何謂熱島效應?

（一）何謂熱島（heat island）
1.都市內部的氣溫比四周郊區高，在氣溫的空間分佈上，市區高溫宛如一個熱島，矗立在四周鄉間較涼的海洋中。
2.都市地區其等溫線排列，由都市中心向四周鄉村遞減，很像一個海島的地形圖。因此稱都市中心較熱的地方為「熱島」
（二）都市熱島效應（heat island effect）
都市中心地區氣溫較高的現象。
1.影響都市熱島的因素：
氣候因素：濕度、大氣微粒、霧與能見度、輻射、風、降水
人工環境如建築物吸收較多太陽輻射，建築之間，建築物與地面之間多次的反射與吸
收，釋放大量人為熱，空氣污染吸收地面輻射。
2.都市熱島的影響：
高緯度地區---減少暖氣消耗
低偉度地區---夏天更炎熱
1.都市熱島效應產生的原因及因素:
都市內密集的建築、各種人工環境吸收較多的太陽輻射、深色屋頂、牆壁、地面，參差不齊的建築之間、建物與地面之間多次的反射與吸收，此外都市每天釋放大量人為熱，如使用空調、汽機車排放熱量，嚴重的空氣污染，
這些污染物質善於吸收地面輻射，這些都是形成都市熱島的原因。
2.不同地區對熱島效應的不同因應措施
北歐高緯度地區，都市熱島效應對都市較為有利，但若台灣地區都市熱島會造成夏天更為炎熱

~~~~~~~~~~~~~~~~~~

近幾年來，台灣地區每年的夏天氣溫持續上升，其實不只是台灣，全球各地的氣候也是極度不尋常，研究顯示，氣候變暖會導致生物減少，極端天氣事件增加，水資源缺乏，感染疾病人口增多，農作物減產，海平面上升。未來全球氣候變化形勢嚴峻將給人類帶來前所未有的考驗。


「熱島效應」的產生，乃由於城市人口集中，工業發達，交通擁塞，大氣污染嚴重，且城市中的建築大多為石頭和混凝土建成，它的熱傳導率和熱容量都很高，加上建築物本身對風的阻擋或減弱作用，可使城市的年平均溫度比郊區、農村高，從而形成城市熱島效應。

　

產生熱島效應之後，城市上空像被扣上了一個大玻璃罩，新鮮空氣進不來，有害氣體出不去，整個城市空氣流通不暢，使污染物積累濃度加重。西元1952年倫敦黑霧事件，就是由於倫敦出現嚴重熱島效應，風速減弱，使煙塵和以二氧化硫為主的煙霧鬱結不散，整整籠罩倫敦五天，污染物在空氣中發生反應，生成的有害物質被人吸入肺部，導致4000餘人死亡。

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

城市熱島效應 urban heat island effect

城市熱島效應 urban heat island effect 環境問題 　　熱島效應原本所指的是在晴朗無風的夏日，海島上的地面氣溫，因為地面吸收太陽輻射熱能的原因，會高於周圍海上氣溫。結果，在熱力作用下形成海風環流以及海島上空的積雲對流，如果有盛行風的影響，在島的下風方會出現積雲對列的出現。由於在陸地上的城市，就某種角度而言，也有點類似在汪洋大海上的一個小島，尤其在市區工業集中、人口密度大，大量的冷暖氣機、車輛…等機械設備都會釋放熱能，再加上建築物高大集中，造成接近地層風速小且通風不良，而鋼筋水泥的建築物導熱率高，熱容量大，白天吸收、聚積了大量的太陽輻射能，水泥或柏油地面較為乾燥…等，都會造成城市的氣溫遠比週遭的高。此外，城市的熱島效應強度與城市規模、氣象條件等有關。一般大城市年平均氣溫比郊區高0.5~l°C，冬季平均最低氣溫約高1~2°C。大城市的熱島效應強度強，且夜晚比白天強。由於城市上空熱氣流不斷上升，形成一個低壓區，郊區冷空氣不斷侵入市區，構成環流，即形成所謂「城市風」。在城市週遭的工業區的煙塵反而湧向市中心，使市中心的污染物濃度反比工業區高。

ㄙㄧㄚ

不容忽視的城市「熱島效應」

久居都市的人們都有類似的體驗：夏季裡城市局部地區的氣溫要比郊區高出很多。為了逃避酷熱難耐的暑氣，人們往往願意跑到綠樹成蔭、河湖交錯的郊區或鄉村去享受一份清涼和愜意。為什麼在享受現代城市的舒適與便利時，都市人還要忍受炎炎酷暑的折磨？在此，我們想討論一個與城市化進程密切相關的氣象學現象，即城市的「熱島效應」。根據科學觀測和研究，城市熱島效應的加劇固然有自然氣候方面的原因，但更重要的還是人為原因。


熱島效應：城市化進程的副產品

按照北京市園林科學研究所高級工程師李延明的解釋，城市熱島效應就是城市化的發展導致城市中的氣溫高於外圍郊區的這種現象。在氣象學近地面大氣等溫線圖上，郊外的廣闊地區氣溫變化很小，如同一個平靜的海面，而城區則是一個明顯的高溫區，如同突出海面的島嶼。由於這種島嶼代表著高溫的城市區域，所以就被形象地稱為「城市熱島」。熱島效應不僅使城市的氣候發生了變化，還帶來嚴重的污染，成為影響城市環境質量的重要因素。近些年，隨著城市建設的高速發展，熱島效應也愈發明顯。概括起來，城市熱島的形成主要有四個原因。首先是人工建筑物的影響，如混凝土、柏油路面以及各種建筑牆面。這些人工建筑物吸熱快而熱容小，在相同的太陽輻射條件下，其表面溫度明顯高於綠地和水面。例如，在夏季烈日照射下，馬路上的溫度要比土地上高18度，而水泥屋頂要比草地上高20度。其次是城市大氣污染。城市中機動車輛、工業生產及人群活動產生了大量的氮氧化物、二氧化碳、煤灰和粉塵等，這些物質可以吸收環境中熱輻射的能量，產生眾所周知的「溫室效應」，從而引起大氣的進一步升溫。三是人工熱源的影響。日益增加的工廠、汽車、空調、冰箱等人工排熱器在消耗掉大量能源的同時，還在不停地向外「傾瀉」著熱量，使城市的「體溫」一再升高。四是城市綠地和水體的減少。隨著城市中建筑、廣場和道路的大量增建，綠地、水體等自然因素卻相應減少，吸熱少了，緩解熱島效應的能力自然就被削弱了。


熱島效應與人體健康

在「熱島效應」的影響下，城市上空的雲、霧會增加，使有害氣體、煙塵在市區上空累積，形成嚴重的大氣污染。人類有許多疾病就是在「熱島效應」下引發的。醫學研究表明，環境溫度與人體的生理活動密切相關。環境溫度高於28度時，人們就會有不舒適感﹔溫度再高就易導致煩躁、中暑、精神紊亂﹔氣溫高於34度，並伴有頻繁的熱浪沖擊，還可引發一系列疾病，特別是使心臟、腦血管和呼吸系統疾病的發病率上升，死亡率明顯增加。此外，高溫還可加快光化學反應速率，從而提高大氣中有害氣體的濃度，進一步傷害人體健康。在「熱島效應」的作用下，城市中每個地方的溫度並不一樣，而是呈現出一個個閉合的高溫中心。在這些高溫區內，空氣密度小，氣壓低，容易產生氣旋式上升氣流，使得周圍各種廢氣和化學有害氣體不斷對高溫區進行補充。在這些有害作用下，高溫區的居民極易患上消化系統或神經系統疾病，此外，支氣管炎、肺氣腫、哮喘、鼻竇炎、咽炎等呼吸道疾病人數也有所增多。嚴重的城市熱島效應不但影響了人們正常的生活和工作，還成為人們生活質量進一步提高和城市進一步發展的制約因素。因此，研究削減城市熱島效應的技術方法，採取各種措施緩解熱島效應的影響，對於提高人們的生活質量，維持城市可持續發展具有重要的意義。


緩解熱島效應的有效因素

國內外許多專家都在積極進行這方面的探索和研究，目前已有多種方法可供選擇。例如可將城市建筑物表面顏色由深變淺，以減少對太陽輻射的吸收﹔在路邊、花園和屋頂栽種上花草樹木，也可使城市的環境溫度降下來﹔加強城市規劃，選擇合理的城市結構模式，統籌安排工廠區和居民區﹔將城區分散的熱源集中控制，提高工業熱源和能源的利用率，減少熱量散失和釋放，也是一項很重要的措施。綠地是城市中最主要的自然因素，研究表明，城市綠化覆蓋率與熱島強度成反比，綠化覆蓋率越高，熱島強度越低，因此建立規模化的集中綠地是最能直接削弱城市熱島效應的做法。綠地能吸收太陽輻射，而所吸收的輻射能量又有大部分用於植物蒸騰耗熱或在光合作用中轉化為化學能，這樣就使可用於增加環境溫度的熱量大大轉移掉。據科學統計，每公頃綠地平均每天可從周圍環境中吸收81.8兆焦耳的熱量，相當於189台空調的制冷作用﹔平均每天吸收1.8噸的二氧化碳，顯著削弱了溫室效應的產生。此外，每公頃綠地可以年滯留粉塵2.2噸，將環境中的大氣含塵量降低50％左右，有效抑制了大氣升溫。風、水面等自然因素也可有效緩解城市的熱島效應。風是熱島效應的「天敵」，當風刮起來的時候，熱島就失去了存在的理由，通過大氣環流，熱島與周圍地區的空氣進行交換，以此降低自身的溫度。水面不僅構成了城市美麗的景觀，當溫度升高時，它的蒸發作用能冷卻空氣，使環境溫度降低。因此，使建筑低層化和合理分散化、市內道路寬敞，從而暢通城市的「通風道」，並盡可能擴大城市水面，也是改善熱島效應的有效途徑。城市熱島效應的成因是多方面的，所以緩解熱島效應是一項長期的、綜合性的系統工程，需要各方面的努力和配合。目前，各級政府和廣大群眾都非常重視城市環境質量的提高，正在開展城市綠化、河湖淨化、空氣質量監測等生態建設活動。相信通過全體人民的努力，在不遠的將來，我們將逐漸遠離熱島效應的困擾，把自己的家園建設成一個個環境優美、生態良好、舒適愜意的現代化城市。

2007-05-08 16:25:32 補充：
除以上資料外，你還可瀏覽以下綱址。http://cmic.as.ntu.edu.tw/epaper/199911/major.htmhttp://exhouse.tripod.com/data-2.htmhttp://www.greencouncil.org/eng/publication/news_detail.asp?id=172http://www.takungpao.com/news/2002-10-4/LT5-59986.htmhttp://www.wretch.cc/blog/bvuxte&article_id=4618427

都市熱島現象 <資料來源:成功大學建築系西拉雅研究室>




撰文者：郭曉青




一、何謂都市熱島現象呢？

二、都市熱島現象有何影響呢？

三、研究緣由與目的

四、都市熱島效應之實驗方法與設備

五、研究成果展現

六、結論








一、何謂都市熱島現象呢？
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（圖1）（林憲德，1994）。



　


圖片參考：http://exhouse.tripod.com/heat-1.jpg




　

圖1 都市熱島及在其上空形成的塵罩（林憲德，1994）








二、都市熱島現象有何影響呢？


都市化會造成都市局部氣候之改變，這些氣候變化包含有：(1)高溫化、(2)乾燥化、(3)日射量減少、(4)雲量增多、(5)霧日增多、(6)降雨量微增、(7)平均風速降低，(8)空氣污染等(Landsberg, 1981)。








三、研究緣由與目的


隨著經濟及社會發展的腳步，高度的都市人口密度與都市化，對都市環境有極大的影響，而目前都市設計理論與方法並無法有效的評估都市化發展對都市氣候與環境的衝擊；因此本研究藉由都市氣候理論，透過模擬定量的方式，探討都市計畫對都市熱島效應之影響與預測評估，作為未來都市計畫之土地使用規畫或國土資源政策之決策模式，並提昇都市生活環境品質。










四、都市熱島效應之實驗方法與設備


本研究以獨創的機車移動觀測法，利用機車配備自動量測記錄器，以每兩人為1組的機車團隊（圖2），分別同時進行研究區域之量測實驗，最後所得結果利用地理資訊系統(GIS)，輸入相對應地理位置之溫、濕度量測值，並進行資料正確性驗證 、平均處理、量測時間誤差校正等步驟而獲得解析結果。因都市熱島現象最明顯發生於天氣晴朗與風速不大的時候，且台灣地處低緯地區，故本研究選擇在夏季（低雲量、低風速）的某天分別於中午、晚上、以及午夜三個時段進行實驗。



　


圖片參考：http://exhouse.tripod.com/heat-2.jpg



圖片參考：http://exhouse.tripod.com/heat-3.jpg




圖片參考：http://exhouse.tripod.com/heat-4.jpg




　

圖2 量測儀器與裝備方式








五、研究成果展現


1、海岸型都市之熱島現象（以台南、高雄為例）

圖3與圖4分別是台南和高雄海岸型都會區所顯現之午夜都市熱島，由氣溫分佈圖可清楚看到輻射冷卻作用已進行了相當長的時間，因此內陸郊區與西面臨海區域的氣溫已明顯低於市中心區，都市熱島充分發展形成。這時內陸郊區的氣溫明顯低於西面臨海的區域，約相差2.5℃～3.0℃，但是因為臨海的區域降溫不易，溫度相當穩定，相較於東方內陸郊區，市中心的氣溫與西面臨海的區域並沒有很大的差別，所以似乎可看出都市熱島有偏向海岸的傾向。
　



　


圖片參考：http://exhouse.tripod.com/pic3.jpg




　


圖片參考：http://exhouse.tripod.com/pic4.jpg




　
2、盆地型都市之熱島現象（以台北、台中為例）

圖5與圖6分別是台北和台中盆地都會區所顯現之午夜都市熱島，由氣溫分佈圖可清楚看到位於盆地都市鬧區的高溫熱島中心，被周遭低溫的市郊或盆地山脈所環繞。屬於盆地地形的台北與台中都會區之熱島現象，和海岸型的台南與高雄都會區相較下，因為盆地地形比較不受台灣海峽的海陸氣候所影響，所以整個都市熱島比海岸型都會區更為明顯，這也意味著因都市熱島而形成之氣流循環的塵罩現象（林憲德，1994）將更為強烈與穩定。意即空氣污染物質更易集中於都市內部循環而不易擴散，將使得污染物質不易藉由大氣氣流將其沖淡或帶走，所以在盆地地形因熱島效應所造成的污染效果將可能遠大於海岸地形。
　







　



　



　


圖片參考：http://exhouse.tripod.com/pic5.jpg




　


圖片參考：http://exhouse.tripod.com/pic6.jpg





3、中小型都市之熱島現象（以新竹、嘉義、新營、麻豆為例）

(1)海岸地貌對都市熱島的影響
新竹市屬於海岸型的都市，中午時段因海水的熱容量大於陸地故海水的升溫降溫較內陸為緩，使熱島中心往內陸移動，而到午夜時段臨海地區由於海水冷卻較慢，所以溫度相當偏高，近似於市區溫度，故熱島中心有漸向海岸地區移動的趨勢。由上述可知，海岸型都市的熱島分布會因海陸氣候特性而稍受影響。

(2)平原地形對都市熱島的影響
相較新竹是海岸型的都市，嘉義、新營、麻豆則皆屬於平原地型的都市。其熱島分布除麻豆午夜時段受魚塭影響而使熱島高溫區往市郊偏移的情況外，其餘各都市晚上與午夜時段的主要高溫區均位於市區中，且在較不受交通排熱干擾的午夜時段其熱島中心最為明顯。由平原型與海岸型都市熱島現象比較，可知平原型都市的熱島分布具有較完整且穩定的模式，而高溫區多位於市中心區，可明確地顯示出都市熱島與都市人工環境開發密度的關係。
(3)丘陵地形對都市熱島的影響
以新竹市的午夜熱島分布為例：新竹市的南部為丘陵地形，此區域之溫度分布呈現隨高度上升而逐層降低的現象。若以市郊發展規模相近的區域做比較，位於丘陵區地形較高的區域的溫度分布較位於平原地形的區域為低。此現象可見地形高度對都市熱島分布的影響，其中以新竹午夜時段的熱島分布最為明顯。
　




　


圖片參考：http://exhouse.tripod.com/pic7.jpg






圖片參考：http://exhouse.tripod.com/pic8.jpg






圖片參考：http://exhouse.tripod.com/pic9.jpg






圖片參考：http://exhouse.tripod.com/pic10.jpg




4、台灣都市最大熱島強度與世界都市之比較

圖11則是台灣八個城市夏季最大熱島強度，由圖上可知，與歐洲、北美及韓國等高緯度地區相較，在相同的人口條件下，台灣的最大熱島強度顯然較小，其可能的原因為台灣屬海島型亞熱帶氣候，四週環海、濕度高、故具有相當穩定的氣溫，不似歐美屬大陸型寒帶氣候，日夜氣候變化大，因而熱島強度也偏大。更重要的因素是，歐美及韓國之最大熱島強度為冬季觀測值，其冬季暖房採用大量熱源，故人工發熱量遠大於亞熱帶的台灣，使其熱島強度大增。
　



　

圖片參考：http://exhouse.tripod.com/pic11.jpg





六、結論



(1) 本研究證實與說明台灣四大都會區與四個中小型城市之熱島現象因都市地理與人文條件不同而各具相異特徵。並且研究結果也說明藉由本研究獨創之機車移動觀測法進行台灣都市熱島現象觀測是一有效與可行的研究方法。

(2) 解析結果顯示台南市都市熱島中心會因時段與季節因素而變換，並且各季節中午(14:00)、晚上(21:00)和午夜(02:00)的最大溫度差，在三個季節中任何時段都以夏季的溫度差最大，春季次之，冬季最弱。就整體而言，冬季是熱島現象最不明顯的季節，而春、夏季則最為明顯，其中又以春季之熱島幾何形狀最為完整。但是，就熱島強度而言夏季之熱島強度高於其他季節。

(3) 與歐洲、北美洲、韓國等較高緯度地區比較起來，在相同的人口條件下，台灣之都市熱島強度顯然較小。

(4) 因地理條件不同，如屬盆地地形的台北、台中都會區與海岸地形的台南、高雄、新竹都會區具有完全不同的都市熱島現象之表徵。海岸地形的都會區，都市熱島現象受到海陸氣候極大的影響。雖然台中與台北同屬盆地地形，但台北都會區因具有大範圍、高度發展與複雜的商業、人為活動，而使得其都市熱島型態不像台中之範圍集中與明顯。

(5) 本研究透過都市熱島氣溫分佈與土地使用之相關分析，發現在台灣大都會區大約每提昇10﹪的綠覆率，對周圍平均氣溫有降低0.13~0.28℃的效果，同時每提高10﹪的建蔽率，都市氣溫約上昇0.14~0.46℃；每提高10﹪的容積率，都市氣溫約上昇0.04~0.10℃。藉由此都市氣溫分佈與土地利用因素的量化關係考察，本文提出一些改善都市高溫化的對策。

(6) 本研究的實測結果顯示，綠地系統的規模大小，直接影響綠地對於都市氣溫環境的改善效果。在四大都會區之熱島分佈中可發現，在都市中規模夠大的綠帶、植樹園道、公園等綠地系統對於都市氣溫環境的改善，提供了莫大的助益與效果。