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研究生:廖夆淇
研究生(外文):Feng-Chi Liaw
論文名稱:土地利用型態組成與都市微氣候關係之實測研究-以台中市為例
論文名稱(外文):Experimental study on the relationship between composition of land-use patterns and urban microclimate in Taichung City
指導教授:鄭明仁鄭明仁引用關係
指導教授(外文):Ming-Jen Cheng
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:建築所
學門:建築及都市規劃學門
學類:建築學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:145
中文關鍵詞:土地利用型態都市微氣候定點量測
外文關鍵詞:fixed-point monitoringurban microclimateland use
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隨著地球暖化問題日益嚴重,在人口密度極高的城市區域,由於人工構造物、高蓄熱鋪面材料、機具排熱等問題,形成城市核心區域高溫化的「都市熱島效應現象」。在本研究中,主要探討土地利用型態組成對於都市微氣候的影響,以及對都市高溫化的緩和效果。
本研究以台灣台中市中設置十二個不同測點,於2007年7、8、9月進行氣溫及濕度的定點量測。同時,將測點周圍的土地利用組成分為五種型態:建築物覆蓋型態、人造鋪面型態、未使用土地型態、植栽綠化型態、水域型態。透過環框分析將各地點的土地利用型態組成因子進行定量化後,藉由單因子變異數分析及多元迴歸分析與所得的各測點平均溫、最高溫、最低溫等氣候監測資料做關聯性分析。
研究結果發現,都市中建築物型態對溫度的增加為正相關,未使用土地型態、植栽綠化型態及水域型態為負相關,而人工鋪面對於微氣候的相關性較不顯著。在相同儀器架設情況下,周遭不同的都市土地利用型態組成比例將會造成1.4∼1.9℃的溫差。本研究建立氣溫預估方程式,可供都市土地使用規劃用來預測微氣候變化,以作為緩和都市熱環境惡化的參考。
The Earth warming question is serious day by day, and the problems of artificial structure, high heat storage pavement materials, machines heat-removal and so on in extremely high population density city region causes that the high temperature formed in urban core region, “the urban heat island effect (UHI)”.In this research, we mainly investigate the influence of land use on urban microclimate, and the effect of mitigating the urban temperature increasing.
In this study, we established 12 different measuring points in Taichung, Taiwan (120°40’E, 24°08’N) in July, August and September of 2007 with the air temperature and the humidity fixed-point monitoring. At the same time, we divided the land use patterns around each measured location into five categories: the building area, the paved area, the free area, the green area, the waters area. After the land use pattern factors was quantified with buffering analysis, the association analysis were made by ANOVA and multiple regression analysis, regarding the minimum, average and maximum temperature data obtained climatic monitoring for each location.
The result shows that in the metropolis there is a positive correlation between the building area and the air temperature increasing; a negative correlation in the free area, green area, water area; a low correlation in the paved area. In the same instrument mounted situation, it will create 1.4~1.9℃ temperature differences around the different proportion of urban land use patterns. This article establishes the air temperature estimate equation to forecast microclimate variation by the urban land-use plan, to be the reference of improving the urban heat environment.
目錄
摘要…………………………………………………………………i
目錄…………………………………………………………………iii
圖目錄………………………………………………………………v
表目錄………………………………………………………………viii

第一章 緒論………………………………………………………1-1
1.1 研究背景與動機......................................1-1
1.2 研究目的............................................1-3
1.3 研究範圍與內容......................................1-5
1.4 研究流程............................................1-7

第二章 文獻回顧…………………………………………………2-1
2.1 氣候尺度的定義......................................2-2
2.2 熱島效應相關論述....................................2-4
2.3 國外相關研究........................................2-8
2.4 國內相關研究.......................................2-20

第三章 研究架構…………………………………………………3-1
3.1 調查方法............................................3-2
3.2 檢定與分析方法......................................3-4

第四章 實證研究…………………………………………………4-1
4.1 調查地點............................................4-2
4.2 儀器設備............................................4-9
4.3 實測時間...........................................4-13

第五章 成果與分析………………………………………………5-1
5.1 土地使用組成因子的量化建立..........................5-1
5.2 實測數據彙整.......................................5-11
5.2.1 全天氣溫.........................................5-11
5.2.2 日間氣溫.........................................5-15
5.2.3 夜間氣溫.........................................5-18
5.2.4 日較溫差.........................................5-20
5.2.5 單日氣溫趨勢.....................................5-21
5.2.6 城郊溫差.........................................5-22
5.2.7 小結.............................................5-24
5.3環框範圍分析........................................5-27
5.3.1 環框範圍半徑50公尺...............................5-27
5.3.2 環框範圍半徑100公尺..............................5-30
5.3.3 環框範圍半徑150公尺..............................5-32
5.3.4 環框範圍半徑200公尺..............................5-35
5.3.5 環框範圍半徑300公尺..............................5-38
5.3.6 小結.............................................5-40
5.4影響參數單因子分析..................................5-41
5.4.1 建築物型態覆蓋與微氣候氣溫相關性分析.............5-41
5.4.2 人工鋪面型態覆蓋與微氣候氣溫相關性分析...........5-44
5.4.3 未使用土地型態覆蓋與微氣候氣溫相關性分析.........5-46
5.4.4 植栽綠化型態覆蓋與微氣候氣溫相關性分析...........5-49
5.4.5 水域型態覆蓋與微氣候氣溫相關性分析...............5-52
5.4.6 小結.............................................5-55
5.5 微氣候氣溫多元迴歸分析.............................5-58
5.5.1 全天氣溫.........................................5-58
5.5.2 日間氣溫.........................................5-59
5.5.3 夜間氣溫.........................................5-61
5.5.4 小結.............................................5-62

第六章 結論與後續研究…………………………………………6-1
6.1 土地利用參數與都市微氣候影響關係....................6-1
6.2 本研究與其他文獻研究成果之比較......................6-5
6.3 後續研究建議........................................6-9

參考文獻

圖目錄
圖1-1 都市熱島效應示意圖................................1-1
圖1-2 研究調查類別示意圖................................1-2
圖1-3 研究測點示意圖....................................1-5
圖1-4 研究內容示意圖....................................1-6
圖1-5 整體架構示意圖....................................1-7
圖1-6 研究流程圖........................................1-8
圖2-1 Köppen氣候分類系統圖..............................2-1
圖2-2 理論基礎與研究方法架構發展圖......................2-1
圖2-3 氣候尺度關係圖....................................2-2
圖2-4 左圖為台中眺望圖;右圖為都市熱島效應塵罩現象示意圖2-4
圖2-5 都市熱島強度示意圖................................2-6
圖2-6 CASBEE-HI評估系統戶外微氣候概念圖.................2-7
圖2-7 特拉維夫的地表覆蓋狀況剖面........................2-9
圖2-8 可倫坡都會區歷年空氣溫度變化圖....................2-9
圖2-9 模擬顯示,波多黎各聖胡安市至2050年的溫度差異越來越大.....................................................2-10
圖2-10 夏、冬天中,深、淺街谷及郊區的平均氣溫圖........2-10
圖2-11 使用ENVI-met模擬周遭街道及建築高度之示意圖......2-11
圖2-12 在H/W=2街谷中比較氣溫及輻射溫度之變化圖.........2-12
圖2-13 植栽綠化對生理當量溫度(PET)影響.................2-12
圖2-14 評估地點最高溫度的方程式........................2-13
圖2-15 利用低空飛行測量,分析都市的反照率與城鄉溫差關係2-13
圖2-16 研究分析方法以及鋪面反照率對溫度的影響關係......2-14
圖2-17 塞格德夏天及冬天的熱島強度空間分佈圖............2-14
圖2-18 熱環境模型顯示出,公園比周邊區域減少了6-7 ℃....2-15
圖2-19 夜間平均城市熱島強度預測值與實測值..............2-15
圖2-20 市區及郊區測點;天空可視度對夜間熱島強度的影響關係圖.....................................................2-16
圖2-21 浦那市中心、建成區綠化、山坡住宅開發及植栽缺少..2-16
圖2-22 東京人工熱在每一個季節的晝夜變化總值............2-17
圖2-23 模擬白天與夜晚中NUS校園不同植栽綠化程度的熱影像.2-18
圖2-24 植栽面積與平均氣溫之間的關係圖..................2-18
圖2-25 四大都會區夏季中午都市熱島現象圖................2-20
圖2-26 台南市孔廟文化園區及其夏季中午之溫度分佈圖......2-21
圖2-27 台南市中山公園綠帶及其夏季中午之溫度分佈圖......2-21
圖2-28 台南地區都市熱島實測路線圖及溫度變動圖..........2-21
圖3-1 研究架構圖........................................3-1
圖3-2 環框分析的種類....................................3-4
圖4-1 十二組儀器設置示意圖..............................4-1
圖4-2 實測地點選擇位置圖................................4-3
圖4-3 實測地點周圍土地使用分區圖........................4-3
圖4-4 土地使用型態因子分類圖............................4-7
圖4-5 ESCORT iLOG氣溫濕度記錄器.........................4-9
圖4-6 ESCORT PC Interface傳輸器.........................4-9
圖4-7 傳輸線............................................4-9
圖4-8 ASUS A8JP筆記型電腦...............................4-9
圖4-9 實測儀器氣溫差異校準數據.........................4-10
圖4-10 實測儀器架設示意圖..............................4-11
圖4-11 架設儀器之木撐架及蓋板..........................4-11
圖4-12 架設器具:腳梯、鐵線、鉗子......................4-11
圖4-13 架設情形圖......................................4-11
圖4-14 架設完成圖......................................4-11
圖4-15 裝備檢整圖......................................4-12
圖4-16 下載數據圖......................................4-12
圖4-17 台中氣象站與公園綠地相鄰,微氣候變化受都市化影響較低.....................................................4-13
圖5-1 土地使用組成型態因子量化流程圖....................5-1
圖5-2 實測期間氣候數據資料。紅線框選範圍為研究有效分析數據.....................................................5-11
圖5-3 7月26日6時至7月27日6時期間氣溫曲線圖.............5-21
圖5-4 實測期間B點-L點溫差曲線圖........................5-22
圖5-5 B點-L點於7月21日18時至7月26日18時溫差曲線圖......5-23
圖5-6 環框半徑50公尺內各測點土地使用型態組成比例.......5-27
圖5-7 環框半徑100公尺內各測點土地使用型態組成比例......5-30
圖5-8 環框半徑150公尺內各測點土地使用型態組成比例......5-32
圖5-9 環框半徑200公尺內各測點土地使用型態組成比例......5-35
圖5-10 環框半徑300公尺內各測點土地使用型態組成比例.....5-38
圖5-11 環框半徑150公尺內建築物型態與全天氣溫趨勢分析圖.5-42
圖5-12 環框半徑150公尺內建築物型態與日間氣溫趨勢分析圖.5-43
圖5-13 環框半徑150公尺內建築物型態與夜間氣溫趨勢圖.....5-43
圖5-14 環框半徑150公尺內人工鋪面型態與全天氣溫趨勢圖...5-44
圖5-15 環框半徑150公尺內人工鋪面型態與日間氣溫趨勢圖...5-45
圖5-16 環框半徑150公尺內人工鋪面型態與夜間氣溫趨勢圖...5-46
圖5-17 環框半徑150公尺內未使用土地型態與全天氣溫趨勢圖.5-47
圖5-18 環框半徑150公尺內未使用土地型態與日間氣溫趨勢圖.5-48
圖5-19 環框半徑150公尺內未使用土地型態與夜間氣溫趨勢圖.5-49
圖5-20 環框半徑150公尺內植栽綠化型態與全天氣溫趨勢圖...5-50
圖5-21 環框半徑150公尺內植栽綠化型態與日間氣溫趨勢圖...5-51
圖5-22 環框半徑150公尺內植栽綠化型態與夜間氣溫趨勢圖...5-52
圖5-23 環框半徑150公尺內水域型態與全天氣溫趨勢圖.......5-53
圖5-24 環框半徑150公尺內水域型態與日間氣溫趨勢圖.......5-54
圖5-25 環框半徑150公尺內水域型態與夜間氣溫趨勢圖.......5-55
圖5-26 土地型態於日平均溫相關性........................5-55
圖5-27 土地型態於日最高溫相關性........................5-55
圖5-28 土地型態於日最低溫相關性........................5-55
圖5-29 土地型態於日較溫差相關性........................5-55
圖5-30 土地型態於日間平均溫相關性......................5-56
圖5-31 土地型態於日間最高溫相關性......................5-56
圖5-32 土地型態於日間最低溫相關性......................5-56
圖5-33 土地型態於夜間平均溫相關性......................5-56
圖5-34 土地型態於夜間最高溫相關性......................5-56
圖5-35 土地型態於夜間最低溫相關性......................5-56

表目錄
表2-1 氣候尺度和對應的現象..............................2-2
表2-2 公園與公園周圍街廓的溫差表.......................2-22
表4-1 各測點現況描述及照片..............................4-4
表4-2 實測期間天氣情形及當日平均溫度表.................4-14
表5-1 A點環框半徑150公尺之土地使用型態組成CAD圖描繪.....5-3
表5-2 B點環框半徑150公尺之土地使用型態組成CAD圖描繪.....5-3
表5-3 C點環框半徑150公尺之土地使用型態組成CAD圖描繪.....5-3
表5-4 D點環框半徑150公尺之土地使用型態組成CAD圖描繪.....5-3
表5-5 E點環框半徑150公尺之土地使用型態組成CAD圖描繪.....5-4
表5-6 F點環框半徑150公尺之土地使用型態組成CAD圖描繪.....5-4
表5-7 G點環框半徑150公尺之土地使用型態組成CAD圖描繪.....5-4
表5-8 H點環框半徑150公尺之土地使用型態組成CAD圖描繪.....5-4
表5-9 I點環框半徑150公尺之土地使用型態組成CAD圖描繪.....5-5
表5-10 J點環框半徑150公尺之土地使用型態組成CAD圖描繪....5-5
表5-11 K點環框半徑150公尺之土地使用型態組成CAD圖描繪....5-5
表5-12 L點環框半徑150公尺之土地使用型態組成CAD圖描繪....5-5
表5-13 十二個測點土地利用組成型態統計表(半徑50公尺)...5-6
表5-14 十二個測點土地利用組成型態統計表(半徑100公尺)..5-7
表5-15 十二個測點土地利用組成型態統計表(半徑150公尺)..5-7
表5-16 十二個測點土地利用組成型態統計表(半徑200公尺)..5-8
表5-17 十二個測點土地利用組成型態統計表(半徑300公尺)..5-9
表5-18 實測期間各地點每日全天平均氣溫..................5-13
表5-19 實測期間各地點每日全天最高氣溫..................5-14
表5-20 實測期間各地點每日全天最低氣溫..................5-15
表5-21 實測期間各地點每日白天平均氣溫..................5-16
表5-22 實測期間各地點每日白天最高氣溫..................5-17
表5-23 實測期間各地點每日白天最低氣溫..................5-17
表5-24 實測期間各地點每日夜晚平均氣溫..................5-19
表5-25 實測期間各地點每日夜晚最高氣溫..................5-19
表5-26 實測期間各地點每日夜晚最低氣溫..................5-20
表5-27 實測期間各地點日較溫差..........................5-21
表5-28 各項參數與地點日平均溫、日最高溫、日最低溫及日較溫差相關性.................................................5-28
表5-29 各項參數與地點日間平均溫、日間最高溫及日間最低溫的相關性...................................................5-29
表5-30 各項參數與地點夜間平均溫、夜間最高溫及夜間最低溫的相關性...................................................5-29
表5-31 各項參數與地點日平均溫、日最高溫、日最低溫及日較溫差相關性.................................................5-31
表5-32 各項參數與地點日間平均溫、日間最高溫及日間最低溫的相關性...................................................5-31
表5-33 各項參數與地點夜間平均溫、夜間最高溫及夜間最低溫的相關性...................................................5-32
表5-34 各項參數與地點日平均溫、日最高溫、日最低溫及日較溫差相關性.................................................5-33
表5-35 各項參數與地點日間平均溫、日間最高溫及日間最低溫的相關性...................................................5-34
表5-36 各項參數與地點夜間平均溫、夜間最高溫及夜間最低溫的相關性...................................................5-34
表5-37 各項參數與地點日平均溫、日最高溫、日最低溫及日較溫差相關性.................................................5-36
表5-38 各項參數與地點日間平均溫、日間最高溫及日間最低溫的相關性...................................................5-37
表5-39 各項參數與地點夜間平均溫、夜間最高溫及夜間最低溫的相關性...................................................5-37
表5-40 各項參數與地點日平均溫、日最高溫、日最低溫及日較溫差相關性.................................................5-39
表5-41 各項參數與地點日間平均溫、日間最高溫及日間最低溫的相關性...................................................5-39
表5-42 各項參數與地點夜間平均溫、夜間最高溫及夜間最低溫的相關性...................................................5-40
表5-43 建築物型態面積比例與微氣候氣溫相關性決定係數(R2)表.....................................................5-42
表5-44 建築物型態面積比例與日間微氣候氣溫相關性決定係數(R2)表...............................................5-42
表5-45 建築物型態面積比例與夜間微氣候氣溫相關性決定係數(R2)表...............................................5-43
表5-46 人工鋪面型態面積比例與夜間微氣候氣溫相關性決定係數(R2)表...............................................5-44
表5-47 人工鋪面型態面積比例與日間微氣候氣溫相關性決定係數(R2)表...............................................5-45
表5-48 人工鋪面型態面積比例與夜間微氣候氣溫相關性決定係數(R2)表...............................................5-46
表5-49 未使用土地面積比例與微氣候氣溫相關性決定係數(R2)表.....................................................5-47
表5-50 未使用土地面積比例與日間微氣候氣溫相關性決定係數(R2)表...............................................5-48
表5-51 未使用土地面積比例與夜間微氣候氣溫相關性決定係數(R2)表...............................................5-49
表5-52 植栽綠化型態面積比例與微氣候氣溫相關性決定係數(R2)表.....................................................5-50
表5-53 植栽綠化型態面積比例與日間微氣候氣溫相關性決定係數(R2)表...............................................5-51
表5-54 植栽綠化型態面積比例與夜間微氣候氣溫相關性決定係數(R2)表...............................................5-52
表5-55 水域型態面積比例與微氣候氣溫相關性決定係數(R2)表.....................................................5-53
表5-56 水域型態面積比例與日間微氣候氣溫相關性決定係數(R2)表.....................................................5-54
表5-57 水域型態面積比例與夜間微氣候氣溫相關性決定係數(R2)表.....................................................5-54
表5-58 全天氣溫預測方程式選入變數表....................5-58
表5-59 全日氣溫預測方程式..............................5-59
表5-60 日間氣溫預測方程式選入變數表....................5-60
表5-61 日間氣溫預測方程式..............................5-60
表5-62 夜間氣溫預測方程式選入變數表....................5-61
表5-63 夜間氣溫預測方程式.............................5-61
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[35]陳冠廷,「台灣中小型都市熱島效應之觀測解析」,成功大學建築研究所碩士論文,1999。
[36]林憲德,「城鄉生態(2007年更新版)」,詹氏書局,2007。
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