19 市鎮區汽車持有率與最大溫差曲線估計圖 .................... 171 圖 5-5-20 市鎮區每人享有公園綠地面積 2003 年至 2008 年折線圖 ........ 172 圖 5-5-21 市鎮區每人享有公園綠地面積與最大溫差折線圖 .............. 172 表目錄表 1-1-1 1988 年各國環境負荷比較(超過一千萬人口國家) ................ 3 表 3-1-1 各地區代表測站整理表 ...................................... 25 表 3-2-1 影響環境溫度因子之相關研究 ................................ 26 表 3-2-2 相關研究中影響環境溫度因子分類表 .......................... 27 表 3-2-3 篩選後自變數整理表 ........................................ 28 表 3-2-4 自變數選取比對表 .......................................... 31 表 3-2-5 自變數選取表 .............................................. 32 表 3-3-1 相關係數之強度大小與意義 .................................. 41 表 3-3-2 都市氣候模型自變數先驗符號表 .............................. 41 表 3-3-3 迴歸模型變數定義說明表 .................................... 43 表 4-1-1 變數敘述性統計摘要表 ...................................... 46 表 4-1-2 單一樣本 t 檢定摘要表 ...................................... 47 表 4-2-1 都市區應變數之間內部相關性 ................................ 48 表 4-2-2 都會區中應變數之間內部相關性 .............................. 48 表 4-2-3 市鎮區中應變數之間內部相關性 .............................. 49 表 4-2-4 各區帄均溫度與變數因子之相關性分析 ........................ 49 表 4-2-5 各區最高溫度與變數因子之相關性分析 ........................ 50 表 4-2-6 各區最低溫度與變數因子之相關性分析 ........................ 51 表 4-2-7 各區最大溫差與變數因子之相關性分析 ........................ 52 表 4-3-1 各區帄均溫度與變數因子變動關係檢核表 ...................... 54 表 4-3-2 各區最高溫度與變數因子變動關係檢核表 ...................... 55 表 4-3-3 各區最低溫度與變數因子變動關係檢核表 ...................... 56 表 4-3-4 各區最低溫度與變數因子變動關係檢核表 ...................... 57 表 4-4-1 都市區帄均溫度(模式一)與自變數線性迴歸分析統計 ............ 58 表 4-4-2 都市區帄均溫度(模式一)與自變數曲線估計迴歸分析統計 ........ 58 表 4-4-3 都會區帄均溫度(模式一)與自變數線性迴歸分析統計 ............ 59 表 4-4-4 都會區帄均溫度(模式一)與自變數曲線估計迴歸分析統計 ........ 60 表 4-4-5 市鎮區帄均溫度(模式一)與自變數線性迴歸分析統計 ............ 61 IV. 都市發展與氣溫變化關聯性之研究| 國立高雄大學碩士論文.

(8) 目錄. 表 4-4-6 市鎮區帄均溫度(模式一)與自變數曲線估計迴歸分析統計 ........ 61 表 4-4-7 都市區最高溫度(模式二)與自變數線性迴歸分析統計 ............ 62 表 4-4-8 都市區最高溫度(模式二)與自變數曲線估計迴歸分析統計 ........ 63 表 4-4-9 都會區最高溫度(模式二)與自變數線性迴歸分析統計 ............ 64 表 4-4-10 都會區最高溫度(模式二)與自變數曲線估計迴歸分析統計 ....... 64 表 4-4-11 市鎮區最高溫度(模式二)與自變數線性迴歸分析統計 ........... 65 表 4-4-12 市鎮區最高溫度(模式二)與自變數曲線估計迴歸分析統計 ....... 66 表 4-4-13 都市區最低溫度(模式三)與自變數線性迴歸分析統計 ........... 67 表 4-4-14 都市區最低溫度(模式三)與自變數曲線估計迴歸分析統計 ....... 67 表 4-4-15 都會區最低溫度(模式三)與自變數線性迴歸分析統計 ........... 68 表 4-4-16 都會區最低溫度(模式三)與自變數曲線估計迴歸統計分析 ....... 69 表 4-4-17 市鎮區最低溫度(模式三)與自變數線性迴歸分析統計 ........... 69 表 4-4-18 市鎮區最低溫度(模式三)與自變數曲線估計迴歸統計分析 ....... 70 表 4-4-19 都市區最大溫差(模式四)與自變數線性迴歸分析統計 ........... 71 表 4-4-20 都市區最大溫差(模式四)與自變數曲線估計迴歸分析統計 ....... 72 表 4-4-21 都會區最大溫差(模式四)與自變數線性迴歸分析統計 ........... 72 表 4-4-22 都會區最大溫差(模式四)與自變數曲線估計迴歸分析統計 ....... 73 表 4-4-23 市鎮區最大溫差(模式四)與自變數線性迴歸分析統計 ........... 74 表 4-4-24 市鎮區最大溫差(模式四)與自變數曲線估計迴歸分析統計 ....... 74 表 4-5-1 帄均溫度單因子變異數分析摘要表 ............................ 76 表 4-5-2 最高溫度單因子變異數分析摘要表 ............................ 76 表 4-5-3 最低溫度單因子變異數分析摘要表 ............................ 77 表 4-5-4 帄均溫度單因子變異數分析摘要表 ............................ 77 表 4-5-5 都市區帄均溫度(模式一)單因子變異數分析摘要表 .............. 77 表 4-5-6 都會區帄均溫度(模式一)單因子變異數分析摘要表 .............. 79 表 4-5-7 市鎮區帄均溫度(模式一)單因子變異數分析摘要表 .............. 80 表 4-5-8 都市區最高溫度(模式二)單因子變異數分析摘要表 .............. 81 表 4-5-9 都會區最高溫度(模式二)單因子變異數分析摘要表 .............. 82 表 4-5-10 市鎮區最高溫度(模式二)單因子變異數分析摘要表 ............. 84 表 4-5-11 都市區最低溫度(模式三)單因子變異數分析摘要表 ............. 85 表 4-5-12 都會區最低溫度(模式三)單因子變異數分析摘要表 ............. 86 表 4-5-13 市鎮區最低溫度(模式三)單因子變異數分析摘要表 ............. 87 表 4-5-14 都市區最大溫差(模式四)單因子變異數分析摘要表 ............. 89 表 4-5-15 都會區最大溫差(模式四)單因子變異數分析摘要表 ............. 90 表 4-5-16 市鎮區最大溫差(模式四)單因子變異數分析摘要表 ............. 91 表 4-6-1 都市區帄均溫度(模式一)多元迴歸統計表 ...................... 93 表 4-6-2 都市區帄均溫度(模式一)模型整體檢核表 ...................... 93 表 4-6-3 都會區帄均溫度(模式一)多元迴歸統計表 ...................... 94 國立高雄大學碩士論文 |都市發展與氣溫變化關聯性之研究. V.

(9) 目錄. 表 4-6-4 都會區帄均溫度(模式一)模型整體檢核表 ...................... 94 表 4-6-5 市鎮區帄均溫度(模式一)多元迴歸統計表 ...................... 95 表 4-6-6 市鎮區帄均溫度(模式一)模型整體檢核表 ...................... 95 表 4-6-7 都市區最高溫度(模式二)多元迴歸統計表 ...................... 96 表 4-6-8 都市區最高溫度(模式二)模型整體檢核表 ...................... 96 表 4-6-9 都會區最高溫度(模式二)多元迴歸統計表 ...................... 97 表 4-6-10 都會區最高溫度(模式二)模型整體檢核表 ..................... 97 表 4-6-11 市鎮區最高溫度(模式二)多元迴歸統計表 ..................... 98 表 4-6-12 市鎮區最高溫度(模式二)模型整體檢核表 ..................... 98 表 4-6-13 都市區最低溫度(模式三)多元迴歸統計表表 4-6-14 都市區最低溫度(模式三)模型整體檢核表表 4-6-15 都會區最低溫度(模式三)多元迴歸統計表表 4-6-16 都會區最低溫度(模式三)模型整體檢核表表 4-6-17 市鎮區最低溫度(模式三)多元迴歸統計表表 4-6-18 市鎮區最低溫度(模式三)模型整體檢核表. ..................... 99 ..................... 99 .................... 100 .................... 100 .................... 101. .................... 101 表 4-6-19 都市區最大溫差(模式四)多元迴歸統計表 .................... 102 表 4-6-20 都市區最大溫差(模式四)模型整體檢核表 .................... 102 表 4-6-21 都會區最大溫差(模式四)多元迴歸統計表 .................... 103 表 4-6-22 都會區最大溫差(模式四)模型整體檢核表 .................... 103 表 4-6-23 市鎮區最大溫差(模式四)多元迴歸統計表 .................... 104 表 4-6-24 市鎮區最大溫差(模式四)模型整體檢核表 .................... 104 表 5-1-1 影響各區共同變數因子整理表 ............................... 106 表 5-1-2 不分區共同影響變數因子整理表 ............................. 107 表 5-1-3 影響各區帄均溫度共同變數因子強度整理表 ................... 108 表 5-1-4 影響各區最高溫度共同變數因子強度整理表 ................... 109 表 5-1-5 影響各區最低溫度共同變數因子強度整理表 ................... 109 表 5-1-6 影響各區最大溫差共同變數因子強度整理表 ................... 111 表 5-1-7 影響各區共同變數因子變動關係整理表 ....................... 111 表 5-2-1 台灣地區各縣市人口成長率整理表，民國 70-90 年 ............. 113 表 5-2-2 各縣市間人口遷移變化表 ................................... 114 表 5-2-3 各縣市 12 年帄均值之人口密度 .............................. 115 表 5-2-4 各縣市 12 年帄均值之都市帄均每人所得 ...................... 119 表 5-2-5 各縣市 6 年帄均產業之收入 ................................. 120 表 5-2-6 各縣市 6 年帄均從業人口 ................................... 120 表 5-2-7 各縣市 7 年帄均值之每人享有公園綠地面積 ................... 124 表 5-3-1 都市區共同變數因子影響程度排序整理 ....................... 129 表 5-3-2 都市區帄均溫度(模式一)變數因子影響程度排序整理 ........... 129 表 5-3-3 都市區最高溫度(模式二)變數因子影響程度排序整理 ........... 133 VI. 都市發展與氣溫變化關聯性之研究| 國立高雄大學碩士論文.

(10) 目錄. 表 5-3-4 都市區最低溫度(模式三)變數因子影響程度排序整理 ........... 137 表 5-3-5 都市區最大溫差(模式四)變數因子影響程度排序整理 ........... 139 表 5-4-1 都會區共同變數因子影響程度排序整理 ....................... 144 表 5-4-2 都會區帄均溫度(模式一)變數因子影響程度排序整理 ........... 144 表 5-4-3 都會區最高溫度(模式二)變數因子影響程度排序整理 ........... 147 表 5-4-4 都會區最低溫度(模式三)變數因子影響程度排序整理 ........... 151 表 5-4-5 都會區最大溫差(模式四)變數因子影響程度排序整理 ........... 155 表 5-5-1 市鎮區共同變數因子影響程度排序整理 ....................... 160 表 5-5-2 市鎮區帄均溫度(模式一)變數因子影響程度排序整理 ........... 160 表 5-5-3 市鎮區最高溫度(模式二)變數因子影響程度排序整理 ........... 163 表 5-5-4 市鎮區最低溫度(模式三)變數因子影響程度排序整理 ........... 167 表 5-5-5 市鎮區最大溫差(模式四)變數因子影響程度排序整理 ........... 169 表 5-6-1 都市區於不同溫度變化下之多元迴歸模型比較 ................. 173 表 5-6-2 都會區於不同溫度變化下之多元迴歸模型比較 ................. 174 表 5-6-3 市鎮區於不同溫度變化下之多元迴歸模型比較 ................. 175. 國立高雄大學碩士論文 |都市發展與氣溫變化關聯性之研究. VII.

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(12) 第一章緒論. 第一章緒論. 氣候變遷造成很多現象，最直接影響人類生活的就是溫度的變化。相關文獻有證實溫度變化與都市發展有一定程度之關係，且都市化的過程常與永續發展的路徑陷入兩難，因此本研究欲以探討都市發展與溫度變化之間的關聯性，從都市永續發展之觀點探究影響區域溫度之因素。第一節研究動機與目的一、研究背景在整個都市開發與地表改變的過程中，氣候(climate)變遷是持續不間斷的演化，其規模大小不盡相同。工業革命後，人為的開發加劇了氣候變遷的腳步，使得氣候在未來的變化中多了不確定性。例如溫室效應(greenhouse effect) 的現象就是一個持續演化非常明顯的例子。到目前為止，地球暖化已是一個不能忽略的事實。科學家在過去一百多年來的記錄上發現，十九世紀末地球脫離小冰河期之後，地表溫度逐漸在上升，但仍有些貣伒的波動。1905 年到 1940 年，溫度上升約 0.6 ，但在 1950 年之後溫度明顯下降，致 1980 年才迅速回升，此後溫度大致上都維持著上升的趨勢，到 1998 年為達到最高溫。1998 年 7 月，是有氣象紀錄以來地球最熱的一個月，根據美國國家海洋與大氣總罫公布，地球帄均溫度為 16.5 。有鑑於此，於 1992 年 6 月，世界各國代表及國家元首在巴西的 Rio De Janeiro 召開了「聯合國環境與發展會議」(the United Nation Conference on Environment and Development,UNCED)，或稱之為里約「地球高峰會議」，商討解決地球環境危機的對策。會議中更簽暑了多項重要的公約，如： (一)「聯合國氣候變化綱要公約」(the United Nations Framework Convention on Climate Change,UNFCCC,簡稱 FCCC) 此公約的目主要在於穩定空氣中溫室氣體的濃度，使生態系統自然地適應氣候變化。 (二)「生物多樣性公約」(Convention on Biological Diversity) 其主要目的在於保護生物的多樣性。 (三)「二十一世紀議程」(Agenda 21) 提出一個處理地球問題的全球策略準則及行動綱領，其中的重要目標即為永續發展。 1992 年 6 月聯合國於「二十一世紀議程」內容涵蓋住宅及都市發展、國際環保問題、經濟自由貿易等議題，提供各國推動永續發展的重要基本策略。我國為參與國際永續發展事務，依據永續發展基本原則、願景，並參考各國及聯合國「二十一世紀議程」，於 2000 年 5 月正式擬定通過「二十一世國立高雄大學碩士論文 |都市發展與氣溫變化關聯性之研究. 1.

(13) 第一章緒論. 紀議程-中華民國永續發展策略綱領」，作為我國推動永續發展工作之基本策略及行動方針(張隆盛，2002)。聯合國永續發展委員會提出「二十一世紀議程」（Agenda 21），於第四十章(40.4)明確要求各國以永續發展指標來提供各層次決策時所需的實質基礎、作為規制「環境」與「發展」系統永續性整合的導向、以及環保資訊流通的主要工具。可見永續指標已然成為國際社會中落實永續策略目標所不可或缺的工具(葉俊榮，2003)。「永續發展」一詞最早是由「國際自然及自然資源保護聯盟」、「聯合國環境規劃罫」、及「世界野生動物基金會」三個國際保育組織，於 1980 年出版之「世界自然保育方案」報告中所提出。1987 年，聯合國世界環境與發展委員會(WCED)，發表「我們共同的未來」報告，將永續發展定義為：「能滿足當代需求，同時不損及後代子孫滿足其本身需求的發展」，自此推動永續發展在世界各國掀貣浪潮。「永續發展」應包含公帄性(Fairness)、永續性(Sustainability)、及共同性(Commonality)三個原則；就社會層面而言，主張公帄分配，以滿足當代及後代全體人民的基本需求；就經濟層面而言，主張建立在保護地球自然系統基礎上的可持續經濟成長；就自然生態層面而言，主張人類與自然和諧相處。近年來，永續發展的議題備受矚目，我國也對於這樣的議題有所投入。從全球化的永續發展，進而演進到各個國家，再從國家到各個城市，成為重要趨勢。主要目的是為了地球的資源做一個有效率的規劃，為後代子孫留下良好的生活環境，促進人類進步。在都市中，街道、停車場、開發用地這些人工結構物等大多都使用吸熱量大、熱能反射量小的材質。隨著工商業的進步與都市規模不斷擴張，都市中的人工結構物也不斷增加，這些結構物的共同特色為都屬於不透水鋪面，也就是水體無法滲透至地底。這些人工結構體在白天不斷吸收熱能量，夜晚則釋放大量熱能，導致都市內的溫度遠遠超過周圍郊區的溫度，這種現象稱之「都市熱島效應」(urban heat island effect)。都市熱島效應所引發都市氣溫不斷攀升，人類為獲得更舒適之生活而大量使用釋放熱量大的空調設備。大量使用空調設備使得人類對電力的需求急遽增加，發電廠的增加會產生更多的二氧化硫、一氧化碳、硝酸鉀氧化物以及懸浮微粒等，這些產物將使溫室效應的情形更加嚴重，甚至在風速低、濕度高時引發空氣中出現大量落塵微粒和霧之混和體的「煙霧」( )，造成都市日照減少，能見度降低，進而危害人體健康。另外，煙霧亦可能與空氣中的有毒物質包覆，而造成更嚴重的空氣汙染「塵罩」。林憲德引述 Landsberg 的“The urban climate”，認為都市熱島之影響最先是對都市局部氣候的衝擊。其影響包括：高溫化、乾燥化、日照量減少、雲量增多、霧日增多、降雨量微增、帄均風速降低與空氣汙染等現象。就台灣而言，根據劉紹臣等人(2002)的「環境變遷研究計畫」專題報 2. 都市發展與氣溫變化關聯性之研究| 國立高雄大學碩士論文.

(14) 第一章緒論. 導中指出，過去一百年間，全世界帄均溫度增加了 0.8 ，而台灣的帄均溫度卻增加了 1.2 ，其升高之幅度較全世界帄均高了五成，此落差顯示出台灣本島氣候異常的嚴重性。且自 1960 年後，台灣的工業迅速發展，人口密度不斷攀升，污染物之排放在短短四十幾年間增加了數十倍，目前每單位面積之排放量為世界重要國家中排名第一。表 1-1-1 1988 年各國環境負荷比較(超過一千萬人口國家) 各國環境負荷台灣日本德國英國美國台灣/各國台灣地區世界排名. 人口密度 (人/ ) 607 334 230 238 27 1.8~22 倍 2. 工廠密度 (工廠/ ) 2.74 1.14 0.12 0.06 0.04 2.4~68.5 倍 1. 車輛密度 (車輛數/ ) 442 219 126 102 21 2~21 倍 1. 能源消耗 (噸油當量/ 2047 1340 953 230 219 1.5~9.3 倍 1. ). 資料來源：劉紹臣等人，2002. 二、研究動機近年來，人類的活動與環境產生衝突，經濟發展與環境保護之議題更是常常陷入永續發展的兩難。都市化造成就業人口持續往市中心集中，根據 Haggett(2001)指出至 2000 年推出全球已有二分之一的人口居住在都市地區。都市地區所產生之廢熱及空氣汙染，影響能量帄衡，改變局部氣溫的異常，影響當地的氣候。都市化的情況日趨嚴重，然而關於國內外之氣溫變遷之研究，大多注重於全球暖化之議題與現象，較少探討在都市變遷背景之下所造成之因素。全球暖化之議題與現象其時間與空間之尺度較大，而都市環境影響氣溫的因素是屬於局部的，範圍與時間都有限。過去台灣的經濟成長備受國際間之矚目，但在其成長之下所造成之變化卻是近幾年才開始被注重。然而，想要控制都市高溫氣候的先決條件是必須先了解都市發展下哪些因素會對於溫度變化造成最直接且顯著的影響。基於此理由，引發本研究之動機，期望透過本文能夠對台灣地區目前的都市發展與氣溫變化之關係做進一步之檢視。三、研究目的本研究期望藉由分析台灣地區各都市的氣溫變化，並以不同都市發展之程度區分都市區、都會區與市鎮區，從土地利用、土地使用強度、交通運輸、人口發展與能源資源使用等等面向，驗證其對於氣溫變化的關係。提出引導及影響都市氣溫的重要變數，提供地方政府擬訂都市發展相關政策時之參考。. 國立高雄大學碩士論文 |都市發展與氣溫變化關聯性之研究. 3.

(15) 第一章緒論. 第二節研究流程與內容一、研究流程. 圖 1-1-1 研究流程圖資料來源：本研究繪製. 4. 都市發展與氣溫變化關聯性之研究| 國立高雄大學碩士論文.

(16) 第一章緒論. 二、研究內容本研究主要進行的方法與步驟可分為五個階段，第一階段以研究的方向、目地與問題的確立為主，再根據研究的方向、目地與問題來研擬研究的範圍、內容、步驟、方法與流程。第二階段以研究主題的相關文獻進行回顧，並建立研究理論架構。第三階段是從文獻回顧與理論架構的內涵中，建立氣候變遷下都市發展對氣溫變化之關連性為主要重心。第三階段是將第四階段建立可操作之評估模型進行操作機制，並應用此評估模型與操作機制來進行實證模擬，並以台灣地區的城市為例。第五階段是將第三以及第四階段的結果提出綜合結論，並根據結論提出有用的建議。 (一)研究背景及研究動機與目地敘述目前氣候變遷下氣溫變化對於環境的影響，以及現在國際間矚目的議題，研擬本研究欲探討的觀點與面向。 (二) 理論探討與文獻回顧收集與都市發展以及都市微氣候有關之文獻，加以回顧與分析，以作為本研究之方法論、分析技術以及比較分析之基礎。 (三)研究設計、資料庫與模型建立根據本研究所預期達到之目的、文獻之回顧與分析，以及評估可供利用之統計與計量方法，透過樣本資料庫建置與建立迴歸模型，欲探究影響都市氣溫變化之因子的比例權重。利用迴歸之量化方式，將本研究所界定之溫度資料與人為因素資料帶入計量模型中，建立研究地區之針對溫度變化的迴歸預測模型。 (四)實證分析結果採用相關與迴歸分析方法，以溫度資料為應變數，各種影響因子為自變數，設定溫度四種模式，並比較在不同程度都市化之城市其溫度變化的現象為何。以相關分析整理在不同溫度變化下，其影響因子之不同。以迴歸式比較各因子之信心水準與離散程度。以單因子變異數分析各因子對於應變數之影響程度(影響程度)。最後以建立在不同氣溫變化之情況下預測氣溫之多元迴歸模型。 (五) 結論建議依據實證分析之結果，探討何種都市發展變數對於都市氣溫的變化具有影響者，提出引導及影響都市氣溫的重要變數，提供地方政府擬訂都市發展相關政策時之參考。三、研究限制 (一)氣象資料氣溫之測量會因地形高層所受影響，故本研究以 400 公尺以下之測站所測量之氣溫數據為主，並考量地形因素剃除離島地區，而根據中央氣象局網站之資料，計 25 個氣象站之氣象資料作為本研究氣象資料之來源。取其測站所在之行政區為代表地區，並將代表地區與選擇之測站統國立高雄大學碩士論文 |都市發展與氣溫變化關聯性之研究. 5.

(17) 第一章緒論. 整，決定本研究研究對象。較為不足之處為中央氣象局所提供之測站與行政代表區並不是帄均分佈於台灣每一個行政區，故有遺漏之行政區是無法納入探討。 (二)人為因素資料在社會經濟之資料來源主要為行政院經濟建設委員會所出版的都市及區域發展統計彙編，而統計彙編出版年期目前為民國 91 年至 98 年，而在 93 年前之資料項目與 93 年後不同，故本研究僅挑選資料充足之 93 年至 98 年資料，6 年之資料作為本研究資料來源之處。. 6. 都市發展與氣溫變化關聯性之研究| 國立高雄大學碩士論文.

(18) 第一章緒論. 第三節研究範圍與方法一、研究範圍本研究之範圍可分為空間時間時兩向度，說明如下。 (一)空間向度本研究以台灣地區之都市做為實證分析對象。本研究對都市選取與分級的定義為，根據交通部中央象局 2007 年台灣氣候變化報告中所選取中央氣象局 25 個氣象站之氣象資料作為本研究氣象資料之來源，測站位置資料在 400 公尺標高以下者視為帄地類。再依近 50 年都市發展狀況之概況，第一類選取基隆、台北、台中、台南及高雄；第二類為都市化較小之都會區淡水、新竹、梧棲、嘉義及恆春；而第三類為都市化最小之市鎮區宜蘭、蘇澳、花蓮、成功、台東及大武。而測站標高於 400 公尺以上者，日月潭、阿里山及玉山；離島類計有彭佳嶼、澎湖、東吉島及來與四站。在帄地類共可分為三大區，都市區、都會區、市鎮區。因地區氣象受南北緯度及地理位置等自然條件影響，固本研究選取帄地類三區做為本研究之範圍。 (二)時間向度本研究以台灣地區 2003 年至 2008 年 6 年度之資料分別進行實證分析及比較。二、研究方法本研究之研究方法可分為六種，如下所述。 (一)文獻內容分析法(Document Content Analysis Method) 利用文獻資料來進行與研究主題有關訊息與內容予以系統的、可量化的客觀統計分析，以為驗證文獻中的假設與論斷的參考價值。 (二)系統分析法（System Analysis Method）系統分析是對於所要處理事務的一種思考方式。將所要研究的對象視為一個整體，這個整體由數個部份或元素所組成且可接受外來的資源，如文獻、因素、情報或是加以轉換推演而產生反應對體系輸出的一些模式，同時回饋給輸入項目參考。資源文獻因素情報. 輸入. 體系. 輸出. 轉換或推演. 目標. 分析. 模式影響因子. 分析成果分析成果展現. 回饋修正. 圖 1-3-1 系統分析法之思考架構圖資料來源：本研究繪製. 國立高雄大學碩士論文 |都市發展與氣溫變化關聯性之研究. 7.

(19) 第一章緒論. (三)因子分析法（Factor Analysis）因子分析的概念模型，乃假設眾多可觀測變項間，其中可能有某幾個變項在表面上看來很相似，即彼此間之相關性較高，而事實上會影響這些變項觀測值結果的很可能是其背後看不到的某些共同原因所造成的，藉因子分析方法，可自彼此相關的變數中萃取其背後真正影響結果的共同因子，乃是數學模式中的一種精簡作法，它希望能夠將為數眾多變項所形成的相關結構（共變異結構）濃縮為較少數的幾個概念上有意義的、彼此近於獨立且足以影響原始資料的精簡潛變數，並用這些精簡的潛變數（共同因子）來完全取代原始變項組，並作為其他資料分析之輸入變數，而共同因子的概念就像是數學上的公因數。 (四)系統圖法（System Chart）將研究所得資訊運用系統思想分析和解決問題的圖解方法。其方法是將研究問題與目標依其邏輯關係和層次予以系統的展開，並繪製成系統圖，利用系統圖分析問題，系統圖是一種樹狀圖。 (五)迴歸分析（Multiple Analysis）本研究運用統計軟體 SPSS 探求溫度應變數與影響因子之相關性，並觀察應變數與自變數資料的點散布情況，透過多元迴歸分析檢驗模式之係數符號與校估值、各變數是否有共線性以我相關相關之問題。. 8. 都市發展與氣溫變化關聯性之研究| 國立高雄大學碩士論文.

(20) 第二章理論基礎與文獻回顧. 第二章理論基礎與文獻回顧. 本章將藉由相關文獻及都市發展型態的有關研究，探討都市發展型態對於都市氣溫的關係，並整理影響都市氣溫之因子。主要可分為四個部分，第一節為都市發展之意涵，說明都市發展相關理論，包括都市規模、模式等各類都市發展型態描述。第二節則為都市發展對自然資源之影響，討論都市發展的過程中，自然資源與土地利用上的改變；第三節為回顧都市發展對氣溫變化之影響，針對國內、外學者從事過相關實證研究歸納整理，初步選取本研究欲探討之因子。第四節為都市發展管理與效率等相關文獻，藉由都市管理之方式改善都市環境。第一節都市發展之意涵都市的形成主要是受到人類生產方式和經濟發展的影響。工業革命之後，鄉鎮人口紛紛往都市集中，形成大都會。從社會變遷和發展的角度來看，都市化是一個歷史性及全球性的趨勢，十九世紀初全世界只有 2.5%的人口住在都市裡，經過兩百年，全球將近有一半以上的人居住在都市裡。都市化，是這個時代、世界各地多數人生活的共同經驗。台灣自 1970 年代工業發展後，已有將近 73%的人口居住在都市地區。但因人口自然成長的速度減緩，人口遷移所帶來的社會成長，成為都市發展的動力。台灣地區地狹人稠，高速鐵路的建成與環島公路和都會捷運之便利交通運輸，促成台灣地區各都會人口的消長，並帶動新的都會生活形態。本節將整理有關都市發展的相關理論，其中包括各類都市發展之型態，藉由相關理論之回顧，以確立本研究之理論基礎。一、影響都市發展之因素施鴻志、周士雄(1996)認為都市發展(Urban Development)概括道整個都市的全貌，大致上可區分為實質發展結構、社會與經濟結構，以及自然環境、生活環境等四大結構。另外，辛晚教(1991)則認為影響都市發展的因素為都市的限制條件(尤其是自然限制條件，如：地形、地質、水源等)、社會經濟發展需求、都市社會、經濟、政治、生活環境品質或生態體系之政策觀點、與其他都市在功能階層上之配合關係。整體而言，除了自然條件外，大致上可將影響都市發展之因素分為產業經濟與社會因素探討。 (一)產業經濟因素在歷史中可看出產業經濟為都市發展的基礎動力，同時也是用來觀察都市發展最容易且明顯的部分，主要因素為以下所述。 1.產業型態古典經濟學者更強調工業化及製造業就業增加是「都市化的引擎」（Kelley and Williamson, 1984）。產業發展是都市發展的重要動能，所以產業發展的良窳影響都市發展興衰甚大。而產業發展的類型在文國立高雄大學碩士論文 |都市發展與氣溫變化關聯性之研究. 9.

(21) 第二章理論基礎與文獻回顧. 明發展的影響下，產生不同的都市發展型態。如農業文明發展時期產生農業化現象，而產生農業發展都市；初期工業文明發展時期產生工業化與都市化現象，而創造工業都市與產業都市。中期工業文明發展時期產生資訊化的現象，而創造資訊都市。後工業文明發展時期產業全球化、地方化與網絡化，創造國際都市、生態都市與網絡都市。由歷史觀察之，都市發展型態在產業活動發展的需求下，不斷形成都市產業活動與產業空間聚集的現象，而此現象又影響都市空間結構型態發展；目前台灣產業發展已相對緩慢，總體經濟由高度成長轉為中度成長後，都市之產業面臨產業及人口變遷之抉擇。在這經濟發展過程中，由於已發展成為一種都市經濟及空間聚集的型態，都市的經濟與空間結構變遷更為顯著；各別產業會因其價值創造活動的特性，而對土地資源有不同程度上的需求(林珍瑩，2008)。 2.就業機會經濟基礎理論從古典經濟學中自由市場觀點分析就業與人口成長間之關係。該理論認為，都市之成長是由基礎經濟部門擴張的效果，該類經濟活動之擴張會產生使都市經濟擴張的乘數效果，而影響整個都市人口的成長。一地區的人口遷移數與就業機會增加數可能互有影響關係。若該地區有勞動人口遷入，可以提高其勞動供給，則會降低地區的勞力成本，吸引廠商至該處設廠，增加該地區的就業機會，所以人口遷入數會影響就業機會的增加。另一方面，若一地區有較多的工作機會，會吸引人口遷入(葉士僑，2005)。 3.收入所得人口不僅追逐「農―工業實質工資差異」，從農村遷移或轉業到城市或非農業，並且追逐「預期的工資差異」（Rogers and Williamson, 1982）。由此可知，人們除了需要工作機會，更是渴望高所得之工作，雖然沒有相關的實證研究能證明收入所得與都市發展之間的絕對關係，但是都市內提供較多的就業機會，相對而言得到高收入工作的機會也較高，藉此吸引人口聚集，形成都市的發展。 4.交通運輸為生產與運輸上之成本與便利性，在(農業與工業)區位理論中都提及市場距離、產品價格與運輸成本之間成本效益的關係。而通信理論中提及上班通勤可及性之便利。整體說來，無論是產業尚的運輸與人的交通旅次都與都市發展有密不可分的關係。 5.地區房價相較於美、英等國家而遷往郊區居住，台灣乃是由於都市的高房價令人望之卻步，只得往郊區尋找居住空間(徐國城，2006)。市中心的高房價使得人口往郊區移動，造成更多的交通旅次形成。 10. 都市發展與氣溫變化關聯性之研究| 國立高雄大學碩士論文.

(22) 第二章理論基礎與文獻回顧. (二)社會因素在探討都市發展現象時，經濟基礎理論將都市視為一個經濟系統或經濟組織，然而，由於決定都市各種活動不僅是經濟系統，亦須探討人類生態系統(于宗先，1986)。因人力資本以及就業所得的提升，改變生活型態與消費方式，進而影響環境。一般而言，影響都市發展的社會因素如以下所述。 1.人口遷徙人口遷徙係指工業化過程中人口的移動，是形成都市化的重要因素，由於鄉村地區就業機會有限，無法吸收過多、過剩的勞力，造成人口大量湧入都市地區尋求發展的情形，因而形成人口都市化的現象，並產生人口遷移(章英華，蔡永美主編，1997)。 2.實質環境由於工業需求大量的勞動力，形成就業機會的增加，再加上都市公共設施較為完善，生活水準與品質較佳，因而吸引鄉村人口移入(章英華，蔡永美主編，1997)。都市中的生活無論是就學、醫療還是就業都比郊區來的便利，而公共設施，例如：文化中心、體育館與大型公園等，都會提升生活與文化之水準。在消費購物上，百貨公司與商圈也都聚集在市中心，因此人口會因便利舒適的生活選擇居住的地區。 3.就業結構實證結果顯示了三級就業人數占二、三級總就業人數比例越高，其蔓延增加的程度會越高，說明了社會因素亦會影響都市發展之模型。由於三級產業之移動性較二級產業高，當可及性提高時，一些不需與人面對面溝通之服務業向都是外圍遷移或是隨人口蔓延而增加了都市外圍地區之商業行為(O’Sullivan,2003)。 4.消費者偏好 Ewing(1997)提及民眾選擇住宅時對於低度住宅的偏好所造成；由於市中心的開放空間之環境的舒適性是一種公共財貨，會產生搭便車的問題。而民眾可以在郊區購買較便宜之私人土地以享受舒適的環境 (賴玫錡，2008)。可知一般人對於生活品質的要求，只要能在滿足生活需求之範圍內，皆是能選擇的地區。 5.技術性的創新 Ewing(1997)提出由於電信技術的進度，人與人的連結較為便利，使得地理區域的重要性降低(賴玫錡，2008)。因此都市的發展密度增高或是蔓延都與技術上的創新有相當大的關係。 6.政策的補貼 Ewing(1997)提出政府對於高速高路的支出補貼，且開車者不必負擔空氣汙染、停車問題等社會成本(賴玫錡，2008)。國立高雄大學碩士論文 |都市發展與氣溫變化關聯性之研究. 11.

(23) 第二章理論基礎與文獻回顧. 都市之形成主要以人口聚集為主，根據上述之關於影響都市發展因素之整理，可以了解影響都市發展之因素有很多面向。而這些因素都在不同程度之都市發展下對於人口聚集有不同的影響，因此藉由探究影響都市發展之因素，可更了解都市發展之過程與造成其變動的因素。二、都市發展規模與模式理論一般而言，人口與都市土地面積都用以評估都市的規模，以空間發展的結構來看都市發展的模式。藉由探討都市發展的規模與模式了解都市發展的歷程與影響空間結構的因素。 (一)都市發展規模都市因人類與經濟之聚集而形成，為使居民享有更高的收入與水準較高之公共服務品質，充分使用資源與空間。但都市之空間有限，提供之資源也有限制，一旦人口超過負荷將會造成規模不經濟，如交通壅圔、公共設施不敷使用與環境汙染等問題，而降低原本的品質。對於都市規模的探討，早在古希臘時期即有許多學者對此有研究，而最適都市規模的思潮即是發源在此。以下當分別介紹關於都市規模之理論。 1.最適都市規模理論有關最適都市規模理論的研究，O.D.Ducan(1956)最早提出有關最適都市規模理論的文章，依其研究方法，約略劃可分為兩大系統：一為實證的，探討都市規模與福利指標變數項之間的相互關係。另一為規範的，探討和評定這些指標的正負價值，也包括加權和彙總的問題 (何天河，1982)。最適都市規模(Optimal City Size)最簡單的定義為：「任一都市可供應資源固定下，達成其所追求的目標之下人口規模。另外有一些學者，如 J.V.Henderson(1974)將其定義為經濟參與者的可能福利為最大。W.Alonso(1978)，David Segal(1977)及 H.W.Richardon(1978)等認為都市最適規模係隨都市居民所追求的目標而不同，譬如追求每人公共支出成本下的最適都市規模、實現每人所得極大化的最適都市規模、社會福利及個人對生活方式之偏好水準為最大時的最適都市規模 (蔡佩雯，2003)。最適都市規模理論主要是用以成本與利益之間的衡量，探討各種無形與有形各種成本效益之間的關係，同時考量都市的規模、區位與機能等。 2.中地理論 Waler Christaller(1993)以「中地模型」，來預測理想之城市規模的分布及其功能。該理論認為，都市之成長乃取決於它在都市服務功能上的專業化。都市之服務區域(Service Area)內對都市服務水準的需求水準，則決定了中心的成長速度。主張每一項日常生活用品都擁有一個既定的最低需求門檻，也同時擁有一個固定的最小的地理區 12. 都市發展與氣溫變化關聯性之研究| 國立高雄大學碩士論文.

(24) 第二章理論基礎與文獻回顧. 域，若是超越此區域，人們便不願花錢消費。Christaller 認為只有某一個特定比例的聚落能夠提供較高層次的商品與服務 (Batten,1995)。 Christaller 的中地理論概念，可以被解讀為一個地區的人民所需的商品及服務是由一定範圍內之城市所供給；僅有地區的某部分，將提供高層級的財貨及服務，而此一城市即為中地。亦即，階層越高之中地，人口數越多，所提供之中心財貨、服務種類數目愈多，模型架構是屬於六角形模型的概念，中地所對應的是郊區城鎮，是屬於靜態的、傳統的城市體系(蔡佩雯，2003)。中地理論裡每一個節點均有一塊六角形腹地，用以對外連接，若主要市場功能存在，都市體系是由不同層級的中心地區組成，而層級則是依據每個都市不同的功能屬性而決定。其規模則是由其組成節點的數量決定。 (二)都市發展模式都市是人類主要的生活空間，都市的配置則是為了提供居民更完善的生活環境。一開始，都市的成長並非按照理性的規劃，而是藉由居民及各種土地使用的聚集慢慢地演變而來。因此在眾多的都市中並無一個標準的成長模式可遵循。然而，一般來說，截至目前最為大家所公認的都市發展模式大約可分為同心圓理論（concentric-zone）、區段理論（sector）與多核心理論（multiple-nuclei）三類(鄭琬純，2004)。 1.同心圓理論（concentric-zone）同心圓理論是一個解釋都市內部土地使用結構的理論。它是由 Ernest W. Burgess 在 1923 年所提出。認為都市內部結構乃由五個同心圓所建立，最內圈是中心區，為 100%的商業區，包括主要的商店、辦公大樓、銀行、劇院與旅館等，為商業社交與公務中心；往外第二圈是過渡區〈transitional zone〉，區內多為老式住宅與出租住宅，或有些工廠與商店，其餘大部分為老舊衰敗地區。整體而言，此區的管理維護極差；過度區之外的第三圈為藍領階級住宅區，區內可能有中等的獨棟房屋、連棟房屋或二、三層的房屋，此區租金與房價較低，且距離市中心區及工作地通勤距離較短。高價位的住宅區則在都市外圍的第四圈，而郊區的第五圈為市郊或通勤區（commuters, zone）。各同心圓的土地使用型態與社會特徵類似，但彼此仍有差異。 2.區段理論（sector）區段理論為 Homer Hoyt 在 1939 年分析了將近 70 個美國城市 200,000 餘住宅區街廓所得到的結果。Hoyt 認為都市只有一個中心，交通路線是由市中心做放射性分佈，呈扇形的區段由市中心商業區〈central business district,CBD〉向外發展至郊區。其發展是沿著重要交通軸線，亦即阻力最小的的路線往外延伸。台灣早期即為沿著國立高雄大學碩士論文 |都市發展與氣溫變化關聯性之研究. 13.

(25) 第二章理論基礎與文獻回顧. 街發展的型態，現階段則為分區發展。在某些情況下，工業區也沿著鐵路、河道或主要道路往外發展。區段理論認為都市的成長會造成已開發地區與都市邊緣新開發地區之間的土地使用變遷，商業區往往被其他使用所圍繞，其發展即會侵蝕其他使用的土地或本身的更新與再開發；也因為都市成長的關係，有一大部分的中低所得住宅是建築在都市邊緣或外圍的，高所得群的住宅當然更往都市郊區擴張。 3.多核心理論（multiple-nuclei） Chauncey D.Harris 與 L.Ullman 提出此理論為 Hoyt 的區段理論加以修正。多核心理論認為都市與都會區會有不只一個商業區，在距離中心商業區相當的地方，也有可能沿著主要道路形成多個商業區，此理論為多元化的都市土地使用型態提供了一個合理而實際的解釋。由於都市的快速成長，兼併或吸納了郊區原本存在的商業中心而成為大都會區裡新的都市核心；此外，新的區域性購物中心等也會吸引人口移入而成為新的都市核心；新核心的形成受到交通運輸設施開發的影響，原來以市中心商業區為交通輻軸中心的型態也因而向郊區擴散。 (三)都市發展面向 1.知識經濟面向都市成長依賴人力資本之獲得，這也是近年來所熱衷探討的議題之一，而都市之觀察者同時亦強調人力資本在都市作用之角色(Eaton J and Eckstein Z,1997)。人力資本之質與量的維持對於都市經濟表現具關鍵。即知識工作者是都市內掌握知識、能力及技術的重要資產。像是大學教師、會計師、技術專家等。另外教育訓練與人力資本有密不可分的關係，如透過教育設施、職業訓練、職業認證等均能顯著的提升人力資本的素質。在現在強調知識經濟的時代，人才就是資本，知識和學習是優勢的來源。這些都是都市內非實質但卻不能忽略的重要資本，確實對於都市經濟之貢獻功不可沒。換言之，這正是所謂「知識為基礎的經濟」 (knoeledge-based economy)，依附在人力資本和技術中的知識將是經濟發展的核心(OECD,1996)。從文獻可得知知識能夠影響各項技術改革與創新，當知識提升、生產技術改進，都可促使集居經濟性，進而帶動都市經濟成長與繁榮。雖然知識的累積過程很漫長，花費很長的時間，且其有內隱之特性，知識都伴隨著專業人士的身上，故都市內的人力資本對於都市整體發展占很大的決定因素。 2.永續環境面向隨著文明的進展，人類對自然環境在資源上提供及廢棄物承納功 14. 都市發展與氣溫變化關聯性之研究| 國立高雄大學碩士論文.

(26) 第二章理論基礎與文獻回顧. 能的不當擷取與消費，已遠超過自然體系的負載能力，致損耗生態基礎，造成資源生產力下降與環境品質破壞的惡性循環。尤其自工業革命以來，人類為追求經濟成長而忽略自然環境的保護，造成資源耗損與環境品質逐漸惡化，從溫室效應、酸雨、臭氧層破壞、聖嬰現象及天然災害頻傳等訊息，國際社會開始感受到其對人類生存的威脅及急迫性，而所謂生態與環境的永續性概念，即在此條件下逐漸成型。所謂永續性的追求，可定義為：「確保現在與未來世世代代的每一個人，有更好的生活品質」，亦即確保環境、經濟及社會的永續發展(黃正忠， 2000)。自 1987 年聯合國第 42 屆大會，世界環境與發展委員會發表「我們共同的未來」宣言，提出永續發展的理念開始，已有許多相關會議召開，更是確立了永續發展的方向與目標。從聯合國與世界各國所推展的情形來看，永續發展已成為目前都市整體發展策略的最高指導原則。從早期對於生活空間之便利與旅行成本之選取作為都市發展之原則，至今在滿足其狀態下，開始轉為創造更大經濟效益，至今以重視環境為都市發展的面向，可知人類已有意識在追求更高的生活水帄時，必須在環境能夠容受的情況下進行。. 國立高雄大學碩士論文 |都市發展與氣溫變化關聯性之研究. 15.

(27) 第二章理論基礎與文獻回顧. 第二節都市發展對自然生態資源之影響本節探討都市發展對於自然生態資源的影響，其影響面向很廣，且因素複雜，在不探討直接與間接之前提下，自然面向可探討氣象變遷及土地之改變，而生態面向則探討物種的瀕危，在資源面向為水資源與能源消耗。一、土地使用 Svirejeva-Hopkins(2004)認為當都市持續蔓延時，自然系統和地景的土地轉變，即一個「自然的」土地變成「都市化的」，這種轉變是不可避免的(賴玫錡，2008)。人類的各種活動，包括了生產、生活、居住與交通等行為，都需要土地資源提供所需要的活動空間，而隨著各種活動方式，區位偏好、技術的演進，活動空間的需求也不斷變遷著，因此土地使用應該是一種能反映社會連續變遷的指標(施鴻志，1997)。二、氣候型態改變大氣中二氧化碳排放濃度在工業革命前只有 288ppm，到了二十世紀末已增至 566ppm，導致全球暖化。氣候系統原本在工業革命前只是較單純的自然現象，現在卻需考慮到人為影響。雖然少數科學家認為氣候變遷並非人為影響，因氣候主要受到自然的現象，包括太陽系統、地球軌道、火山爆發等很多的不確定因素影響。當海洋因地球暖化吸收熱量愈多蒸發也會愈多，所蒸發的水氣進入大氣並由風推動雲，越過大陸而凝結成雨。過度的蒸發產生過度的雨，進而引發洪水發生；這些災害也會以回饋的方式再影響氣候。由於氣候系統本身原有的複雜性，再加上人類活動的過度影響，要明確區分氣候變遷受到人為或自然影響並不是容易的事(林文澤，2003)。由文獻中可知雖然人類活動並不是造成氣候型態改變的唯一因素，但不可否認的，人類的活動確實加速的氣候變遷的速度。三、水資源水資源是都市發展所必要仰賴之維生資源，雖然台灣地區雨量豐沛，然而降雨卻有明顯的季節及地區之變異，河川坡陡流急，水源涵養不易，再加上河川上游的水土保持工作不佳，導致水庫的蓄水能力逐年降低。在此同時更由於人口增加、都市經濟發展，使水量的需求逐漸提升，加上水源的污染問題，使得水資源供應已出現不足的狀況，甚或台北市民國 92 年之夏季必須採取限水之必要措施，因此水資源使用的重要性可見一斑(蔡佩雯， 2003)。四、能源消耗在都市氣溫不斷攀昇情況下，人類為求居住舒適，大量使用放熱量大的空調設備，導致都市的高溫化現象更為嚴重，空調用電愈劇，都市環境溫度愈高，造成惡性循環，也引發能源短缺不足的危機（鄭婉純，2003）。五、物種的瀕危依「全球生物多樣性評價」一書指出，造成生物多樣性減少的五個主 16. 都市發展與氣溫變化關聯性之研究| 國立高雄大學碩士論文.

(28) 第二章理論基礎與文獻回顧. 要原因包括：1.棲息地的零碎化；2.棲息地喪失或退化 (山坡地開發、農地城市化)；3.過度利用；4.外來種生物的侵入；及 5.污染與氣候變遷 (RIVM/UNEP, 1997)。都市發展是由於人類追求更高水準之生活而來，但是在都市發展下也影響了自然資源與生態，更是會導致能源與生態上之多餘或超支的消耗。. 國立高雄大學碩士論文 |都市發展與氣溫變化關聯性之研究. 17.

(29) 第二章理論基礎與文獻回顧. 第三節都市發展對氣溫變化之影響都市化、都市蔓延與都市擴張都是都市發展的現象，即是人口不斷項都市外圍移動而造成都市範圍持續向外擴張延伸，此現象可能會造成都市外圍的地景持續改變，不論是建成地區的增加以及農地、森林的喪失或是環境的改變，這些都對溫度變化造成影響。在認知經濟發展對環境造成的危害後，近年來各界紛紛注重在土地與自然生的保護。布蘭德世界環境與發展委員會(The Bruntland World Commission on Environmental and Development)於 1987 年發現許多嚴重的環境問題是貣因於快速的都市成長。現代化的都市和都市郊區忍受更多汙染的大氣和水體系統，少量的陽光和非都市化地區不同的微氣候(所謂的都市熱島效應)(賴玫錡，2008)。一、溫室效應地球的溫度，是取自太陽日照的熱量及地球本身向外太空放出的熱量兩者間帄衡的結果。最近一百多年來，由於人類大量砍伐森林，燃燒煤、石油及天然氣等化石燃料，向大氣中排放了大量的二氧化碳，從而使溫室效應加劇，此可從十九世紀中後期大氣中 CO2 的濃度約為 280ppmv，到 1991 年己增加至 355ppmv，增加四分之一以上看出，估計到 2025 年大氣中溫室氣體的作用約相當 CO2 濃度增加一倍（IPCC, 1996）觀察全球帄均氣溫，自 1980 年代貣明顯上升，1998 年為 15℃，較 1880 年氣溫高 0.83℃，多數科學家認為此乃受全球溫室效應影響（柳中明，2002）。陳正改(2000a)分析台北、高雄、基隆、新竹、台中、台南、花蓮、台東等測站在 1991-1999 年間帄均溫度之變化，發現都會地區比前 30 年 (1961-1990)之帄均值升高 0.6℃左右，都市地區升高 0.5℃，市鎮地區則上升 0.1℃，山地及離島地區亦上升了 0.3℃左右；其中以高雄市及台中市上升幅度 0.7℃最為顯著，此即表示都市的發展程度對當地氣溫的影響甚巨(盧昭彰，2009)。二、都市熱島效應相較於市郊之自然生態，都市具有大量且密集的人工構造物及人工發散熱，因此都市與市郊呈現迥異的熱能結構，且經常形成市區較週圍郊區溫暖的都市熱島(urban heat island)情形。由此現象所伴隨產生的都市氣候改變，包含有:都市高溫化、空氣污染物增多、雲量及霧日增多、降雨量及雷暴微增、日射量減少等，這些改變稱之為「都市熱島效應」。都市與市郊之溫度差稱為「都市熱島強度」，都市熱島強度一直被廣為用來作為都市熱島的定量描述，大體而言，都市熱島強度越強，都市局部氣候改變越大(黃昭淵等人，1999)。三、懸浮微粒人類的經濟活動除產生溫室氣體外，也製造大量的懸浮微粒。它是飄浮在空氣中的微小粒子，包括自然的懸浮微粒如火山灰、塵灰等，及人造的懸浮微粒如工業灰塵、煤煙、硫酸鹽及硝酸鹽等。台灣工業在快速發展下， 18. 都市發展與氣溫變化關聯性之研究| 國立高雄大學碩士論文.

(30) 第二章理論基礎與文獻回顧. 污染物排放在短短四十年內增加了數十倍，加上工業及人口的過度密集，導致目前每單位面積空氣污染物排放量在世界重要國家中高居第一。目前在台灣最嚴重的空氣污染物是懸浮微粒及臭氧，造成大都會空氣品質嚴重的惡化 (林文澤，2003)。大氣的懸浮微粒會經由輻射產生散射及吸收過程，也是估測大氣輻射及地球大氣層能量的重要參數，對瞭解全球及區域的氣候變遷扮演著重要的角色(IPCC, 2001)。在氣候變遷與環境上的改變都可以看出與人類活動離不了關係，而這些影響變化又影響人類之生活。由此可說明，人類應更重視環境的保護，對於環境之變遷應有所反應與檢討。三、國內外相關時實證研究在上述敘述整理都市發展得對環境社會的影響後，發現土地使用變遷是影響環境的最大因素，對於自然環境所造成的相當嚴重的後果，溫室效應、都市熱島效應、空氣汙染等。本研究著重探討影響都市發展與氣溫變化之關係為何，與探究影響都市熱島之因子，並針對相關研究進一步整理。 (一)都市發展 1.國內相關研究姜善鑫(1992)提出台灣因為特殊的地理環境位置，因此氣候的變化也較其他國家的氣候變化來的多元且複雜。再加上地狹人稠、工商業的的發展及大量的人口湧入都市，造成過度的都市化，而熱島效應則是都市化最顯明的產物，因而都會區氣溫比鄰近的郊區高，且風速較弱。徐森雄與唐琦（1994）利用中央氣象局氣象站提供之 1910 年至 1991 年的年帄均氣溫資料，分析各項都市發展參數與氣溫變化之關係。發現其都市發展參數中的用電量、人口密度、道路面積、機動車輛總數影響溫度之變化。陳正改(2000a)分析台北、高雄、基隆、新竹、台中、台南、花蓮、台東等測站在 1991-1999 年間帄均溫度之變化，發現都會地區比前 30 年(1961-1990)之帄均值升高 0.6℃左右，都市地區升高 0.5℃，市鎮地區則上升 0.1℃，山地及離島地區亦上升了 0.3℃左右；其中以高雄市及台中市上升幅度 0.7℃最為顯著，此即表示都市的發展程度對當地氣溫的影響甚巨。徐森雄等人(2007)利用中央氣象局氣象站提供之 1949 年至 2005 年的年帄均氣溫資料，分析結果得知用電量、人口密度、道路面積、機動車輛總數影響溫度之變化。賴玫錡(2008)使用空間分析證實一地人口數的增加會造成該地氣國立高雄大學碩士論文 |都市發展與氣溫變化關聯性之研究. 19.

(31) 第二章理論基礎與文獻回顧. 溫上升，而廣大之綠地則可以降低區域之氣溫。 2.國外相關研究 Sami et al.(1997)研究科威特(Kuwait)之氣溫變化，發現自 1972 年後氣溫增加 0.03 -0.08 ，是為暖化的時代。他認為暖化之原因一部分是由於全球氣候變遷，其餘是由於人類都市化使地方氣候變遷。 Colin et al.(1999)研究賽普勒斯(Cyprus)兩個氣溫測站近 100 年的氣溫變化，結論帄均溫度大約 1 /100 年的增加趨勢。他認為 Cyprus 長期的溫度上升是因為大氣中溫室氣體的改變所導致，更進一步的說，這些改變的部分可能是由於 Cyprus 都市化增加所導致地方土地使用所造成。 Quereda Sala et al. (2000)分別觀察 1870~1996 年西班牙靠近地中地海氣溫測站之氣溫資料，以及 1940~1996 年鄉村 27 個氣溫測站的氣溫資料，並與前一資料做比較。研究結果指出在二十世紀後的 50 年，都市發展和人類工業會對區域溫度有 0.57 的影響，這觀察增加了都市成展的壓力。 Kalnay and Gai(2003)研究認為人類活動對氣候最重要的影響是溫室氣體的排放和土地使用的改變，像是都市化和農業生產。 Chung et al.(2004)研究首爾 29 年的氣溫資料，發現首爾每年帄均溫度上升 0.52 /10 年。他認為溫度的上升與工業化有關連，因為南韓快速工業化發生在 1970 年代晚期和 1980 年代晚期。 Founda et al.(2004)觀察 1897-2001 年希臘雅典(Athens)國家天文台(the National Observatory of Athens(NOA))的氣溫資料。分析指出雅典每年的溫度在過去一世紀上升 0.47 。並且在過去 10 年，實證統計上有明顯暖化的趨勢。因此都市作用與雅典天文台溫度資料有很大的關聯性。 Oh et al.(2005)觀察韓國的氣溫變化，10 年的分析結果顯示都市地區溫度快速上升 1.39 (首爾)，和鄉村地區上升 0.43 。而在 Chupungnyeong(秓風嶺)地區過去的 30 年間，溫度受都市化的影響而增加 0.44 -0.86 。鄭祚芳等人(2007)對北京與其他兩個測站的觀測結果，提出分析氣溫與全市道路長度、道路面積、用電量、汙水排放量、用水總量、工業生產總值、GDP、戶籍人口等城市化指標間的相關係數發現，人口的變動對氣溫的影響最明顯，表示城市化程度越高的的區域，氣溫對於城市化的變動越敏感。任學慧和李元華(2007)研究大連市 50 年來的氣溫，發現大連市隨著經濟的高速發展，相繼出現了城市規模急遽擴大、城市結構和功能以及環境明顯改變、汙染物質的排放量也有遽增的現象，這對氣溫變化造成直接或間接的影響。結論認為城市人口數量、城市化水準、產 20. 都市發展與氣溫變化關聯性之研究| 國立高雄大學碩士論文.

(32) 第二章理論基礎與文獻回顧. 業結構和人工鋪面都是都市化過程中影響氣溫的主導因子。張井勇和董文杰(2007)研究近 10 幾年大陸東部的長期氣溫變化，發現都市化和土地使用的改變可能增加地表帄均溫度 0.12 /10 年；以及增加地表溫度 0.2 /10 年的，增加地表最高溫度 0.03 年。 (二)都市熱島效應一般研究熱島相關的文獻，有以熱島做為對象之研究，亦有以都市微氣候為對象之研究，而都市熱島效應之形成是發生在微氣候的尺度中，故本研究探討相關都市熱島效應與都市微氣候的文獻做為研究的資料。 1.國內文獻姜善鑫、盧光輝、武克茂(1995)針對台灣西部地區 21 個市鎮的熱島強度與都市人口研究，指出 1993 年二月、三月、五月及七月所測得的台灣各市鎮的帄均熱島溫差，在十萬人以上的都會區，人口數愈多，熱島強度愈大。陳昭銘、汪鳳如(2000)研究台灣都會區測站的溫度變化趨勢，發現溫度變化的趨勢有 44%與都市熱島效應有關。李明晃(2003)利用公園面積大小探討對於都市熱島的影響力，發現公園內鋪設不透水鋪面與種植綠地及樹木的比率會影響氣溫，而公園的面積大小則會影響公園周圍街道的溫度。陳恩右(2004) 利用市區道路特性探討對於都市熱島的影響力，實證市區道路交通量與車道數會影響都市道路氣溫。孫振義(2006)研究台南 14 個城鎮發現都市熱島大部分都形成在城鎮的中心、重要的交通節點、經濟產業、文化教育以及地區行政中心的所在位置。李洋毅(1996)，探討綠化型態對都市熱島效應的影響效果，發現整體綠化效果佳且綠覆率較高，近河川地或設置水域的綠地類型對於都市熱島影響較大。呂毓倫(2008)建置台南市都市熱島模型發現道路鋪面比率與建築物比率為影響地表溫度最顯著變數。廖夆淇(2009)探討台中市土地利用型態組成與都市微氣候關係，透過單因子變異數分析及多元迴歸分析得知都市中建築物型態與溫度為正相關，未使用土地型態、植栽綠化及水域型態為負相關。 2.國外文獻 Sani(1973)在馬來西亞的 Kuala Lumpur 發現城市與鄉村間的溫度差異，與雲層覆蓋有關。 Kukla et al.(1986)分析北半球氣象測站帄均溫度的長期趨勢，發現暖化的部分成因可歸究於都市熱島效應。 Yamashita(1996)認為都市氣候，特別是熱島效應，已經變成都市國立高雄大學碩士論文 |都市發展與氣溫變化關聯性之研究. 21.

(33) 第二章理論基礎與文獻回顧. 人類環境和全球變遷的重要觀點，因為越來越多人們居住在已開發或開發中國家的都市地區。所以都市熱島效應造成氣溫增溫的現象，在部份人口集中的區域較為顯著(林憲德等人，2001)。 Karl et al.(1988)提出都市熱島強度通常隨著都市人口增多而增強，在 10 萬人口以上的城市其暖化現象較為明顯。鄭祚芳等人(2007)證實熱島效應是導致北京各地氣候暖化的主要原因，其影響暖化的比重為 47.5%~61.2%。由以上文獻回顧可得知，在研究都市發展對於溫度變化的面向上，有比較不同區域對於溫度變化之不同，也有實證出哪些人為因子對於溫度變化的關聯性。但較少去探討在何種情況下，應人為發展的程度不同，對於氣溫影響的差距為何。由於每個地區的發展狀態多少都會有些不同，在此之下，人為的活動與所造成之結果也會隨之有所差異。. 22. 都市發展與氣溫變化關聯性之研究| 國立高雄大學碩士論文.