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當寒暑成災（四）：仿海綿絕熱島？

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李柏昱｜國立臺灣大學地理環境資源學系

「都市熱島」這個名詞經由媒體的報導，想必大家並不陌生。不過都市熱島真正的成因有哪些？我們如何量測一座都市的熱島強度？都市越來越熱，我們該怎麼辦？為了認識這些問題，我們邀請了台大大氣系柳中明教授為我們解惑，一探究竟是那些因素正在讓我們賴以維生的城市成為火爐！

什麼是都市熱島效應？

都市中存在大量的人工發熱物體，例如冷氣機或是汽機車引擎，這些發熱物體排放出的廢熱導致都市中蓄積了大量的熱能。而鋼筋混泥土構成的建築物與柏油路面則是容易蓄熱的材質，加上綠地稀少、河川遭到覆蓋、高樓建築阻擋風的流動等等，這些複合因素導致都市在周遭較低溫的郊區襯托下，猶如一座發熱的島嶼，氣象學家便把這種現象稱之為「都市熱島」(urban heat island)。

都市的熱島效應會隨時間與氣候條件變化，一年中冬季的熱島強度普遍而言比夏季強，而一日之中熱島強度最強的時間通常出現在傍晚，此時夜晚剛開始，都市白天蓄積的熱能開始釋放。在國內外的研究中，都市熱島的強度從攝氏2度到12度不等，而在臺灣，李魁憲針對台灣四大都會區(台北、高雄、台中、台南)的研究中，發現台灣大都市的熱島強度約在攝氏3至4度間，也就是說市中心的最高溫會比市郊高上3至4度左右。

都市熱島效應除了提高都市的溫度，亦會造成都市地區的局部氣候改變，包含：高溫化、乾燥化、日射量減少、雲量增多、霧日增多、降雨量微增、平均風速降低、加劇空氣污染等等。對於都市生活的舒適與能源的消耗扮演舉足輕重的影響，尤其在全球極端事件頻傳的現代，都市熱島更可能火上加油，讓都市面對天氣災變更為脆弱。

都市熱島與全球暖化？

都市越變越熱，這不禁讓人聯想到同樣在描述氣溫上升的全球暖化現象，與都市熱島有何差異呢？其實，都市熱島與全球暖化為兩個成因完全不同的現象，全球暖化是因為人類排放的溫室氣體，導致大氣層的溫室效應使全球普遍升溫，無論都市、鄉村還是無人的荒野地區都有溫度上升的趨勢。

而都市熱島只存在於都市地區，各地受地形、氣候條件以及季節的影響，在強度上會有所差異。不過，隨著全球暖化帶來的升溫趨勢，都市在熱島效應的加乘作用下，面對極端高溫時會更容易受害。此外，根據台電的統計，台灣都市地區氣溫每上升攝氏一度，冷氣用電量會增加6%，消耗更多能源代表都市將排放更多溫室氣體，故熱島效應可說是間接影響暖化，但並非暖化的主因。

以台北為例，藉由比對基隆外海彭佳嶼以及台北市區的氣象測站，即可發現都市地區同時受到全球暖化以及都市熱島的雙重影響。從1910年至2011年，無論彭佳嶼或台北的測站氣溫都呈上升趨勢，台北市上升1.7度，彭佳嶼則上升1.2度。彭佳嶼測站由於周遭人為影響小，可視為台灣地區氣溫上升幅度的基準值，而台北與彭佳嶼的0.5度差距就可能是台北的熱島效應所造成。

那麼，科學家怎麼觀測熱島效應呢？

目前常見的都市熱島觀測方法有三種：「固定氣象站觀測法」、「遙測法」以及「移動觀測法」。三種方法各有其優缺點，故在都市熱島的研究中科學家通常會綜合使用三者，以獲得較為全面且客觀的觀測結果。

固定氣象站觀測法藉由比對市中心與市郊觀測站的溫度，來獲得都市熱島的觀測數據。不過由於測站數量有限，加上測站地理空間上的分布不均，無法充分表現都市熱島在空間上的分布狀況。

遙測法利用衛星搭載的紅外線感測儀器，進行地表溫度的觀測。遙測法適用於大範圍的都市熱島研究，同時能結合都市的土地利用變遷，進行不同時間的變化分析。但是遙測法的觀測會因為地表放射率(land surface emissivity)的變化、大氣環境不同而影響其精確性，並有解析度不足的問題。

移動觀測法利用架設於汽機車上的溫度感測器，行駛於市區以及市郊的道路上進行觀測，具有自由度較高以及觀測時間較具彈性等優點，而且測得的溫度為地表附近的溫度，因為地表附近是都市中人們活動的主要範圍，觀測結果更貼近人們對於熱島效應的確切感受。不過因為汽機車行駛需要時間，此觀測法有時間不同步的缺點，需要藉由校正與標準化來減少誤差。

都市越來越熱，怎麼辦？

都市熱島導致增溫將影響都市生活的舒適性以及都市能源的使用，但是無論是在台灣或是世界其他地方，人口持續朝都市集中已經成為主要趨勢。面對都市逐漸成為一個發燙的火爐，有什麼方法可以減緩溫度上升的幅度呢？

要減緩熱島效應，就要針對病徵對症下藥。都市熱島的形成原因複雜，主要受到人為活動、密度、交通、建築物量體與建築材質、綠地與水域的分布影響，並且與都市的地理以及氣候條件有關，是以沒有一套舉世皆然的應對策略。不過，基本上提高都市的綠化程度，是減少都市熱島效應最顯著的方法。

在國外的案例中，提高都市綠化的方法主要有鼓勵綠屋頂、多種植樹木、闢建公園綠地等方式，例如芝加哥市政府便於2000年開始推動綠屋頂計畫，除了能幫助都市降溫，這些屋頂上的菜園甚至能種植有機農產品，有助於推廣在地種植、在地消費，更進一步減少因長途運輸導致的能源消耗。

同時，流水對於都市熱島的減緩亦有顯著功效，例如韓國首爾清溪川自2005年完工後，附近地區的氣溫由原本高於首爾平均值攝氏5度，降低為低於平均值3.6度，前後溫度降幅高達8度以上。此外清溪川沿線的平均風速亦提升了50%，提高了鄰近地區的空氣清潔度。

此外，由於都市熱島另一主要成因為建築物與道路的蓄熱能力，故透過鋪面的改善，將道路、停車場改為透水鋪面，或是提高屋頂的反射率，減少建築物蓄熱的能力，亦是國外普遍減緩都市熱島的方法。

不過，在台灣寸土寸金的都市中，想再興建大規模公園綠地幾乎是不可能的任務，而台灣由於有颱風威脅，在屋頂種植樹木會有安全的考量。較可能的實際作法是鼓勵改變道路與屋頂的鋪面材質，並考慮都市先天地理條件的風場與藍綠帶，藉由都市計畫的修訂推動風廊、恢復河川系統等方式改善。另外亦可透過興建大眾運輸設施，減少私有汽機車的使用量，並鼓勵減少冷氣使用，以減少廢熱的排放。

柳中明老師近年亦大力提倡「海綿城市」的觀念，主要便是希望透過鋪面的改善，改變為「高承載、高透水、高透氣鋪面」，兼顧實用性的同時，能讓道路成為蓄水、透氣的「地下濕地生態系統」，提高都市的生態機能。這樣的鋪面除能減緩都市熱島，亦能協助都市應付極端的天氣事件，減少水患威脅。

除了這些大規模的都市熱島改善策略，生活在都市中的小市民亦能如何為減緩都市熱島盡一份力呢？我們可以從少開冷氣、多搭乘大眾運輸做起，減少都市的廢熱排放，並在居家陽台多栽植綠色植物，即便一個人的影響不大，但只要足夠的人願意為減緩都市熱島付諸行動，市民也能成為改善都市熱島，讓周遭的環境更美好！（本文由科技部補助｢新媒體科普傳播實作計畫─重大天然災害之防救災科普知識教育推廣｣執行團隊撰稿／2013年/12月）

責任編輯：鄭國威│元智大學資訊社會研究所

熱島效應(11) 海綿城市(2) 衛星遙測(36) 都市熱島(6) 科發月刊(5221)

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