都市熱島效應是什麼

2020-12-23 16:50
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在世界上許多大城市,如日本東京、中國上海等,市區氣溫往往比郊區或農田高出攝氏5度以上;台灣最近也屢創高溫,就拿實際的例子來看看,2010/8/3 台北市最高溫38.4度,同樣也是都市地區,但是不如台北市規模這麼大的新竹市,同一天最高溫僅有34.4度,就此實際觀測的結果來看,台北市的溫度就比鄰近地區高了4度,所謂的都市熱島效應就是指都市地區氣溫較周遭為高的現象。
大台北地區溫度比周邊地區高
2018年台北地區與周邊地區溫差比較圖
熱島效應發生的原因?
 
都市地區散佈著大量使用電力或石化燃料的人工熱源,密集的建築物大量採用蓄熱量高與吸熱表面積大的材料,使得都市地區溫度上升,再加上都市地區綠地稀少,因為植物葉面在水汽蒸發過程,使得地表及近地面大氣得以冷卻降溫,但當森林被砍伐取而代之成為都市建築物或道路後,上述冷卻降溫的效果就會大輻降低,使得都市地區溫度上升高於鄰近郊區。高溫化的市區在周圍低溫郊區的襯托之下,有如一座發熱的島嶼,這樣的現象在氣象學上稱之為「都市熱島效應(urban heat island effects)」。
熱島效應發生的原因?
 
都市熱島效應示意圖
都市熱島效應示意圖
都市熱島效應帶來的影響
 
一、溫度升高,能源供給壓力增加
 
近百年來 (1909-2008) 全台平均氣溫上升為0.8℃,其中都會區平均上升1.4℃,約為全台的兩倍,此與都市開發過度密集造成熱島效應,對全球暖化產生加乘作用有關。以夏季氣溫攝氏30度為計算基準,氣溫每升高1度,就要增加60萬瓩的耗電量,相當核能一廠一部主機的供電量,屆時國內的供電壓力將更為沈重。而熱島效應往往又會與能源使用形成惡性循環,耗費更多能源。
 
二、日照時數減少
 
台灣大部分地區百年來日照時數普遍減少,都會區更為明顯,以台北市為例日照近十年約減少了12%。其原因為人為污染物排放量的增加,造成雲量增加使得雲的反照率增加(Liuet al.,2002),另外中央氣象局的研究報告也指出,台灣空氣品質的惡化與懸浮微粒的增加是導致日照時數減少的主要原因。而伴隨熱島效應之都市地區風速下降使得懸浮微粒更不易擴散,進而直接造成太陽入射輻射量減少。日照減少即是太陽入射能量減少,將對生產力造成影響。如植物生產力下降,進而衝擊整個食物鏈的生態。對於未來開發太陽能也是負面的作用。
 
三、相對濕度減少
 
由於熱島效應的影響在夜間比白天明顯(IPCC, 2001),因此日夜溫差也逐漸縮小,台灣從1940年以來,白天平均溫度變化不大,但是夜間平均溫度卻一直增加。相較於夜間溫度的增加,海溫及白天平均溫度的增加量是比較小的,這些現象會導至海洋面及陸地上的水氣蒸發的增加量較小,由於夜間溫度的增加量相對較大,會使得夜間相對溼度減少。
台灣相對濕度呈下降趨勢,近百年來下降了2%-5%,以都會地區下降較多,台北地區近十年來下降了5% 。另外相對濕度高於90%之發生頻率於過去四十年減少2倍以上,因而霧發生頻率也會有降低的趨勢。而霧氣或水汽的減少對於脆弱性較高微生物生態甚至農產品產量都會造成影響。尤其以冬天為旱季的台灣南部,影響程度會比北部來的更大。在一些半乾燥或乾燥氣候區霧氣是動植物生存的重要條件,而熱島效應造成的高溫化與乾燥化將導致生態環境的破壞。
 
四、降水型態改變,都市水患機率增加
 
降雨位置由集水區偏向城市及其下風處,雨下在不該下的地方使得乾旱現象及都市水患更為嚴重。因為海風吹向陸地時,熱空氣遇到山區會向高空上昇,降雨容易聚集在集水區,但是熱島效應會影響這個循環系統的熱力和動力過程,因為市區增溫比郊區快,並增強熱對流,使得在城市下風處容易產生午後雷雨,集水區的雨量反而減少。而都市的降雨又因高度水泥化使得雨水下滲量減少進而形成地表逕流釀災。因此即使在總雨量沒有減少的條件下,降雨分布的改變就已使可利用水資源量減少,都市水患機率增加。
 
五、空氣品質降低
 
都市內空氣汙染加重「煙霧」是常常伴隨著都市熱島效應而發生的現象。當煙霧發生時,都市的能見度會跟著降低,此時空氣污濁,濃霧特多,將影響飛機的起落及汽車的行駛。此外,煙霧的發生也可能引起心臟病、氣喘及支氣管炎等病症,例如在1952年12月5日至9日之間,倫敦發生一場大煙霧,造成四千多人死亡。除了煙霧的發生外,「塵罩」也是經常發生的現象。這些煙塵和落塵微粒也含有危險的有毒物質,例如汽車燃油所排放出來的鉛就有劇毒。這些空氣污染的情形都將直接影響居民的健康。
 

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