台灣都市化與全球環境變遷交互影響與回應之研究---子計畫二：台灣都市土地使用與運輸改變及都市蔓延對全球環境變遷之影響(II)

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行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告

台灣都市化與全球環境變遷交互影響與回應之研究--子計

畫二：台灣都市土地使用與運輸改變及都市蔓延對全球環

境變遷之影響(II)

研究成果報告(完整版)

計畫類別：整合型計畫編號： NSC 96-2621-Z-004-001- 執行期間： 96 年 08 月 01 日至 97 年 07 月 31 日執行單位：國立政治大學地政學系計畫主持人：劉小蘭計畫參與人員：碩士班研究生-兼任助理人員：賴玫錡處理方式：本計畫可公開查詢

中華民國 97 年 10 月 29 日

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第一章緒論第一節研究動機與目的

都市是一個複雜與動態之系統，都市之社會、經濟、政治與文化活動與實質建設會透過生物物理過程對區域及全球環境產生影響(Rosenzweig and Solecki，2001；Smith and Lazo，2001；IPCC，2001)，而反過來全球環境變遷（如：氣候變遷、海平面上升、水文循環等變遷）亦會對都市之生活、生計、建築環境、生態服務、資源基礎等產生影響。亦有進者，都市系統對區域或全球環境變遷之影響會加以因應與調適，而其因應與調適行為會再對生物物理環境或全球環境變遷產生影響。都市系統與全球環境變遷之交互影響與回應之過程與效應不僅迂迴而且非常複雜與不確定，欲瞭解此種複雜之現象顯然需要採取一種多學科與跨學科之研究方式，以及需要建構一個可以用來溝通與整合之方法論與平台。因此 International Human Dimensions Programme (IHDP)即提出「都市化與全球環境變遷」科學計畫 (Science Plan—Urbanization and Global Environment Change) 來探討此一問題。IHDP 提出四個研究主題：主題一：都市化過程對全球環境變遷之影響主題二：全球環境變遷影響都市系統之途徑主題三：都市系統內之互動與回應主題四：都市系統內部對全球環境變遷各種互動之後果本子計畫即針對主題一之議題，探討台灣地區土地使用與運輸改變及都市蔓延對全球環境變遷之影響。冀望此計畫不僅能對瞭解台灣都市系統與全球環境變遷之關係後，將聚焦在政策面之分析，期能提出有助於維護全球環境以及創造安全、舒適、健康、有效、以及永續之都市發展、水土與能源資源利用、運輸方式、自然災害防治、生態與地景維護等之政策建議。亦能與IHDP之「都市化與全球環境變遷」科學計畫接軌，參與該計畫

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之推動，一方面貢獻本計畫之研究成果供跨地區或跨系統（跨社會、經濟、文化、政治、以及自然環境）之比較分析，另一方面則可藉由與IHDP互動，汲取IHDP之研究經驗與成果。一、研究內容早在七千年前，即有人類聚集，而形成都市，但其發展十分緩慢，直到 1780 年，瓦特(Watt)發明蒸氣機後，產生歐洲的工業革命，人類正式邁入工業化時期後，都市才開始快速發展(Fujita and Thisse, 2002)；在 1780 年，當時都市人口約佔全世界總人口的 3%，至 1980 年已上升至 42.4%，目

前全世界大約有半數以上的人口，約三十三億，居住在都市地區（UN 2004），

根據 IHDP 之預測，2030 年全球將有 60％人口居住在都市地區，且開發中國家未來新增人口之 90％將集中在都市地區。在此都市化過程中不僅產生社會、經濟等問題，亦透過溫室氣體、熱島效應對地方、區域、甚至全球氣候變遷產生一定程度之衝擊(Rosenzweig and Solecki，2001；Smith and Lazo，2001；IPCC，2001)；而此種環境變更之衝擊亦會對都市地區之社會、經濟、政治等發展，因此 IHDP 而台灣地區，在 1875 年時都市人口約佔總人口的 8%（郭大玄，2005），至 2004 年，台灣地區有 78%的人口居住在都市地區。都市化的結果，使得大量的人口、及二、三級產業聚集於少數的土地上，都市地區幾乎壟斷了大部分的資源及財富，人口的稠密，工商活動頻繁、汽機車高度成長，造成空氣污染、水污染、森林濫伐、水資源之大量消耗、各種廢棄物排放、農地、山坡地及濕地之轉用等等，環境負荷甚於自然環境的容受力，其影響層面不僅止於地區性環境品質之惡化，對全球環境（如溫室效應、全球暖化、臭氧層之破壞、酸雨、物種滅絕等等）亦產生一定程度之衝擊。此外在此人口與產業移動的過程中，都市內部環境由於人類活動的密

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集，而導致地價高漲、交通擁擠、及各種污染等等，而使得生活、生產的環境品質逐漸惡化，因此人口與產業逐漸往都市外圍或郊區移動，產生郊區化之現象，因而使得農業用地及鄉村地區用地，大量的轉用至其他部門（如住宅、工業、公共設施等），造成了所謂的「都市蔓延」(urban sprawl)，或是往更遠的郊區發展，而產生不連續的都市發展型態，即所謂的「都市蛙躍」(urban frog)。根據過去之研究，都市蔓延之特性及型態為：(1)低密度的大量擴張；(2)土地使用的分離；(3)蛙躍式的擴張；(4)沿著公路或零售商業的帶狀發展；(5)汽車依賴式的發展；(6)都市中心的擴張導致都市外圍地區的發展；(7)產業的外移造成就業的分散；(8)都市外圍的農業及開放空間土地的轉用；(9)分散的行政職責與監督(Ewing，1997；Down，1994；Johnson， 2001；Peiser，2001；黃書禮等，2004)。另一方面，由於工業化之結果，產品大量生產，市場經濟之力量主導產業的發展，政府干預之力量逐漸降低，此種市場自由化下，利潤的追求為廠商主要之目標，再加上自由貿易的興起，使得各種產品不斷推陳出新，配合大量行銷等來刺激消費者之購買慾望，使得產品使用年限縮短，消費多樣性等等，消費型態亦不同於以往，造成廢棄物不斷的上升；此種大量消費又刺激產業不斷的創新生產，在此循環之下，人口、產業、各種資源更往都市地區集中，使得自然資源過度開發、能源消耗、非都市土地變更使用之問題更形嚴重，對於空氣污染、廢棄物之增加、水資源及其他自然資源之消耗，對地區及全球之環境之變遷，產生莫大之衝擊，影響到整個環境之永續發展。由於全球環境不斷發生變遷，衝擊到環境永續發展，此議題受到國內外之重視，國際上乃提出「氣候變化綱要公約」、「京都議定書」等協議，以及多項之相關研究，均期望人類的活動能減少對環境之變遷。國內對於全球環境變遷之相關研究頗豐，如國內對於基礎資料調查及溫室氣體減量預測模型之建立（柳忠明、張長義、鍾孫霖、許晃雄、許銘熙、黃宗煌，

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2002；Huang, Li, Lin, Hsu, 2000），可作為提出政策上之建議；亦有許多研究針對全球氣候變遷對國內各種產業，之影響（陳世雄、林經偉、黃瑞彰、劉瑞美，2002；李明安、黃培寧、魏良佑、廖正信、李國添、王凱毅，2004；陳吉仲，2001；葉俊榮、蕭代基、黃榮村，1995；金衡鏕、夏禹九、林登秋、王立志、廖學誠，2000）；但對於何種因素造成全球環境變遷之探討則較為缺乏，因此本子計畫即以探討都市化如何對全球環境產生變遷衝擊，以作為未來政策上之參考。國內外對於都市化對環境影響之文獻相當多，大多認為都市蔓延為都市成長所造成之問題，如擁擠、無止盡的發展、及生態環境的破壞，主要之原因為沒有發展的土地散佈在以發展的地區間之後果(Peiser,1989, 2001；Gillhan, 2002；高珮菁，2002)。Ewing (1997)更指出都市漫延會導致高成本的超額旅次、能源消耗及空氣污染、公共設施及公共服務成本之浪費，以及農地及自然土地之流失，此將影響中心城市的發展及自然成本。由上述之研究可知，大多著重於現象的描述及其對地方影響之問題，但對都市化過程如何產生，以及透過何種路徑影響環境，並未多加著墨。近年來由於全球氣候暖化，都市化所產生之能源消耗與溫室效應關係研究亦引起重視(Parikh and Shukh，1995；Rosenzweig and Solecki，2001， 2004；Pugh，1996；Marcotullio，2001；陳子謙，1998；孫振義，2002；李魁鵬，1999；林立人，1998)，但上述之研究大多以單一都市或地區性之研究，對於都市化過程中如何影響地方、區域及全球環境變遷之探討較為缺乏(Jung Yong et al. 2000)。但面對未來都市不斷增加及擴散，人們如何降低其對自然環境（不論是地方性、區域性、甚至全球性）之衝擊，須對都市化過程中如何影響自然環境之路徑(pathway)須有所了解才能提出因應之對策；因此本子計畫即在探討台灣地區都市地區土地使用與運輸改變及都市蔓延對全球環境變遷之影響。

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(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)的指出，在過去一百年間，地球平均溫度已上升 0.45o C，在其他條件不變下，2030 年時，地球平均溫度將再上升 1o C，至 2100 年時，則又會上升 3o C，此一結果將使兩極冰山解凍，海平面上升，使陸地面積縮小，將危及人類生存空間與生態平衡。（王安民，1998），而台灣地區近幾十年來氣溫亦有上升之現象，以台灣地區七各測站（台北、台中、台南、花蓮、玉山、澎湖、恆春）近五十年之資料顯示，最低溫呈現明顯上升的趨勢（郭怡婷，2004），顯示出台灣氣候確已有暖化現象。因此本研究針對以全球暖化所帶來氣候變遷為主要研究主軸。本子計畫預計進行三年，各年期之主要研究內容為：第一年研究內容：第一年將研究台灣都市化過程中土地使用形態與都市蔓延之過程 (urban Processes)，包括都市人口成長分布、都市土地使用與運輸型態、都市擴張與蔓延現象與成因之探討。本年期主要是探討政府的角色（如產業政策、土地政策、土地使用管制、能源政策、交通政策…等）、市場經濟發展的角色對台灣地區都市化及其所產生環境變遷影響之研究。台灣地區都市化在 1950 年代初期稍快，此與隨政府來台的大陸移民定居於都市有密切之關係，至 1960 年代以後，隨著台灣地區工業化的發展，都市化的速度呈現加快的趨勢（郭大玄，2005）。台灣地區工業化始於 1953 年之進口替代，而在工業化之前，即 1952 年時，台灣都市人口佔全台灣地區總人口的 29.24％，至 2004 年有 78.6％的人口居住在都市中。根據行政院農業委員會統計資料，台灣地區農業用地之水田及旱田之面積呈逐年降低之趨勢，民國四十一年水田及旱田面積分別為 533,643 公頃及 409,769 公頃，至民國九十年分別為 438,974 公頃及 342,457 公頃；而由各縣市統計要覽得知，民國七十八年至民國九十年，農地面積減少最多的縣市分別為高雄市(62.98％)，台中市(45.50％)，台北市(27.50％)。另一方面根據

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內政部之統計資料顯示，都市計劃面積由民國八十一年之 439,475 公頃，增加至 464,997 公頃；更值得注意的是，非都市土地的甲種、乙種、丙種、丁種建築用地之總面積，由民國八十一年的 55,636.93 公頃，至民國九十一年增加為 64,239.78 公頃；而交通用地面積由民國八十一年的 25,583.41 公頃，至民國九十一年增加為 36,606.86 公頃，由此可知，台灣地區非都市土地轉為都市用地十分快速。此種都市蔓延是都市化的自然現象，還是政府政策不完善下之後果？台灣地區都市蔓延的嚴重程度為何？都市蔓延的類型有何特色？對於環境變遷之衝擊性為何？造成台灣都市蔓延的制度性結構及因果機制為何？為了減少都市成長對環境變遷衝擊上，值得研究的重要課題。因此第一年計畫之研究內容為：（一）工業化與都市化之相關理論及研究方法之整理。（二）台灣地區產業政策、都市發展政策及其發展過程之探討，以及政府角色之演變。（三）台灣地區民國六十五年至九十五年間都市化過程之探討（四）台灣地區都市蔓延之影響因素。第二年之研究內容：本研究第一年主要是針對台灣地區都市蔓延與環境之關連性，第二年之主要重點則為都市化後，造成農地、溼地、森林地轉變為住宅、工業、商業及各項公共設施用地，以及都市化後，為了都會區內及都市間之人口通勤、貨物運送等之需求，而大量興建之各種交通建設，此不僅造成都會區內部之農地、溼地等之轉用，更使得都市偏遠地區之農地、濕地、森林地之轉用流失，都市蔓延的發展方式，不僅侵蝕了珍貴的土地資源，同時也在消耗大量能源，產生污染(Camagni、Gibelli and Rigamonti, 2002)，因此本研究第二年之重點在於探討都市蔓延所產生之土地轉用對於自然環

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境以及交通旅次增加對環境、能源增加所產生之衝擊。

都市蔓延造成非都市用地變更，不僅使得不透水層覆蓋面增加產生，造成氣溫之上升，更由於產業用地之增加，造成二氧化碳排放之增加，交通用地之增加更造成空氣污染之問題，根據亞洲都市地區之調查，都市內之空氣污染，有 50％來自於各種交通工具(motorized transport) (Barter, 2005)，這些空氣污染，對人體健康有很大之影響，更是對生態體系、全球暖化有著巨大之影響。所謂都市化係指人口與產業聚集於小面積之土地上（O’Sulvian, 2005），隨著都市蔓延，都市化影響空間之層面，逐漸由都市內部空間結構逐漸向都市外圍地區擴張，使得中心都市土地使用強度仍屬密集使用形態，外圍地區之土地使用亦呈現增加之趨勢。此種；分散式之都市土地使用，使得消耗能源成本增加，這些分散式之發展，不僅造成土地資源的破碎，更造成人類活動分散，因而產生交通運輸之問題，由於各種活動之分散，私有小客車之旅次逐漸取代大眾運輸之旅次，而小客車所消耗之能源，大約是同等距離火車的兩倍。雖然小客車確實帶給人們更大的便利性，但同時也產生下列幾項問題：（王國權，2005） 1. 工作旅次的增加及旅行距離的增長，造成地區性之空氣及噪音之污染也隨之增加。 2. 由於住宅之支出遠高過於通勤成本，因此造成住宅區位不斷我外擴張，使得對小客車之依賴不斷的提升，對政府之運輸政策形成挑戰。 3. 小客車旅次之增加，不僅是環境議題，同時也牽涉到社會議題，如交通事故發生率、化石燃料消耗量激增等問題。 Zhang(2001)曾以芝加哥為例，將都市蔓延地區劃為四個主要交通分區，以探討各個分區旅運行為及其問題，結果發現任何一個交通分區在大眾運輸方面之關連性均相當低，大多仰賴小客車為其通勤之主要交通工

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具，這也使得大眾運輸系統之使用率及總效率均降低，不僅在交通運輸方面消耗都市能源，同時也使得政府的交通運輸政策受到影響，不僅要增設停車空間，也必須開闢郊區之道路，規劃新的大眾運輸路線，使得政府部門之交通預算不斷之上升。此外，由於都市不斷往外蔓延，使得原有之公共設施不敷使用，政府部門必須不斷增設公共設施已因應都市發展之需求，此舉不僅增加政府之預算，更增加了都市能源之消耗（王國權，2005）。根據 Steemers(2003) 之研究發現，愈集中發展的都市，其所消耗的能源遠較分散發展的都市降低許多，尤其在交通部門最為明顯，如美國各大都市每單位平均在交通方面所耗的能源大約是香港的 3.6 倍(Newman & Kenworthy, 1998)。但總都市能源消耗中，交通部門所消耗的能源，卻不是最大之比例，而是為維持都市內建築物營運所消耗的能源，如電力、空調等所消耗之能源，以英國為例，其所消耗之能源甚至為交通部門之兩倍(Newman & Kenworthy, 1998)，而都市中建築物之密度影響著微氣候，進而影響建築物內部空調使用之頻率，二者互為因果，不斷的惡性循環，對環境惡化，造成更不利之影響。

因此都市蔓延不僅牽涉到土地使用之變遷、交通通勤旅次之改變所產生之空氣污染，亦影響到能源之消耗；Sadownik and Jaccard (2001) 利用CEM(Community energy management)探討中國大陸都市的能源使用管理

策略，首先以空氣中的CO2、NOx、SO2為主，以每單位的廢氣需要消耗多少能

源來計算出都市中能源的消耗。Bose and Anaadalingam (1966)以多目標方程式，並且以AHP(Analytical Hierarchy Process)取的權重，將都市中的各種活動分門別類並加以簡化，架構出都市中的各種能源使用系統 REM(Reference Energy System)，結果發現，減少都市能源的使用，除了讓都市得以永續性之外，對於環境議題上也有相當的幫助，該研究顯示，只要每減少 10%的都市能源使用，將會減少 33%的鉛、24%的CO、17%的SPM、

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12%的SO2、10%的NOx及 10%的CO2，進而提高了都市中的環境品質。這些研究

均顯示著都市的蔓延，所產生之能源消耗之增加，將對環境品質產生不利之影響，進而影響到氣候之變遷。

對於此種都市蔓延所產生之環境衝擊，許多研究提出造成開發者付費之補償措施，如 Baumol and Oates (1992)以皮古稅(Pigouvian taxes)之觀念，對污染者課一定程度之稅額，使其稅額剛好等於在效率產出水準時造成之邊際損失。Gerking and Stanley (1992) 提出以「願付價格」 (willinness-to-pay) 之方式來計算出開發者行為造成環境衝擊所需補償之價格，此方法是以問卷之方式來調查由開發者提出自願且合理的補償金額。此兩種方式均採用外部成本內部化之觀念，以減少污染源之產生，但由於缺乏完整之資訊下，如何計算稅基，以及開發者本身缺乏一客觀評斷標準時，往往會低估開發行為所產生之衝擊，無法真正達到外部成本內部化之功能。 Kahn (1999)以環境衝擊為出發點，來計算都市蔓延所產生之旅行時間、旅行里程數、家戶消費能源等計算出氣候暖化、空氣污染、農地濕地流失、開放空間減少、水質改變等之環境影響衝擊，再由每一家戶單位消耗的資源來轉為金錢計算，漸漸已有以環境資源消耗量來計算使用者所必須補償的價格觀念，使得在計算環境衝擊時，由一客觀的評斷指標，亦讓開發者對於造成都市蔓延所帶來之環境衝擊，有更多元的思考面向。國內過去對於都市蔓延或交通通勤旅次之增加對環境之影響，往往偏向於單一因素之影響，如都市蔓延而使得農地變更對生態體系之影響（陳明建，1991、劉小蘭，1996、葉佳宗，1998、陳俐伶，1999）；都市化所產生之能源消耗與溫室效應之關係（陳子謙，1998、孫振義，2002、李魁鵬， 1999、林立人，1998）。但都市整體發展對環境整體之影響較為缺乏，因此

本研究將以 Kahn(1999)及 Bose and Anaadalingam(1996)之觀念，將都市蔓延所產生之土地使用變遷、交通旅次增加、都市能源耗損等綜合考量，

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以討論都市蔓延及交通型態改變對環境變遷之影響，因此第二年之重點為台灣都市及其外圍土地轉用過程、運輸型態之改變對生物物理過程 (biophysical processes)之影響：即都市發展過程中，產生之氣候變遷對台灣地區生態系統、水文循環、生物多樣性之衝擊。根據第一年研究所得出之都市化與氣候變遷關係之元素，應用生態經濟學及能值分析探討都市化對對生物物理系統之影響。因此第二年之研究內容包括：（一）探討台灣地區都市及其外圍土地（包括農地、溼地、森林地等）轉用及運輸型態改變對能源消耗、空氣污染等之影響。（二）台灣地區都市化過程中，能源消耗、環境汙染…..等變遷之探討。（三）台灣地區都市地區氣候變遷（包括溫度、降雨量…..等）之探討。（四）以台北都會區為例，探討都市蔓延與氣溫變化之關係。一、研究動機在 1950~1960 年代的美國，經歷了第二次世界大戰後，經濟開始蓬勃發展，以及政策上的郊區住宅貸款的鼓勵，加上都市內部環境老舊髒亂、交通工具的進步，促使許多原本居住在都市的人們因為郊區有比市中心便宜的土地、對郊區環境的嚮往……等原因造成許多人移往郊區居住生活。如此造成郊區的發展，使都市逐漸向外圍地區擴大，蔓延出去到更遠的地方，成為一大都會地區，也就是所謂的都市擴張或都市蔓延。「蔓延」一詞最早出現在說明美國 1960 年代都市發展的郊區化形式，Clawson（1960）、

Gottmann（1961）、Harvey and Clark（1965）等學者強調「蔓延（Sprawl）」

或「大城市化（Megalopolitanisation）」的空間延伸過程之概念（朱文彬，

1994）。

而這種都市蔓延的發展，一般的特徵是低密度的、雜亂的郊區蛙躍發展模式，雖然對人們生活有一些好處，但在都市發展深入鄉村地帶後，對

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濟、政治、社會、環境、交通等各項因素的支持下所形成，這種從人性角度出發的土地開發形態，時常忽略了自然環境的重要性，直到此種土地開發形態產生強大的負面影響，決策者、規劃者、民眾、學者…等相關人士才重視到自然環境的重要性。在國外，研究指出都市蔓延的影響，諸如交通堵塞、空氣污染、負擔的起的住宅缺乏（Shatzkin, 2004）、地景功能的改變（Antrop, 2004）、

食物價格上升（Li and Yeh, 2004）、環境汙染（如地下水、金屬污染、廢

物污染）…等在自然環境、政府財政、社會環境、交通運輸方面皆有影響（高佩菁，2002）。但也有一些正面的影響在人類生活環境及身心健康方面（如環境舒適）。在氣候暖化方面，以全球的尺度，氣候學的研究指出地表氣溫自 1860 年上升了 0.3-0.6℃(在北半球為 0.5-0.7℃)(Jones et al., 1999)。 Lamptey et al.（2005）認為會造成如此原因是人類活動所造成的，人類影響氣候透過溫室氣體和浮質在大氣組成，而且也透過土地使用/土地覆蓋的改變影響氣候。聯合國世界氣象組織（WMO）和環境規劃署（UNCP）共同成立的「政府間氣候變遷專門委員會（Intergovernmental Panel on Climate

Change, IPCC）」於 2007 年 2 月 7 日在法國發佈 IPCC 第四次評估報告，報

告摘要即指出，全球暖化可能主要是人類活動所造成。並且也提出人類活動所產生溫室氣體以二氧化碳為主。大氣中的二氧化碳濃度從工業革命前的 280ppm 增加到 2005 年的 379ppm。大氣二氧化碳濃度增加的主要來源為化石燃料的使用。其次是土地利用的改變。都市蔓延的生活型態通常是以汽車為主的交通型態，以及低密度大面積的房屋，沿著高速公路的發展…等，這些型態的特點是消耗大量能源，造成更多污染的產生。而這種發展型態逐漸演變成近年來全球環境變遷的後果，尤其影響在全球氣候暖化方面，全球的氣溫不斷的上升，使得南北極冰層的減少，以及其他各種天災的發生。當世界各國逐漸重視到環境變遷所造成的危害後，都強調永續發展的觀念。綜觀世界各國永續發展的觀念，最早由聯合國於 1972 年發表「人類宣言」，除宣示人類共同建立一個健康的生態環境之重要性，並督促工業化國家和開發中國家攜手規劃未來地球發展藍圖。1983 年聯合國第 38 屆大會

上通過成立「世界環境與發展委員會」（World Commission on Environment

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共同的未來（Our Common Future）』報告，並提出「永續發展（Sustainable

Development）」的概念，其談論到永續發展為「強調在滿足當前需要的前

提下，人類對環境的需求，應建立在不致危及下一代生活需求之權利的基

礎上」。之後的 1992 年巴西里約召開地球高峰會議（Earth Summit）通過

的 21 世紀議程（Agenda 21）、1997 年的京都議定書（Kyoto Protocol）等，

均強調自然環境的重要性，目的在二氧化碳減量以及再生能源的使用。此種觀念應用在都市發展的領域上，學者近年來越趨向於緊密都市的發展模式，以保護都市外圍1 土地的不受破壞。在台灣，由於追求經濟發展為主的情況下，市中心房地價的高漲，以及建商紛紛向都市外圍、郊區興建房屋，人們負擔不起高價住宅，紛紛往都市外圍遷移，再加上鄉村都市人口外移的嚴重等因素，使得都市有擴大現象。政府大量興建快速道路及高速公路，造成了台灣都市有逐漸向外延伸的趨勢，似乎是符合都市蔓延的發展型態。土地使用方面，農業土地與綠地大量的變更成建築用地或是違法使用，破壞地景與自然生態，如此將造成嚴重的環境變遷，氣候暖化的發生。在現今有許多學者提倡的緊密發展型態，也越來越受重視，是起因於都市蔓延對自然環境和社會環境等所造成的嚴重的影響。然而，都市蔓延發展在台灣已是不可抹滅的事實，此種發展型態也是經過一段長時間而形成，其對自然造成的影響也不是立即可以解決的，唯有在了解形成此種都市發展型態的成因以及所造成的影響，才可提出相對應的解決對策，使我們生存的環境可以永續的生存下去。二、研究目的基於上述的動機，本研究有以下目的： z 各國都市蔓延對氣候暖化的影響 z 探討台北都會區氣候暖化情形 z 實證分析都市蔓延影響氣候暖化結果第二節研究範圍與研究方法 1 都市外圍地區位於都市與鄉村之間的過渡區域，同時存在都市和鄉村的活動，並且隨著都市發展，都市外圍地區將隨之向外移動（Douglas, 2006）。

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一、研究範圍（一）空間範圍本研究空間範圍主要為台北都會區，包含台北市與台北縣，資料分為年平均氣溫資料與都市蔓延指標二部分。 1. 氣溫資料在年平均氣溫資料方面，因為使用地理資訊系統（GIS）內插法處理，為求得到各地氣溫之準確度，氣溫資料包括台北市、台北縣、基隆市、桃園縣、新竹縣等地區，氣溫資料來自中央氣象局氣象測站 44 處，以及行政院環境保護署空氣品質測站 26 站，取其中之氣溫資料。其測站位置2 如下圖 1-1。 2. 都市蔓延指標本研究都市蔓延指標在敘述統計之分析部分包括台灣地區，然而實證範圍僅包括台北都會區的各鄉鎮市區為主。圖 1-1 研究範圍測站分布圖資料來源：中央氣象局、行政院環境保護署本研究繪製（二）時間範圍 2_{氣溫測站僅取 1996、2001、2006 三年的資料，而此 10 年之測站有所增加，所以這三個} 年度的測站總數不相同，1996 年有 54 個測站、2001 年增加到 68 個測站、2006 年增加到 70 個測站。圖示部分僅列出 2006 年測站。

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本研究之時間範圍在敘述統計之分析部分是以 1990~2006 年（視資料之最後統計年）3 的資料進行分析；實證研究部分則以 1996、2001、2006 年三年的資料進行分析。二、研究方法（一）地理資訊系統（GIS） 1. 內插法（interpolation）利用地理資訊系統中的內插法來計算出台北都會區各地氣溫選 3 個時間點觀察其表現情形，再描繪出擴散分布圖，判斷此 3 年分布圖所表示的擴散方向是否與都市蔓延之方向有關。 2. 空間自相關分析（Spatial Autocorrelation）利用空間自相關分析各村里人口數的空間自相關程度（Moran’s I），呈現聚集或是分散的現象。

3. Cluster and Outlier Analysis（Anselin Local Moran’s I）計算每個地物與其他周圍地物間的相似程度的指數，若分析為正值，則此地物與周圍地物相似；若分析為負值，則此地物與周圍地物不相似。由此可以分析人口資料之空間聚集情形。

4. 熱點分析（Hot Spot Analysis）

熱點分析可以分析出由 Local Moran’s I 所計算出之聚集為熱

區（hot spot）或是冷區（cold spot），以人口聚集來說，熱區就是

人口多的聚集區域，冷區即為人口少之聚集區域。（二）統計分析方法本研究結合橫斷面資料型態與時間序列之資料型態，所以採用長期追蹤資料（panel data）之分析方法探討台北都會區年平均氣溫變化是否與都市化指標（如人口數、耕地面積、都市計畫工業區面積、都市計畫公共設施用地面積等）呈現相關及其影響程度為何。 3 因為各項資料統計最後年度的不一致，有些資料只能取得到 2005 年，有些資料取得到 2006 年。

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第二章文獻回顧第一節都市蔓延與都市化、都市擴張之意涵與整合都市化、都市蔓延與都市擴張皆是都市發展的過程之ㄧ，都市化是因為人口的聚集而發生的現象；都市蔓延則是因為人口聚集後，市中心衰退、或就業的外移、交通工具的發達……等所產生的現象，使人民往郊區移動，造成都市外圍地區的都市化的結果；而都市擴張即是由於人口不斷的增加，都市邊界則會繼續向外擴充的都市發展的過程。高佩菁（2002）認為人口從鄉村遷移至都市為都市化過程；而人口從都市移動到郊區，為郊區化的過程，此時都市蔓延開始發生，其特色為缺乏計畫指導、散亂、不連續的擴張；相較於都市擴張則是都市發展過程中，有秩序、連續的發展。王國權（2005）卻認為以各國地理環境與社會經濟條件的不同，都市蔓延的定義會有所差異，在台灣因為地狹人稠，在空間上不易看出都市蔓延的蛙躍發展特徵，而隨著都市成長及社會進步，交通旅次的增加是必然的，以及台灣土地使用的控管不夠完善，因此台灣的都市成長，可以認為是都市擴張甚至是都市蔓延的結果。也有學者把都市蔓延、都市化、都市擴張相互影響而提出的解釋，指出都市蔓延為都市擴張發展的一個過程或是人口成長形成的都市化現象（Sudhira et al., 2004; 許珮漩，2007）。綜上所述，本研究認為都市蔓延屬於都市發展較為負面之發展型態，而都市擴張與都市化都可認為是都市拓展其空間範圍之現象。因此本研究認為都市蔓延、都市化、都市擴張這三個詞語可以統稱為一種都市發展所產生的現象－即人口不斷的向都市外圍移動而造成都市的範圍持續向外延伸所形成的一種現象。此現象可能會使都市外圍的動態地景持續的在改變，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而影響在全球暖化的問題上。因此本研究以下將此現象皆認為「都市蔓延」現象，此即是本研究所討論的重點。第二節都市蔓延對自然資源的影響

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有許多國內外學者研究都市蔓延所產生的影響，不論是對自然環境、生態系統、社會、經濟、土地使用等各種面向上大多是對於其負面影響的討論，然而也有部分學者（如 Boyce、Ohls and Pines、Peiser 等）持相反的意見，不認為都市蔓延一定只有負面的影響。本研究僅回顧都市蔓延影響在土地相關的自然生態與土地使用方面：一、自然生態面都市蔓延一般最為被廣為人知的影響就是對自然生態的影響，尤其在現今倡導永續發展的社會，政府、地方、學者均強調環境保護的重要，都市蔓延在自然生態面的負面影響整理如下：（一）自然綠地的消失由於都市化的形成，原本為綠地地區被混凝土、瀝青、以及各種物質所形成的都市形態所覆蓋，使綠地面積減少。都市長期最嚴重的問題是主要農地的減少。依據 Nebel and Wright（1998）所述，世界上有 65%的土地是沙漠，荒地或高山，其中沒有一種可以耕作，另外 24%的土地為邊界土地，它們過度乾燥或潮濕，只有 11%的土地是主要的耕地。耕地的減少是全球都有的現象，所以各國家都沒有多餘的土地可以浪費。然而在現代化與工業化的過程中有許多的農地被拿來開發使用，而有限的農地也因為侵蝕和鹽化使得灌溉的土地更少了，這種浪費農地拿來開發的行為，對於任何國家而言都是不負責任的行為。高佩菁（2002）研究台中都會區擴張過程指出，都會區核心區、邊緣圈及郊區圈之農地快速的流失。另外從都市發展用地之開闢率來看，在農地高度流失地區其住宅、商業及工業用地之開闢率皆未達 80%，顯示都市計畫範圍內之發展用地並未有效利用，而是將地價較便宜之農地，變成都市化使用。張誌安（2005）分析台灣鄉村的蔓延，發現自 1976-2001 年之間，全國耕地少掉 38,706 公頃，減少了 4.36%，且全台縣市都呈減少的趨勢，僅有嘉義、花蓮、南投的耕地有在成長；以都會區的範圍來看，全部都會區減少的耕地面積至少都有 10%，而耕地流失最嚴重的三個行政區為高雄市、台中市、台北市，剛好是北、中、南三大都會區的中心都市，推斷耕地減少的速度應與該地都市化的程度有一定的關係。（二）空氣污染

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有數據指出在都市地區的空氣污染汽車排放占80%（Nebel and Wright, 1998）。可見都市蔓延使用大量的汽車對空氣污染的危害。並且都市地區散發全部人為的碳在78%~97%之間，其中60%是由大眾運輸和建築物而來，其餘是從產業而來。這些散佈瀰漫著整個大氣之中超過3~4個月的時間，但卻只是由一小地區產生（O’Meara, 1999）。其容易造成溫室效應的產生以及臭氧的枯竭，和各種空氣污染問題。（三）水源污染和洪水氾濫的增加

Nebel and Wright（1998）表示所有公路、停車地區和其他有道路與都市擴張有關的地區導致排出的廢物實質的增加。甚至水泥石油道路的舖設，改變了溪流以及分水嶺的樣貌（高佩菁，2002），也妨害草地與雨水的吸收。而這些影響的結果可能會增加河川的氾濫、河流的侵蝕和減少水量。（四）能源消耗都市蔓延的通勤使用大量交通工具，其中以汽車為最多。Friedman （2004）指出在社區層級，運輸工具佔所有能源使用的 40~50%，居住的建築物使用另外 20~30%，因此幾乎 80%的能源都是由都市所使用。且由於依賴車子的生活方式，也就必須負擔對資源需求的增加。從 1945 年到 1980 年，美國石油的消耗是人口成長的四倍。此外，市郊地區的房子比城市的房子在暖氣與冷氣多耗損 1.5 或 2 倍的能源

（Nebel and Wright, 1998）。所以說都市蔓延與能源消耗是存在正向

的關係。

（五）動植物的減少

Nebel and Wright（1998）也提出無數的都市公園因公路開發而消失。當自然環境因開發而遭受破壞時，許多野生動物也因此死亡。此外，有些種類的生物需要完全未開發的地區才能生存。所以，今日更多的野生動物被交通工具殺死的比獵人打死的還多。Robinson et al. （2005）以實證資料，發現西雅圖地區蔓延確實造成郊區的動、植物的種類及其數量的減少。二、土地使用面

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（一）交通問題陳明竺（1992）與 Sierra club（1998）皆提出由於都市蔓延居住與工作、娛樂、購物的分開，增加大量的通勤需要會造成通勤旅次增加，造成交通擁擠的問題；而在高佩菁（2002）則提出的由於高速公路的建設及汽車的普遍使用，使都市沿著公路向外擴張。又聯邦政府每年花費龐大費用建造高速公路，企圖改善交通擁擠問題，然而又增加了交通工具的使用，以及都市繼續的向外蔓延，產生更大的交通量，如此反覆的循環，更加深交通的惡化。（二）地景功能改變從 1960 到 1990 年，美國都市人口密度減少超過 30%，而都市人口增加 50%（US Census Bureau, 1993）。原本鄉村地區的土地提供人們從事農業、新鮮空氣、美麗風景、動植物生活的功能，因為都市蔓延而使鄉村地區逐漸變成都市化地區，其地景也從原本鄉村田野景觀逐漸成為水泥磚牆的大樓所覆蓋；而都市中心地區也由於髒亂擁擠、衰敗消退，人們都移往郊區，變成人煙稀少的地區。換句話說，都市蔓延造成許多地景生態和作用的改變，導致空間結構和型態的改變。地景的改變，時常可以從都市土地的面積增加而自然的農業土地和綠地面積的減少中發現（Antrop, 2000）。但是都市化的地區並不代表就是充滿著水泥磚牆的大樓和道路完全覆蓋，仍然有些許部分是綠色地帶，並且持續著生態系統的功能，只是，其功能和形式變的比較困難（Svirejeva-Hopkins, 2004）。在都市蔓延的過程中，農地或綠地可能是以散布、不連續的形態呈現，如此造農地和綠地不能充分發揮其功能，例如農地總產量下降、農地違法轉用、期待未來價值而閒置不用、涵養水源、淨化空氣等效果消失。由上述可知，都市持續的蔓延發展，逐漸擴展到鄉村的範圍，使鄉村與都市分界模糊，鄉村逐漸有著都市的功能，因而與原本的地景自然環境、歷史、甚至是文化產生對立的情況。此現象是隨著社會、環境的改變下產生的都市蔓延所造成的，會逐漸的吞噬掉鄉村原本的自然風貌，並且造成許多在自然和社會方面的問題。然而重視此種地景改變的人仍在少數，多數人都是嚮往擁有都市般的生活情景，忽視了鄉村原有的特殊地景。

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（三）農地轉用問題農地轉用問題甚為嚴重，因為居住都市外圍的居民期望其土地可以得到更佳收益，而將農地作為其他使用，也由於原本在市中心的工廠或其他產業因為市中心的地租過高，無法負擔，而期望在離都市外圍的地區尋求便宜地租的地點，因此在市場機制下，兩者有供需的關係，因而造成農地違法轉用的問題。如此未經管理的工廠設置和優良農地的喪失，會對自然環境造成莫大的傷害。（四）都市空間的改變除了市中心的衰敗之外，人們的居住空間也有很大的改變，遠離市中心的人們在都市郊區擁有較大面積的房屋，造成低密度住宅的大量產生，並且都市發展是沿著交通運輸廊道和機場的周圍發展（Antrop,

2000）。美國農業部農經資訊（2002）（USDA Economic Research Service）

發現幾乎最近建造的住宅都位在都市外圍或郊區，結果是增加消費農業土地和開放空間。過去 20 年，新的獨棟住宅（single family）的住宅面積上升 2 倍。都市蔓延是一個都市形態動態化的過程，它是慢慢的、逐漸的影響我們生活的地區，一旦蔓延的影響造成，不論是在自然或是人文方面，不但是會造成許多災害，若要回復原狀也是相當困難的。都市蔓延除了上述的負面影響外，有些學者對於都市蔓延抱持不只有負面的影響，也許在長期來看，對都市經濟的成長是有幫助的。 Boyce（1963）認為都市蔓延是為未來發展預留了彈性，特別是在不確定和不完整的知識體系中。

Ohls and Pines（1975）以生活空間（Living Space）和可及性權衡（Trade-off）的考慮下，以簡單的動態觀念對資源（住宅單元）分配。發現蛙躍的土地發展，是由於人們偏好低密度或低住宅成本，使得都市外圍地區發展了低密度住宅，就長期而言可能產生更有效率的都市形式。 Peiser（1989）整理 Ottensmann（1977）、Schmid（1968）以及 Ohls and Pines（1975）的觀點，認為以長期來看，不連續的發展所保留下來的空地可以提供未來更密集的發展，使都市發展更加緊密。

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Glaeser and Kahn（2001）認為畢竟人們喜歡大房子、大庭苑、接近舒適、方便的購物中心，和其他蔓延的特徵。且已有經驗上的證據指出美國就業的離心化的原因是對於郊區舒適的消費需求。第三節都市蔓延與氣候暖化過去各國皆重視經濟發展的資本主義時代，土地視為一項生產因素，經由土地之生產過程而產生許多利益，且由於人口的增加與聚集，使得都市快速的成長，進而有大量的土地開發。Svirejeva-Hopkins（2004）認

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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。

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環境與自然生態的保護。布蘭德世界環境與發展委員會（The Bruntland

World Commission on Environmental and Development）（1987）發現許

多嚴重的環境問題是起因於快速的都市成長。現代化的都市和都市郊區忍受更多受污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）。在前一節敘述都市蔓延的一般影響之後，發現與環境問題相關的都市蔓延問題多在自然生態面、土地使用面的影響。然而都市蔓延尤以土地使用變遷對自然環境的喪失或破壞會造成相當嚴重的後果，如各種氣候變遷、空氣污染、熱島效應、綠地喪失、物種消失……等，且易形成惡性循環─都市繼續蔓延。因此，本研究將著重探討當前都市發展所面臨之重要課題─氣候暖化，即都市蔓延的負面影響與氣候暖化之關係為何。以下將針對都市蔓延與氣候暖化的相關研究整理之：一、都市熱島效應4 Yamashita(1996)認為都市氣候，特別是熱島現象，已經變成都是人類環境和全球氣候變遷的重要觀點，因為越來越多人們住在以開發或開發中國家的都市地區。所以都市熱島效應會造成氣溫增溫的現象，在部分人口集中的區域會較為顯著。尤其在台北都會區之熱島效應大於台灣中、小型之都市，且密集的商業區容易成為都市熱島的中心（林憲德等人，2001）。孫振義和林憲德（2006）研究台南 14 個鄉鎮市也發現，在城鎮中心，或是重要的交通、經濟、文教，與行政中心也會形成都市熱島。陳昭銘和汪鳳如（2000）的研究計算台灣地區都會區測站之暖化趨勢約 44%應與都市熱島效應有關。鄭祚芳等人（2007）也證實熱島效應是導致北京各地氣候變暖的主要原因，佔總增暖比重的 47.5%~61.2%。因此在都市蔓延的情況下，人口往都市外圍移動，似乎會擴大都市熱島之範圍。 4_{由於都市中大量的人工發熱、建築物、道路的高蓄熱體、綠地稀少等因素，造成都市的} 高溫化。因此，溫暖化的都市在周遭低溫郊區的背景襯托下，有如一座發熱般的島嶼，這

種現象在氣象學上稱之為「都市熱島(urban heat island)」。都市熱島所產生的效應之一，

是當天氣晴朗、平靜，以及夜間逆溫層存在時，都市熱島將形成嚴重的空氣污染問題之塵罩現象（林憲德，1994）。

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國內相關文獻多對於人口規模與都市熱島的研究，發現綠地（或綠覆率）與緩和都市熱島有明顯之相關性。在國內都市熱島之研究多注重於測量工具所得到之溫度比較，以及分析影響都市熱島溫度的因素。或是都市內部各種土地使用形態與都市熱島強度5 差的關係，國外文獻方面，Karl et al.（1988）的研究也與國內相一致，提出都市熱島強度通常隨城市人口數的增加而增強，其所導致的暖化現象則在 10 萬以上人口的城市較為顯著。Yamashita(1996)研究日本東京都會區都市熱島現象在晴天時熱島強度可以高達 5℃；Kim and Baik（2004）研究韓國六大城市的熱島強度，在首爾為最高，每日平均最大熱島強度為 3.34℃。可以見得不論國內外的都市，都存在著都市熱島效應之問題。以下分別就國內外研究所提出之影響都市熱島的正、負相關因子與所提出的改善都市熱島之方法做一整理說明：（一）與都市熱島現象呈現正相關之因子人口數、樓地板面積（林立人，2000）、人工物土地（林憲德等人， 2001）、建築物之分布、都市開發面積、公共設施用地，住商混合用地（鄭婉純，2004）與都市氣溫分布呈現正相關。尤其鄭婉純（2004）指出公共設施用地與都市氣溫間之正相關性以及影響力均較其他土地使用類型為高；林憲德等人（2005）研究指出人口數若達到 23,000 人，都市熱島強度會上升 1℃；若人口數達到 10 萬人以上，則都市熱島強度會上升 2 ℃。（二）與都市熱島之氣溫上升呈現負相關之因子綠地（Mehmet et al., 1995；林立人，2000；林憲德，2001；鄭婉純，2004；李洋毅，2006）被認為是最顯著的負相關因子，因為綠地的降低都市氣溫的功能；鄭婉純（2004）研究結果發現台中市低度開發之工業用地對都市氣溫之影響為負相關性。（三）緩和都市熱島之建議方式上述許多研究也提出一些改善都市熱島的方式，如林憲德等人 5_{為計算「都市熱島效應」嚴重程度，通常以都市與郊區溫度差之值}Δ_Tu−_r_{作為評估，}

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（2001）認為人口密度（或都市計畫人口）、建蔽率、容積率、綠覆率、水域密度的調整或變化可以降低都市熱島的程度。孫振義、林憲德（2006）的研究更具體的說明有效利用已開發土地、停止無限制的擴張，保留農田區域的比例，將有效減緩都市熱島之惡化。Yamashita（1996）也表示考量都市與人類環境，應用在都市計畫和都市再發展可以緩和都市熱島現象。二、都市化所形成之氣候暖化分析都市熱島效應的分析是屬於短暫時間的氣溫量測，並且以都市中心與郊區作為對照來比較，計算測量當時二地氣溫的差距，以作為都市熱島效應判斷的基礎。然而都市不是短暫存在的，在都市的環境變遷上雖有都市熱島效應的問題，但是都市長期以來氣溫之變化也是判斷都市氣候暖化造成影響的依據，也是許多文獻討論的方向之一。（一）各國都市化對長期氣溫之影響都市長期以來不斷的發展，不論是小都市成長為大都市，大都市形成都會區等都市化過程，以及當前都市蔓延型態的發展，對長期氣溫的變化會造成一定的影響。以下針對台灣與其他國家對於都市氣候暖化之的研究做一回顧。 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，結論平均溫度大約 1℃/100 年的增加趨勢。他認為賽普勒斯長期的溫度上升是因為在大氣中溫室氣體的改變所導致，更進一步的說，這些改變的部份可能是由於賽普勒斯都市化增加導致地方土地使用改變所造成的。 Sami et al.（1997）研究科威特（Kuwait）之氣溫變化，發現自 1972 年之後氣溫增加 0.03℃-0.08℃yr-1，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。

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，

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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需要被注意。 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（秋風嶺）地區在過去的 30 年間，溫度受都市化的影響只增加 0.44~0.86℃之間。 Lamptey et al.（2005）使用PSU/NCAR MM56 從 1990 年模擬 5 年美國東北部農業土地覆蓋和都市土地覆蓋的氣候敏感性。結果發現在冬天和夏天都市化影響都市地區附近地表的氣溫增加超過 1K7 。張井勇和董文杰（2007）研究近 10 幾年來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平均溫度 0.12℃/10 年；以及增加地表最低溫度 0.2℃/10 年，和增加地表最高溫度 0.03℃/10 年。徐森雄等人（2007）研究台中與彭佳嶼兩氣象站之 1949~2005 年平均氣溫資料，分析其差異，藉以瞭解台中市於都市化發展過程中，各項因素與氣溫變化之關係。結果台中市自 1949~2005 年之年平均氣溫上升率為 0.005℃Yr -1，但如僅就 1983 年以後來看台中市之年平均氣溫上升率達 0.036℃Yr -1。推測至 2050 年台中市之年平均氣溫為 25.0℃。並且也提出這氣溫上升遠低於台北自 1980~1991 年之年平均氣溫上升率 0.09℃Yr-1。（二）影響都市暖化之相關因素在台灣的研究方面，Wu (1994)以統計分析看出台灣地區氣溫全年有上升趨勢。此乃台灣近年來工商業急速發展，人口增加，建築物型態改變，交通運輸量激增等所致。徐森雄、唐琦（1994）與徐森雄等人（2007）分別研究台北與台中的都市溫度變化，發現用電量、道路面積、機動車輛數、人口密度的增加與氣溫升高有明顯正相關，而水田面積則呈現負相關。 Philandras et al.（1999）研究利用雅典國家天文台之氣溫資料，發現雅典建築物的增加以及 1970 年之後人口、汽車數量的快速增加，配 6

The Pennsylvania State University/National Center for Atmospheric Research Mesoscale Model (MM5)

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合降雨量的減少，都會使都市氣溫上升。

Quereda Sala et al.（2000）分別觀察 1870~1996 年西班牙近地中海地區氣溫測站的氣溫資料，以及 1940~1996 年鄉村地區 27 個氣溫測站的氣溫資料，並與前一資料做比較。研究結果在指出二十世紀的後 50 年，都市發展和人類工業會對區域溫度有 0.57℃的影響，這觀察的結果會增加都市成長的包袱。

Kalnay and Cai（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，但是很難分離這兩個影響程度，因為他們都是增加每日的平均地表溫度。 Chung et al.（2004）研究首爾 29 年的氣溫資料，發現首爾每年平均溫度上升 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。任學慧、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、「三污8 」排放量劇增等現象，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、城市化水平、產業結構和下墊面9 的性質改變是在都市化過程中影響氣溫的主導因子。鄭祚芳等人（2007）對北京與其它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、污水排放量、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，相關係數介於 0.441~0.653 之間，其中與戶籍人口之間的相關性最強，表示城市人口的變動對氣溫的影響最明顯，也表示城市化程度愈高的區域，氣溫對城市化過程愈敏感。以上各文獻有些有提及到土地政策及都市規劃的重要性，若政策或規劃出了問題，尤其是人口和公共設施配置的方面，對都市氣溫的影響很大，也就代表若在都市化的情形下，人口成長若控制的不佳，或是公共設施（尤其是綠地）的規模或配置不適當，反而會使都市熱島惡化，可能會造成都市蔓延的惡性循環。因此在土地規劃方面如何保護都市周圍的綠地 8_{三污為固體、氣體、液體污染，如廢水、廢氣、廢渣。} 9 包圍在地球外部的一層氣體總稱為大氣或大氣圈。大氣圈以地球的水陸表面為其下界，稱為大氣層的下墊面，包括地面、水面、植被、沙漠等。

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以及土地和空間如何做適當的配置便是非常重要的課題。三、都市的溫室效應與空氣污染溫室效應為各國在對於氣候暖化、環境變遷主要的元兇，因為都市使用各種能源、破壞自然生態，皆會對於都市以及其週遭的環境造成影響，空氣污染也是都市嚴重的環境惡化問題之一，尤其蔓延式的土地開發方式尤其對能源的消耗甚大，如此會產生更多的溫室氣體及污染的空氣，當大量的溫室氣體進入大氣中即造成氣候改變和全球暖化10 。Casperson et al.(2000)指出蔓延可能次要的摧毀森林在碳的隔離和增加化石燃料的消費來溫暖較大的房子以及通勤造成的氣候改變。一般所知溫室效應是大氣中二氧化碳（CO2）、臭氧（O3）、甲烷（CH4）、氟氯碳化物（CFCs）、氧化亞氮（N2O）及一氧化碳（CO）等微量氣體之急速增加而引發的。其中二氧化碳為最重要之溫室效應氣體，地球上溫度上升有 50%是由二氧化碳而來，其他甲烷、氧化亞氮、臭氧和氟氯碳化物為另外 50% (楊盛行，1995)。二氧化碳相較於其他溫室氣體，每單位二氧化碳造成的溫室效應並不高，不過二氧化碳在大氣中的含量遠大於其他溫室氣體。以全球而言，二氧化碳含量就佔了所有溫室氣體 70%的比率，使之成為各類溫室氣體當中，對全球溫室效應貢獻量最高的氣體，約佔 50%左右（李豐任，2005）；並且，溫室氣體還有生命期長的特性，以二氧化碳為例其生命期至少長達 50~200 年；甲烷在大氣之生命期甚至可達 50000 年以上（謝淑婷，2006）。可見自從工業革命以來，人類燃燒化石燃料、農業活動以及各項經濟活動產生的溫室氣體，現今仍然存在大氣之中影響著人類，假如從今開始不再產生溫室氣體，仍要承受相當長時間的溫室效應影響才能恢復原狀。溫室氣體的產生，最主要的來源是化石燃料的燃燒，化石燃料燃燒則來自於交通運輸、工業發展所需要，而以自小客車的交通運輸型態為主的都市蔓延型態的發展，卻只有可能增加溫室氣體的排放量。有國際性的汽車使用研究提出，當每人平均交通工具排放可能在低密度、依賴交通工具的地區較高，交通工具排放的比例在都市化地區是較低的（Kenworthy and Laube, 2002）。另外，在空氣污染方面，在全球環境變遷的情況下，臭氧也是目前最 10 全球暖化現象，係指大氣中增加了過量的溫室氣體，使地球表面如覆蓋在一層玻璃罩之下（如溫室一般），而使氣體逐漸升高之現象（陳澤義，1994）。

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嚴重的空氣污染項目之一，台灣的空氣監測的結果顯示臭氧濃度與懸浮微粒是目前主要的空氣污染物，在強日照、低風速的氣候下，臭氧容易累積至高濃度，尤其在人口密集、汽機車使用頻繁的都會區更為嚴重，如此造成的臭氧累積會對生物形成危害（柳中明，1993）。總而言之，都市化過程改變了地方碳的流動結構，造成溫室效應和空氣污染的產生，因此可以了解欲達到減少溫室效應及空氣污染的發生，則必須從減少其排放量或是加強吸收這些氣體著手。鑒於此，綠地有著良好的功能，可以利用光合作用以吸收這些氣體達到淨化空氣、保持溫度、溼度…等的功效，可幫助減少溫室效應和空氣污染的發生。第四節都市氣候暖化的解決方式在許多由都市蔓延所產生都市熱島、溫室效應與空氣污染、地景功能喪失等而造成氣候暖化問題，若不加以控制，不只在都市區域會有暖化現象發生，甚至可能會對全球造成相當大的衝擊。解決方式除了上述第二節提到的緩和都市熱島的一些方法，主要是從土地的角度出發，如保留綠地

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與限制開發為主，本節在緩和或使都市蔓延發展的不良影響降至最低的方法方面，有以下的可以施行之策略：一、成長管理（包含智慧型成長、大眾運輸導向）美國都市成長管理為控制都市失序的發展，以及透過規劃、管理與法令來提升土地使用與公共設施配置的效率，引導都市邁向完善的發展形態，最早期（1950s-1970）的成長管理即是為了保護環境資源為目的所設置。而近十幾年來所興起的智慧型成長方案，促進現有地區完善的發展計畫和途徑，並且提供交通運輸和住宅的選擇，可以幫助減少空氣污染和溫室氣體排放，也保存農地和開放空間（Shatzkin, 2004）。強調探討如何在內都市及舊郊區的成長品質，且重視綠地、溼地、農地的保護。其不但包括成長管理的目標，且加入都市設計與建築設計兩項元素，限制都會邊緣地區的不當成長，並且提倡內都市的再投資與環境改造，重塑都市空間意象，強化都市的適居性，建構大眾運輸導向之發展模式，來達到引導人口及產業的回流（賴宗裕，2003）。

在 1996 年成立的智慧型成長網路（Smart Growth Network），其中的

智慧型成長原則包括如下：（一）混合土地使用（二）利用緊密的建築設計（三）創造多元的住宅機會與選擇（四）創造適宜步行的鄰里環境（五）支持形塑具有地方意識與特色的迷人社區（六）保育開放空間、農地、自然景觀及重要環境敏感地區（七）加強並引導開發活動至既成社區（八）提供多樣的交通運輸工具選擇（九）使開發決策具有可預期性、公平性及成本效益可及性（十）鼓勵社區及利益相關參與者在的充分合作二、新都市主義（New Urbanism）新都市主義是由建築師和規劃者在 1980 年代末期和 1990 年代初期，以改良所有房地產發展的觀念，所創造設計的一個運動（Shatzkin, 2004），是為美國都市發展與規劃的政策、成長管理的延續。起初是由於高速公路的興建與政府貸款保險政策的影響，造成郊區發展興起，市中心

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衰敗的過程，形成蛙躍的都市蔓延發展形態下所產生的一種新的思潮，新都市主義反思現代都市缺乏的人文精神與關懷的現象，主要在都會區、和市郊區域提倡多樣混合且互相通連的鄰里地區。新都市主義的主要設計原則如下（林承緯，2005）：（一）緊密發展、混合使用且可以辨識的鄰里。（二）各分區具有適當位置與獨特性。（三）行人尺度的通道，通道上結合各種開放空間。（四）整合自然環境與人造社區，形成一個永續的整體。三、緊密都市（混合土地使用）緊密都市與都市擴張之概念相反，目的在藉由達到土地利用的高度集約化，希望功能上透過土地使用型態之設計與管制（如混合土地使用以及大眾運輸導向的交通系統），使日常生活之工作、休閒、居住與購物等行動在一定的範圍內，其倡導能源效率的土地使用計畫（energy efficient

land use planning）、整合性的電暖能源系統及能源效率的建築（energy

efficient building）等方法。緊密都市的達成可降低旅次的需求以及對汽機車的依賴，以及減輕整體環境負荷，創造永續的都市空間（徐國城， 2006）。 Pemer（2001）建議緊密都市型態的發展策略有：（一）都市核心地區的機能加強（二）大眾運輸系統導向的都市發展架構（三）友善、環保的都市系統（四）綠地空間的保護與增設（五）都市窳陋地區的改造四、能源之星（energy star）計畫美國的能源之星計畫最早在 1992 年由美國環境保護署（Environmental Protection Agency；EPA）所提出，目的是降低能源使用的消耗以及增加各項電器及建築產品的能源有效率使用，而提出的一個標章措施，以供民眾購買各項家電用品（如洗衣機、電冰箱、冷氣機、暖器爐等）時可以選用有能源之星標章的產品以對環境保護盡一份心力。到

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了 1996 年，美國環保署與美國能源部（the Department of Energy；DOE）宣布共同合作推動能源之星計畫，並開始推動能源之星建築物方案，至同年 12 月，已有 100 多家建商參與推動並建造 200 多家能源之星住宅，同時幾家銀行提供能源之星抵押貸款以購買能源之星住宅。另外也推出能源之星住宅改善工具，使民眾在修繕房屋也能採用能源之星產品。截至 2000 年底，計有 1,600 多家建商參與能源之星建築物方案計畫，24,000 多家住宅獲能源之星標章（中華民國能源之星網站）。在以上敘述的四項方案中，可以看出美國為了降低都市蔓延所產生的成本，尤其在土地資源方面，多注重綠地及開放空間的保護、以及都市發展形態與土地使用的有秩序規劃、和多種節能設施的採用以達到永續發展及土地資源的有效利用，這些不論是從全國的政策方向探討或是在個別能源效率的使用上。然而在地方的應用上仍有許多工具可以應用，譬如綠建築設計與法規、節能措施、步行與自行車道的劃設、城市的美化綠化等，在各州或許有些許達成目標上的差異，但基本上的概念都是在減少對能源的需求、或增加汙染的吸收等減少自然環境的在蔓延發展下的負擔。在實際執行的成效方面，據美國研究，若滿足一個家庭的加熱和冷卻需求的成本，投資幾百元在隔離和保暖的設施就可以減少 30%的能源成本；加州研究發現利用太陽方位，順著太陽光加熱或冷卻，以及較狹窄的街道發展，能源減少可以達到 20%以上；若是每年有 10%的房屋適合政府的「能源之星效率水準（Energy Star efficiency standards）」，可以減少 400

億磅的二氧化碳進入到大氣（Shatzkin, 2004）。第五節小結都市蔓延這個議題在世界各國均廣泛的被討論，所造成的各種負面的影響涉及各種層面，不論是人類社會、生物多樣性、環境生態方面。但是，都市蔓延這個課題卻又因為人口不斷的增加所造成的都市化地區的擴大，而無法有效的利用土地規劃與管制的方式獲得良好的控制，僅能緩和蔓延發展的速度而已。根據 IPCC 於 2007 年的報告表示，雖然全球各地的氣溫

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不同，但是預測到 2100 年平均氣溫會上升 1.1-6.4℃，而且這個增加在北半球會比較大(IPCC, 2007)。上述許多都市溫度上升的原因除了全球暖化的現象造成之外，都市化是最主要的因素，都市化所表現在人口數、汽車數量、建築物面積、道路面積…等的增加，以至於消耗的能源增加，不但是影響都市的氣候、也會造成溫室效應與空氣污染等自然與環境上之問題；然而都市蔓延發展更增加在汽車使用量、道路長度、與土地使用的改變，增加不必要的能源消耗。由以上文獻回顧可以得知許多文獻在處理都市熱島現象的建議多從限制性的角度出發（如建蔽率、容積率、農田比例的控制…等）。又現今的土地規劃與管制面著重在土地配置形態與環境資源保護的規範，卻鮮少與減少能源及汙染排放的策略有效的結合。因此本研究期望藉由蔓延發展形態所造成氣候暖化的影響，並以台北都會區研究做為佐證，再依據各項氣候暖化之解決方式，對台灣當前土地規劃方式的缺失並且結合能源消耗及汙染排放減量的政策提出建議。  第三章都市蔓延指標總體資料說明與分析由於都市蔓延情形是表示在都市外圍或是郊區地區都市化的發生，換句話說，若郊區地區或是都市外圍地區逐漸形成有都市化的樣貌或特徵，則可認為有都市蔓延的情形發生。因此本章將從鄭祚芳等（2007）所提出之與氣溫呈現相關性的都市化指標（全市道路長度、道路面積、用電量、污水排放量、用水總量、工業生產總值、GDP、戶籍人口），選取部分並且增加部分（都市計畫面積、汽車持有率、總房屋面積、耕地面積）作為都市蔓延指標，來說明台灣地區歷年氣溫及各項總體資料歷年來的趨勢。並

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討論目前台灣地區在農地政策與都市規劃上的現況，以及所面臨的都市蔓延和環境變遷現況問題；接著範圍鎖定在本研究的台北都會區，更進一步確認台北都會區目前現況，並利用各項資料詳述歷年的趨勢，以便了解台北都會區氣溫的變化與都市蔓延的關係。第一節台灣地區現況台灣地區的都市在經歷都市化現象以來，台灣人口在 2006 年底已經達到 22,790,250 人，各大都市的人口也持續增加，所以歷年來政府都市計畫方面，持續的擴大都市計畫範圍，都市土地持續增加。農地方面，政策上固有敘及農地保護，但主要仍將農地釋出作為開發之用，所以歷年農地是減少的趨勢。因此本節先敘述當前政策現況以利後續現況分析。一、台灣地區政策現況（一）都市計畫現況台灣地區都市計畫區數截至 2006 年為止，共有 441 處，總面積為 451,686.92 公頃，其中市鎮計畫 139 處，面積為 171,903.51 公頃；鄉街計畫 193 處，面積 65,301.7 公頃；特定區計畫 115 處，面積 214,180.78 公頃。以台北都會區近年來的都市計畫觀之，都市計畫範圍的擴大，勢必土地往郊區開發，衝擊到的就是農地的使用，變更農地為建築或公共設施、道路用地使用。台北市已經完全為都市計畫地區，而台北縣目前有 46 處都市計畫區，近年來是增加的趨勢。（二）農地政策現況台灣的農業政策，在民國 84 年，為了持續經濟發展之需要，因應都市發展所需而變更農地為住宅、道路等用地，行政院實施「農地釋出」方案，成為振興台灣經濟方案重要措施之一。此一方案大幅放寬變更農地的條件，主要是使農地變更使用由市場來決定，因此造成農地大量釋出，成為買方市場。自民國 84 年至 91 年止，非都市土地農地變更為工業區、工商綜合區、勞工住宅、高速道路、高速鐵路、高爾夫球場等非農地，累計面積 9,000 多公頃；都市土地的農業區變更為各種使用者，也有約 4,000 公頃；另外非都市土地新訂或擴大為都市計畫面積的有 24,000 多公頃，總計 37,000 多公頃。可見農地釋出方案釋出的農地量之大，對環境將造

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成若干問題。又自民國 89 年後農地政策大幅鬆綁，農業發展條例的修正，從以前的嚴格管制的「農地農有農用」，轉變為現在僅要求「農地農用」，可以自由買賣農地。雖然此政策釋出的農地以總量管制作為控制，但仍然是持續的變更農地，如此政策鬆綁也衍生許多如大量興建農舍、農地違法使用等問題。其後在民國 91 年台灣加入世界貿易組織（WTO）研擬的「農地釋出短、中、長期政策」，以至於最近的「農村改建方案」（草案），其中的「田園社區開發」，雖然構想採用集村化的方式解決農地零星發展與農舍興建的問題，但仍然是從經濟發展的角度出發，而忽略環境保護的重要。因此近年來農地在都市需要之下成為犧牲的角色，但卻沒有注意到喪失農地所帶來之後果。綜上所述，台灣地區之土地開發是持續在進行的，以及農地的大量變更釋出，並加以觀之歷年來各項都市蔓延指標（如都市計畫面積、人口數、汽車持有率、售電量、公路長度、總房屋面積）的觀察，是呈現上升的趨勢。這些蔓延指標的持續上升，化石燃料的使用增加、以及非透水面的路面設計、或是房屋使用的各項冷暖設備等，會使溫室氣體的排放增加，是造成都市氣溫上升與都市熱島效應的原因之一。二、台灣地區都市蔓延指標分析中央氣象局的台北、台中、高雄、花蓮氣象測站自 1990~2006 年的年平均氣溫變化圖（圖 3-6），都市的年平均氣溫的確是在上升。可見都市蔓延指標與年平均氣溫之間可能呈現正相關之關係。以下分別就 1990~200611 年台灣地區的都市蔓延指標說明：（一）都市計畫面積歷年都市計畫面積（圖 3-1）之表示可以視為都市發展所需要面積，自 1991~2006 年，台灣地區都市計畫面積從 435,565.27 公頃增加至 451,686.92 公頃，增加 16,121.65 公頃，僅占台灣地區總土地面積 11 由於資料取得關係，部分資料為 1990~2005 年。

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（3,600,618 公頃）之 12.5％，雖然所占比例少，但是都市地區是大多數人生活的地方，都市越發展代表土地使用的越多，結果造成環境變遷影響到其區域之氣溫變化。 430,000 435,000 440,000 445,000 450,000 455,000 460,000 公頃 80 85 90 95 民國年 1991 1996 2001 2006 西元年圖 3-1 台灣地區都市計畫面積資料來源：都市及區域發展統計彙編（二）人口數 1990~2006 年台灣地區總人口數（圖 3-2）是持續上升的趨勢，自 1990 年的 20,359,403 人增加至 2006 年底的 22,790,250 人，共增加 2,430,847 人，其增加率為 12%。在 1991~2006 年都市計畫區之計畫人口與實際人口部分（圖 3-3），也都是持續增加，計畫人口從 1991 年的約 21,315,800 人增加至 2006 年的 25,254,400 人，共增加 3,938,600 人；在實際人口部分，從約 15,589,700 人增加至 17,873,900 人，增加了 2,284,200 人。計畫人口與實際人口呈現一差距，此差距從 1991 年的約 5,726,100 人增加到 7,380,500 人，如此計畫人口與實際人口不符可能造成都市開發過量，對環境有所危害。 20000000 20500000 21000000 21500000 22000000 22500000 23000000 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 西元年人

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圖 3-2 1990~2006 年台灣地區總人口數變化圖資料來源：都市及區域發展統計彙編 5,000 7,000 9,000 11,000 13,000 15,000 17,000 19,000 21,000 23,000 25,000 80 85 90 95 千人計畫人口實際人口計畫與實際人口差圖 3-3 1991~2006 年台灣地區都市計畫區人口與實際人口資料來源：都市及區域發展統計彙編（三）汽車持有率以 1990~2005 年台灣地區汽車持有率變化圖（圖 3-4）來看，近年來汽車持有率是持續增加，除了在 1998~1999 年（208.3~205 輛/千人）是減少之外，直到 2005 年（248 輛/千人）為止，汽車持有率是上升的趨勢，其增加率為 113％。因此汽車的增加所帶來排放廢氣的增加，也是造成都市熱島現象因素之一。民國年 1991 1996 2001 2006 西元年 50 80 110 140 170 200 230 260 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 西元年 (輛/千人)