中 文 摘 要 : 人 體 熱 舒 適 性 會 受 到 很 多 面 向 因 素 的 影 響, 例 如 : 人 體 生 理 機 能 熱 感 受 度 衣 著 量 溫 度 濕 度 風 速 等 本 研 究 為 釐 清 都 市 街 道 環 境 對 於 熱 舒 適 性 之 影 響, 將 實 測 站 設 立 在

行 政 院 國 家 科 學 委 員 會 專 題 研 究 計 畫 成 果 報 告 運 用 固 定 站 監 測 都 市 街 道 熱 環 境 之 研 究 研 究 成 果 報 告 ( 精 簡 版 ) 計 畫 類 別 : 個 別 型 計 畫 編 號 :NSC 99-2221-E-004-006- 執 行 期 間 :99 年 08 月 01 日 至 100 年 09 月 30 日 執 行 單 位 : 國 立 政 治 大 學 地 政 學 系 計 畫 主 持 人 : 孫 振 義 計 畫 參 與 人 員 : 碩 士 班 研 究 生 - 兼 任 助 理 人 員 : 林 文 喻 大 專 生 - 兼 任 助 理 人 員 : 連 昱 棋 博 士 班 研 究 生 - 兼 任 助 理 人 員 : 巴 禎 妮 報 告 附 件 : 出 席 國 際 會 議 研 究 心 得 報 告 及 發 表 論 文 公 開 資 訊 : 本 計 畫 涉 及 專 利 或 其 他 智 慧 財 產 權,2 年 後 可 公 開 查 詢 中 華 民 國 100 年 12 月 31 日

中 文 摘 要 : 人 體 熱 舒 適 性 會 受 到 很 多 面 向 因 素 的 影 響, 例 如 : 人 體 生 理 機 能 熱 感 受 度 衣 著 量 溫 度 濕 度 風 速 等 本 研 究 為 釐 清 都 市 街 道 環 境 對 於 熱 舒 適 性 之 影 響, 將 實 測 站 設 立 在 相 同 街 道 之 五 處 不 同 環 境 條 件 之 測 點, 測 量 各 項 熱 舒 適 相 關 數 據 自 上 午 11 時 到 深 夜 22 時 之 連 續 變 化 情 形, 並 且 計 算 其 綜 合 溫 度 熱 指 數 (The Wet Bulb Globe Temperature, WGBT) 及 平 均 輻 射 溫 度 (Mean Radiant Temperature, MRT), 希 望 藉 此 對 未 來 人 們 活 動 的 地 方 做 出 實 質 改 善 建 議 根 據 本 研 究 數 據 發 現, 三 個 實 測 日 測 點 最 大 溫 差 分 別 是 2.961 oc 3.140 oc 及 3.093 oc, 顯 示 有 良 好 環 境 的 街 道 將 產 生 約 3 oc 的 溫 度 差 異 另 一 方 面, 輻 射 溫 度 為 影 響 熱 舒 適 性 指 標 WBGT 與 MRT 最 關 鍵 的 因 素 根 據 本 實 驗 的 結 論 分 析, 在 陰 影 下 的 測 點 ( 建 築 陰 影 園 道 陰 影 ) 普 遍 幅 射 溫 度 較 低, 因 此 本 研 究 建 議 都 市 街 道 應 該 積 極 增 加 陰 影 面 積, 以 利 降 低 都 市 街 道 高 溫 化 與 都 市 熱 島 效 應 之 現 象 此 外 根 據 本 研 究 結 果 顯 示, 鄰 近 綠 園 道 之 實 測 站 雖 然 氣 溫 與 輻 射 溫 度 相 對 較 低, 但 亦 因 為 其 無 建 築 陰 影 遮 蔽, 故 反 應 在 環 境 熱 舒 適 性 之 數 據 並 沒 有 另 一 個 幾 乎 被 建 築 陰 影 遮 蔽 的 測 站 好 由 此 可 知, 在 街 道 熱 舒 適 性 中, 影 響 最 大 的 因 子 應 為 陰 影, 其 次 才 是 綠 化 等 因 素 都 市 熱 島 效 應 已 有 許 多 的 專 家 學 者 對 此 提 出 許 多 的 看 法 與 進 行 研 究, 根 據 陳 麒 文 於 2004 年 研 究 結 果 顯 示 : 氣 溫 超 過 26 時, 每 上 升 1 度, 尖 峰 負 擔 約 增 加 65 萬 千 瓦 因 此, 若 是 可 以 透 過 本 研 究 建 議 之 街 道 環 境 控 制 方 法, 不 但 可 以 改 善 街 道 熱 舒 適 性, 更 可 以 降 低 空 調 能 源 消 耗 與 碳 排 放 量, 達 到 節 能 減 碳 的 目 標 中 文 關 鍵 詞 : 熱 島 效 應 舒 適 性 指 標 微 氣 候 英 文 摘 要 : 英 文 關 鍵 詞 : heat island effect, thermal comfort index, microclimate

一 前 言 台 灣 是 一 個 人 口 密 集 度 極 高 的 地 區, 有 高 達 77% 以 上 的 人 口 居 住 於 都 市 之 中 ( 林 憲 德 等,2005), 高 密 度 的 居 住 型 態 導 致 的 都 市 街 道 高 熱 環 境 將 嚴 重 的 影 響 多 數 居 民 的 生 活 舒 適 度 此 外, 據 台 電 估 計, 台 灣 地 區 夏 季 尖 峰 室 外 氣 溫 每 上 升 1, 空 調 耗 電 量 約 上 升 6%, 以 台 灣 大 都 會 區 夏 季 市 中 心 與 市 郊 的 最 高 氣 溫 差 3-4 估 算, 夏 季 市 中 心 的 空 調 射 設 備 耗 電 量 比 郊 區 高 出 四 分 之 一 ( 林 憲 德,2000), 顯 示 都 市 街 道 高 溫 化 將 會 增 加 周 圍 居 民 的 空 調 系 統 耗 電 量, 惡 化 台 灣 日 益 嚴 重 的 能 源 問 題, 對 目 前 政 府 極 力 推 廣 的 節 能 減 碳 有 相 當 程 度 的 衝 突 因 此, 研 究 都 市 街 道 型 態 街 道 元 素 與 氣 溫 間 的 關 係, 進 而 提 出 改 善 都 市 高 溫 化 現 象 的 方 針, 著 實 成 為 都 市 環 境 研 究 者 的 重 要 工 作 之 一 二 研 究 目 的 與 文 獻 探 討 為 釐 清 都 市 中 街 道 環 境 與 熱 環 境 的 相 互 關 係, 在 現 有 的 研 究 文 獻 中,Johansson 於 摩 洛 哥 ( 乾 熱 氣 候 區 ) 比 較 了 不 同 街 道 高 寬 比 的 街 道 環 境 (Johansson,2006), 研 究 中 顯 示 白 天 時 街 道 高 寬 比 大 的 區 域 氣 溫 較 低, 且 其 夏 季 平 均 溫 度 較 街 道 高 寬 比 小 的 區 域 低 6K, 舒 適 性 也 是 街 道 高 寬 比 大 的 區 域 明 顯 較 佳 此 外,Pearlmutter 等 人 於 以 色 列 ( 乾 燥 地 區 ) 數 個 街 道 實 測 數 據 中 得 出 街 道 高 溫 化 是 沙 漠 氣 候 夜 間 普 遍 的 現 象, 然 而 緊 密 街 道 峽 谷 (compact canyon) 的 型 態 卻 因 為 能 提 供 較 多 陰 影 及 降 低 輻 射 熱 得 等 因 素, 成 為 了 都 市 冷 島 ( 都 市 較 低 溫 區 域 ), 並 且 在 冬 季 夜 間 因 為 可 以 有 效 阻 擋 強 風 而 能 夠 提 供 較 溫 暖 的 環 境 (Pearlmutter 等,1999) 此 外, 一 篇 即 將 在 2010 發 表 的 最 新 論 文 (Memon 等,2010) 指 出 : 透 過 模 擬 結 果, 街 道 高 寬 比 為 8~0.5 的 不 同 街 道, 在 夜 間 的 溫 度 最 大 差 異 可 達 7.5K, 但 日 間 的 差 異 較 小 ( 甚 至 為 負 ); 並 且 提 到 當 街 道 風 速 從 4m/sec 降 低 至 0.5m/sec 時, 氣 溫 將 會 上 升 1.3K, 顯 示 出 風 速 與 街 道 高 寬 比 對 於 街 道 峽 谷 熱 環 境 的 重 要 性 另 外, 在 一 篇 探 討 綠 化 對 於 都 市 街 道 夏 季 降 溫 效 果 的 研 究 中 提 到 : 絕 大 部 分 的 街 道 綠 化 對 於 降 低 溫 度 都 顯 著 的 效 果, 因 此 在 林 蔭 大 道 上 所 測 得 的 氣 溫 相 較 於 周 圍 地 區 約 低 了 -0.5K(Shashua-Bar 與 Hoffman,2000), 不 過 由 於 繁 忙 的 交 通 量 所 帶 來 的 增 溫 效 果 約 為 2K(Swaid,1993), 相 對 於 另 一 研 究 結 論 : 綠 化 對 於 都 市 周 圍 環 境 的 降 溫 效 果 約 2 (Jonsson,2004), 也 造 成 了 此 研 究 中 某 一 林 蔭 大 道 量 測 結 果 出 現 高 於 周 圍 0.75K 的 情 況 (Shashua-Bar 與 Hoffman,2000), 也 再 次 彰 顯 出 人 工 發 散 熱 對 於 都 市 氣 候 的 影 響 此 外, 一 篇 於 2008 發 表 的 論 文 中 提 到 運 用 數 值 模 型 模 擬 倫 敦 北 京 莫 斯 科 等 九 個 世 界 主 要 城 市, 結 果 證 實 屋 頂 綠 化 與 牆 面 綠 化 可 有 效 降 低 都 市 峽 谷 之 溫 度 (Alexandri 與 Jones, 2008) 在 一 個 關 於 都 市 氣 候 與 熱 島 效 應 的 研 究 中,Taha 指 出 增 加 地 表 反 射 率 與 綠 覆 率 將 有 助 於 降 低 熱 島 效 應 (Taha,1997), 顯 示 都 市 地 表 的 材 料 與 街 道 高 溫 化 相 關 性 極 高 另 外, 一 份 運 用 衛 星 遙 測 技 術 於 北 京 市 的 研 究 中 顯 示, 都 市 地 表 不 透 水 率 與 表 面 溫 度 存 在 著 顯 著 的 相 關 性, 並 且 可 以 基 於 地 表 不 透 水 率 來 進 行 地 表 溫 度 的 推 估 (Xiao 等,2007) 此 外, 在 劉 翕 劼 與 劉 克 旺 對 於 株 洲 城 市 街 區 夏 日 溫 度 分 佈 與 街 道 特 徵 關 係 的 研 究 中 提 出 夏 季 街 道 溫 度 受 到 綠 化 程 度 街 道 高 寬 比 街 道 走 向 所 影 響, 其 中 綠 化 高 的 區 域 溫 度 約 可 降 溫 0.4-0.8, 且 東 西 向 的 街 道 比 南 北 向 的 街 道 溫 度 平 均 高 0.6-0.7 ( 劉 翕 劼 1

與 劉 克 旺,2005) 此 外, 一 份 在 研 究 建 築 簇 群 與 陰 影 的 論 文 (Bourbia 與 Awbi,2004) 中 也 提 到 : 街 道 的 表 面 溫 度 與 天 空 可 視 因 子 (sky view factor) 有 關, 另 外, 在 夏 季 時 東 西 向 的 街 道 溫 度 上 升 情 況 也 較 南 北 向 的 街 道 明 顯, 根 據 上 述 研 究 結 論 顯 示, 都 市 街 道 元 素 ( 地 表 反 射 率 不 透 水 率 ) 尺 度 ( 高 寬 比 ) 植 栽 綠 化 等 因 素 與 氣 溫 間 存 在 著 密 不 可 分 的 關 係 本 計 畫 之 前 期 研 究 於 2009 年 3 月 至 12 月 期 間 承 蒙 國 家 科 學 委 員 會 專 題 研 究 計 畫 補 助 都 市 街 道 熱 環 境 之 分 析 計 畫, 並 且 於 2009 年 六 月 至 日 本 Seventh International Conference on Urban Climate (ICUC-7) 研 討 會 發 表 初 期 研 究 成 果 論 文 An thermal environment investigation of the urban street canyon in a hot and humid region city, Taichung City, Taiwan. (Sun et al, 2009), 並 且 獲 得 許 多 各 國 專 家 學 者 的 迴 響 與 寶 貴 經 驗 此 論 文 係 運 用 移 動 觀 測 法 之 數 據 與 街 道 周 圍 環 境 因 子 ( 綠 覆 率 街 道 高 寬 比 建 築 比 率 ) 進 行 分 析, 結 果 顯 示 夜 間 的 街 道 溫 度 與 綠 覆 率 街 道 高 寬 比 及 建 築 密 度 有 顯 著 的 相 關 性, 因 此 成 為 本 計 畫 提 案 的 重 要 基 礎 數 據 本 研 究 於 兩 條 不 同 街 道 中 設 置 8 處 的 固 定 監 測 站, 以 全 年 8760 小 時 量 測 的 方 式, 蒐 集 街 道 熱 環 境 中 之 溫 度 濕 度 資 料, 並 且 比 較 各 測 點 之 間 的 溫 度 數 據 與 其 街 道 因 素, 試 圖 釐 清 對 於 都 市 街 道 熱 環 境 的 重 要 影 響 因 子, 並 藉 由 分 析 條 街 道 周 圍 環 境 調 查 與 熱 環 境 量 測 數 據, 以 具 體 提 出 有 效 降 低 都 市 街 道 熱 環 境 的 方 針 三 研 究 內 容 與 重 要 研 究 成 果 ( 一 ) 研 究 區 域 本 研 究 以 台 中 市 五 權 一 街 為 研 究 對 象, 該 路 段 有 民 居 建 築 綠 園 道 綠 化 改 善, 經 過 一 段 實 測 前 的 前 期 施 測, 發 現 對 於 該 路 段 取 得 之 數 據 對 於 本 實 驗 所 要 研 究 之 對 象 非 常 具 有 參 考 的 價 值, 故 在 本 街 區 選 取 了 五 個 測 點 ( 建 築 陰 影 園 道 園 道 陰 影 街 道 1 街 道 2) 作 為 本 次 實 測 的 地 點 ( 樹 蔭 下 ) ( 建 築 陰 影 下 ) 街 道 C 街 道 B 園 道 B 園 道 A 街 道 A 圖 1 測 點 位 置 圖 ( 二 ) 研 究 方 法 本 研 究 採 用 固 定 氣 象 站 觀 測 法, 係 將 溫 度 感 測 器 ( 乾 球 溫 濕 球 溫 黑 球 輻 射 溫 等 ) 架 設 於 固 定 2

支 架, 置 放 於 固 定 定 點 以 進 行 實 測, 此 法 具 有 量 測 時 間 同 步 性 的 優 點, 不 需 要 進 行 時 間 同 步 化 校 正 與 標 準 化, 可 以 避 免 掉 因 時 間 差 距 帶 來 的 誤 差 風 速 計 黑 球 濕 球 溫 度 計 溫 濕 度 計 圖 2 實 測 儀 器 示 意 圖 圖 3 資 料 擷 取 器 CR200 本 研 究 於 研 究 區 域 內 架 設 五 個 固 定 氣 象 站 進 行 實 測, 其 選 定 過 程 係 透 過 以 下 程 序 : 首 先, 為 確 立 固 定 氣 象 站 設 立 位 置 適 當 與 否, 本 研 究 於 此 次 實 測 前 先 進 行 了 試 測 ( 圖 4), 採 用 的 是 HOBO U12 DATA LOGGER ( 如 圖 5), 可 以 記 錄 溫 濕 度 資 料 達 8000 筆 3

圖 4 HOBO 試 測 之 架 設 圖 5 HOBO(U12) Data Logger 1. 街 道 A 測 點 ( 建 築 陰 影 下 ): 固 定 氣 象 站 架 設 於 南 面 建 築, 因 太 陽 由 南 邊 照 射 關 係 ( 太 陽 直 射 最 北 只 達 北 迴 歸 線 ), 此 測 點 幾 乎 多 數 時 間 處 在 陰 影 之 下 測 點 位 置 圖 6 街 道 A 測 點 實 景 2. 園 道 A 測 點 : 此 測 點 周 邊 具 有 園 道 的 行 道 樹 綠 化, 但 儀 器 不 架 設 在 樹 蔭 之 下, 做 為 園 道 陰 影 下 的 對 照 組 測 點 西 邊 約 15 米 處 有 一 棟 22 層 樓 高 的 建 築 4

圖 7 園 道 A 測 點 實 景 3. 園 道 B 測 點 ( 樹 蔭 下 ): 此 測 點 周 邊 園 道 樹 冠 茂 密 通 風 良 好, 儀 器 架 設 位 在 陰 影 之 下, 難 以 受 到 陽 光 直 接 照 射 測 點 位 置 測 點 位 置 圖 8 園 道 B 測 點 實 景 4. 街 道 B 測 點 本 測 點 北 面 臨 街 為 尚 未 開 發 之 空 地, 南 面 臨 有 一 堵 約 一 米 高 的 圍 牆, 圍 牆 邊 有 一 些 植 栽 及 椰 子 樹, 但 其 陰 影 並 不 會 遮 蔽 住 儀 器 5

測 點 位 置 圖 9 街 道 B 測 點 實 景 5. 街 道 C 測 點 本 測 點 北 面 臨 街 為 尚 未 開 發 之 空 地, 南 面 是 民 居, 但 其 建 築 線 臨 門 口 尚 有 一 段 距 離, 故 此 測 點 受 建 築 陰 影 遮 蔽 的 影 響 較 小 測 點 位 置 6

圖 10 街 道 C 測 點 實 景 ( 三 ) 研 究 過 程 與 結 果 根 據 本 研 究 設 置 之 固 定 氣 象 站 實 測 資 料, 可 釐 清 在 同 一 街 區 於 夏 季 在 有 無 建 築 陰 影 遮 蔽 綠 化 陰 影 遮 蔽 通 風 條 件 差 異... 等 各 種 不 同 的 情 形 之 下, 由 早 上 11 時 升 溫 後 達 到 高 峰, 再 逐 漸 降 溫, 終 至 日 落 後 收 斂 的 連 續 變 化 情 形, 以 此 實 驗 結 果, 來 對 人 們 生 活 環 境 作 出 建 議, 使 得 人 們 的 熱 舒 適 感 受 更 加 舒 服 而 本 研 究 發 現, 最 直 接 影 響 WGBT 及 MRT 指 數 的 因 素, 就 是 輻 射 溫 度 的 高 低 變 化 根 據 本 實 驗 的 結 論 分 析, 在 陰 影 下 的 測 點 ( 建 築 陰 影 園 道 陰 影 ) 可 以 有 比 較 好 的 降 低 幅 射 溫 度 效 果, 因 此 本 研 究 建 議 未 來 不 管 是 公 共 空 間 或 是 私 人 區 域 都 應 該 增 加 遮 蔽, 尤 其 是 以 綠 化 ( 植 栽 綠 屋 頂 等 ) 的 手 法, 因 為 植 栽 間 的 縫 隙 可 以 增 加 空 氣 流 動 性, 產 生 的 風 對 熱 舒 適 性 的 評 估 也 有 一 定 的 影 響, 運 用 綠 化 手 法 不 僅 合 乎 本 研 究 的 結 論, 更 不 像 建 築 物 一 樣, 可 能 發 生 都 市 微 氣 候 的 改 變, 產 生 都 市 熱 島 效 應 都 市 熱 島 效 應 已 有 許 多 的 專 家 學 者 對 此 提 出 許 多 的 看 法 與 進 行 研 究, 根 據 林 憲 德 等 人 於 1999 年 的 研 究, 台 灣 四 大 都 會 區 之 夏 季 午 夜 都 市 熱 島 效 應 強 度 約 為 2.7-4.5 ; 陳 麒 文 於 2004 年 研 究 結 果 顯 示 : 氣 溫 超 過 26 時, 每 上 升 1 度, 尖 峰 負 擔 約 增 加 65 萬 千 瓦 若 是 可 以 透 過 本 研 究 建 議 之 綠 美 化 改 造 手 法, 不 但 可 以 減 低 消 耗 多 餘 的 建 材, 更 可 以 節 省 能 源 與 碳 排 放 量, 從 更 加 根 本 性 的 地 方 下 手 來 維 護 人 體 的 熱 舒 適 性 而 在 本 研 究 中 也 發 現, 太 陽 照 射 角 度 因 時 序 的 變 化, 與 周 遭 環 境 ( 地 形 建 築 植 栽 ) 形 成 不 同 角 度 的 照 射 情 形, 也 會 造 成 輻 射 溫 度 的 改 變, 然 而 本 研 究 並 無 足 夠 的 時 間 與 方 法 針 對 此 問 題 做 更 詳 細 的 研 究, 因 此 建 議 後 續 研 究 能 針 對 太 陽 對 測 點 照 射 角 度 的 變 化 做 出 記 錄, 以 作 為 影 響 輻 射 溫 度 變 化 的 量 化 數 據 之 一 本 計 畫 原 提 案 之 設 備 費 因 僅 能 補 助 一 半, 導 致 部 分 研 究 範 圍 限 縮 ( 熱 環 境 與 氣 象 因 子 分 析 ), 尤 甚 可 惜 本 研 究 將 會 繼 續 爭 取 經 費, 並 延 續 進 行 本 研 究 表 1 實 測 期 間 各 測 點 最 大 溫 差 表 Date 09/03 09/04 09/05 數 值 時 間 測 點 數 值 時 間 測 點 數 值 時 間 測 點 測 點 間 最 大 溫 差 14:20-14:40 測 點 間 最 大 溫 差 2.961 13:01 街 道 B 街 道 A 3.140 12:01 街 道 B 街 道 A 3.093 12:26 街 道 C 街 道 A 數 值 時 間 測 點 數 值 時 間 測 點 數 值 時 間 測 點 2.891 14:24 街 道 B 園 道 B 2.607 14:40 街 道 B 街 道 A 2.528 14:24 街 道 B 街 道 A 表 2 實 測 期 間 各 點 平 均 溫 差 表 Date 09/03 09/04 09/05 測 點 間 最 大 溫 差 平 均 ( 全 日 ) 1.680 1.569 1.447 測 點 間 最 大 溫 差 2.134 2.129 1.930 平 均 ( 日 落 前 ) 測 點 間 最 大 溫 差 0.815 0.497 0.519 7

平 均 ( 日 落 後 ) ( ) 36 35 34 33 32 31 30 29 28 街 道 A ( 建 築 陰 影 下 ) 園 道 A 園 道 B ( 樹 蔭 下 ) 街 道 B 街 道 C 27 time 11:20 11:40 12:00 12:20 12:40 13:00 13:20 13:40 14:00 14:20 14:40 15:00 15:20 15:40 16:00 16:20 16:40 17:00 17:20 17:40 18:00 18:20 18:40 19:00 19:20 19:40 20:00 20:20 20:40 21:00 21:20 21:40 22:00 ( ) 27 26.5 26 25.5 25 24.5 24 23.5 23 22.5 22 圖 11 實 測 日 2011/9/3 各 測 點 乾 球 溫 度 time 11:20 11:40 12:00 12:20 12:40 13:00 13:20 13:40 14:00 14:20 14:40 15:00 15:20 15:40 16:00 16:20 16:40 17:00 17:20 17:40 18:00 18:20 18:40 19:00 19:20 19:40 20:00 20:20 20:40 21:00 21:20 21:40 22:00 街 道 A ( 建 築 陰 影 下 ) 園 道 A 園 道 B ( 樹 蔭 下 ) 街 道 B 街 道 C 圖 12 實 測 日 2011/9/3 各 測 點 濕 球 溫 度 ( ) 50 45 40 35 30 25 time 11:20 11:40 12:00 12:20 12:40 13:00 13:20 13:40 14:00 14:20 14:40 15:00 15:20 15:40 16:00 16:20 16:40 17:00 17:20 17:40 18:00 18:20 18:40 19:00 19:20 19:40 20:00 20:20 20:40 21:00 21:20 21:40 22:00 街 道 A ( 建 築 陰 影 下 ) 園 道 A 園 道 B ( 樹 蔭 下 ) 街 道 B 街 道 C 8

圖 13 實 測 日 2011/9/3 各 測 點 黑 球 溫 度 ( ) 32 30 28 26 24 22 time 11:20 11:40 12:00 12:20 12:40 13:00 13:20 13:40 14:00 14:20 14:40 15:00 15:20 15:40 16:00 16:20 16:40 17:00 17:20 17:40 18:00 18:20 18:40 19:00 19:20 19:40 20:00 20:20 20:40 21:00 21:20 21:40 街 道 A ( 建 築 陰 影 下 ) 園 道 A 園 道 B ( 樹 蔭 下 ) 街 道 B 街 道 C 圖 14 實 測 日 2011/9/3 各 測 點 WGBT 指 數 ( ) 50 45 40 35 30 25 time 11:20 11:40 12:00 12:20 12:40 13:00 13:20 13:40 14:00 14:20 14:40 15:00 15:20 15:40 16:00 16:20 16:40 17:00 17:20 17:40 18:00 18:20 18:40 19:00 19:20 19:40 20:00 20:20 20:40 21:00 21:20 21:40 22:00 街 道 A ( 建 築 陰 影 下 ) 園 道 A 園 道 B ( 樹 蔭 下 ) 街 道 B 街 道 C 圖 15 實 測 日 2011/9/3 各 測 點 MRT 指 數 參 考 文 獻 林 憲 德. 綠 建 築 設 計 技 術 彙 編. 內 政 部 建 築 研 究 所 2000. 林 憲 德, 孫 振 義, 郭 曉 青, 李 魁 鵬. 台 南 地 區 都 市 規 模 與 都 市 熱 島 強 度 之 研 究. 都 市 與 計 劃 2005;32(1):83-97. 劉 翕 劼, 劉 克 旺. 株 洲 城 市 街 區 夏 日 溫 度 分 佈 與 街 道 特 徵 關 係 的 研 究. 湖 南 林 業 科 技 2005;32(2):11-13. Alexandri, Eleftheria and Phil Jones. Temperature decreases in an urban canyon due to green walls and green roofs in diverse climates. Building and Environment 43(2008): 480-493. Bourbia, F. and H.B. Awbi. Building cluster and shading in urban canyon for hot dry climate Part 1: Air and surface temperature measurements. Renewable Energy 29(2004): 249-262. Johansson Erik. Influence of urban geometry on outdoor thermal comfort in a hot dry climate: A study in Fez, Morocco. Building and Environment 2006;41:1326-1338. Jonsson P. Vegetation as an urban climate control in the subtropical city of Gaborone, Botswana. 9

International Journal of Climatology 2004;24:1307-1322. Memon, Rizwan Ahmed, Dennis Y.C. Leung, Chun-Ho Liu. Effects of building aspect ratio and win speed on air temperatures in urban-like street canyons. Building and Environment 45(2010): 176-188. Pearlmutter D., Bitan A., and Berliner P. Microclimatic analysis of compact urban canyons in an arid zone. Atmospheric Environment 1999;33:4143-4150. Shashua-Bar L. and Hoffman M.E. Vegetation as a climatic component in the design of an urban street. Energy and Buildings 2000;31:221-235. Sun, Chen-Yi, Soushi Kato, Wen-Pei Sung, Hsien-Te Lin, Fu-Jen Wang, Wen-Sheng Ou. An thermal environment investigation of the urban street canyon in a hot and humid region city, Taichung City, Taiwan., Seventh International Conference on Urban Climate (ICUC-7), Yokohama, Japan, 2009. Swaid H. Urban climate effects of artificial heat sources and ground shadowing by buildings. International Journal of Climatology 1993;13:797-812. Taha H. Urban climates and heat islands: albedo, evapotranspiration, and anthropogenic heat. Energy and Buildings 1997;25(2):99-103. Xiao R., Ouyang Z., Zheng H., LI W., Schienke E.W., and Wang X. Spatial pattern of impervious surfaces and their impacts on land surface temperature in Beijing, China. Journal of Environmental Sciences 2007;19:250-256. 10

附 件 四 國 科 會 補 助 專 題 研 究 計 畫 項 下 出 席 國 際 學 術 會 議 心 得 報 告 日 期 :100 年 9 月 9 日 計 畫 編 號 計 畫 名 稱 出 國 人 員 姓 名 會 議 時 間 會 議 名 稱 發 表 論 文 題 目 NSC 99-2221 -E - 004-006 - 運 用 固 定 站 監 測 都 市 街 道 熱 環 境 之 研 究 孫 振 義 服 務 機 構 及 職 稱 國 立 政 治 大 學 地 政 學 系 100 年 8 月 27 日 至 100 年 8 月 27 日 會 議 地 點 韓 國 慶 州 ( 中 文 )2011 台 日 韓 國 際 都 市 計 劃 研 討 會 ( 英 文 )2011 International Symposium on City Planning ( 中 文 ) 台 中 街 道 熱 環 境 觀 測 與 分 析 ( 英 文 )The observation and analysis of street thermal environment in Taichung. 一 參 加 會 議 經 過 在 中 華 民 國 都 市 計 劃 學 會 安 排 投 稿 與 參 訪 團 策 劃 下, 一 行 人 十 多 位 台 灣 都 市 計 劃 相 關 領 域 之 專 家 學 者 一 同 前 往 南 韓 慶 州 參 與 2011 台 日 韓 國 際 都 市 計 劃 研 討 會 (2011 International Symposium on City Planning), 會 中 共 分 為 11 個 主 題 (Planning theory and history, Planning strategies, Tourism, Transportation and urban infrastructure, Urban and regional analysis, Land and housing, Regional planning, Sustainable development, Disaster prevention, Landscape planning and design, Land use planning), 共 計 台 日 韓 三 國 學 者 共 計 發 表 了 83 篇 論 文 本 人 發 表 的 論 文 為 台 中 街 道 熱 環 境 觀 測 與 分 析 (The observation and analysis of street thermal environment in Taichung), 被 歸 類 在 都 市 與 區 域 分 析 (Urban and regional analysis) 這 一 場 次 中 1

參 與 會 議 開 幕 式 照 片 會 中 與 日 本 學 者 合 影 二 與 會 心 得 本 次 會 議 除 了 台 灣 過 去 的 專 家 學 者 外, 也 有 許 多 來 自 日 本 與 韓 國 本 地 的 學 者, 在 大 會 安 排 下 每 一 場 次 的 發 表 都 有 很 充 分 的 時 間 進 行 問 題 討 論 因 此, 在 這 次 的 論 文 發 表 中, 本 人 也 有 幸 能 夠 與 幾 位 國 外 學 者 建 立 初 步 的 研 究 討 論 關 係 此 外, 由 於 部 分 議 題 領 域 差 異, 雖 有 機 會 能 夠 初 探 都 市 計 劃 其 他 領 域 的 研 究 成 果, 但 無 法 廣 泛 認 識 個 人 多 年 從 事 之 都 市 環 境 領 域 之 專 家 學 者, 是 本 次 與 會 唯 一 遺 憾 2

會 議 中 專 家 學 者 討 論 交 流 情 況 照 片 三 考 察 參 觀 活 動 ( 無 是 項 活 動 者 略 ) 本 次 會 議 後 半 段, 在 主 辦 單 位 的 安 排 下 有 機 會 參 訪 了 慶 州 著 名 的 天 馬 塚 觀 星 台 與 佛 國 寺, 也 算 是 對 於 慶 州 當 地 的 文 化 有 若 干 程 度 的 初 步 瞭 解 慶 州 當 地 文 化 參 訪 照 片 四 建 議 參 與 國 際 會 議 相 當 有 益 於 本 國 學 者 與 他 國 學 者 間 的 交 流, 並 且 可 以 即 時 建 立 跨 國 研 究 伙 伴 關 係, 因 此, 建 議 國 家 科 學 委 員 會 可 以 考 慮 將 補 助 提 升 至 每 一 年 度 兩 次 ( 定 額 上 限 ) 的 方 式 此 外, 在 國 際 學 術 會 議 上, 本 國 學 者 應 踴 躍 提 出 問 題 與 發 言, 並 儘 可 能 打 破 國 界 與 語 言 的 屏 障, 讓 學 術 研 究 更 具 國 際 化 視 野 與 觀 點 3

五 攜 回 資 料 名 稱 及 內 容 會 議 論 文 集 與 論 文 集 光 碟 六 其 他 無 4

, 2011 The observation and analysis of street thermal environment in Taichung 1. 2011 6 17 E-mail 2. 2011 04 19

The observation and analysis of street thermal environment in Taichung Chen-Yi Sun 1 Soushi Kato 2 Abstract To estimate the impact of street characteristics on the thermal environment in an urban street canyon in a hot and humid region, transect data were used to analyze the relation between three factors (urban green ratio, building ratio and height to width ratio) and air temperature in two streets in Taichung City, Taiwan. In this study, air temperature data were collected by transects at four different level heights (1, 2, 3 and 4 meter height) in two streets; meanwhile, the use of three street characteristics data calculated by GIS data which can represent the environment conditions of 34 measured locations. The Analysis results shows that the air temperature significant correlated with height to width Ratio (r=0.481), green ratio (r=0.729) and building ratio (r=0.654), respectively at night. In conclusion, this study demonstrates that increasing the green ratio and decreasing the building density are important strategies to mitigate urban warming and to create a comfortable thermal environment. Keywords: heat island, urban canyon, energy consumption, green city 1. Introduction As urbanization progresses, the urban warming problem is mainly aggravated because of the reduced density of green vegetation and increased building in the urban environment. Therefore, how to diminish the heat island effect and to keep the urban area cool could be a very important issue for urban environment researchers. Rosenfeld et al. s study in alleviating the urban warming problem and the heat island effect, believes in a three-pronged strategy that looks beyond the microclimate and below trees focusing on: cool roofs, cool pavements, and vegetation for evapotranspiration (Rosenfeld et al., 1995). According to the result of a previous study, vegetation surfaces show lower radiative temperatures around 20 K than other inanimate ones of the same color (Wilmers, 1988). The study by Shashua-Bar and Hoffman also indicated that the vegetation cooling effect in all study sites was 2.8 K, ranging from as low as 1 K in a street with heavy traffic to as high as 4 K in the smallest garden (Shashua-Bar and Hoffman, 2000). It also demonstrated that 1 Dept. of Land Economics, National Chengchi University (Taiwan) 2 National Institute for Environmental Studies (Japan) 1

vegetation and traffic condition have a strong influence on the temperature in the street. Besides, a previous study also found that vegetation enables a sensitive decrease of the study area of thermal discomfort (Ali-Toudert and Mayer 2007a). On the other hand, urban geometry and thermal properties of urban surfaces have been found to be the two main parameters influencing urban climate (Oke, 1987; Oke et al., 1991). The ratio between the height of buildings (H) and the distance between them (W) influences the amount of both incoming and outgoing radiation. The nocturnal heat island effect has been shown to increase with height to width ratio (H/W %) since the net outgoing long-wave radiation decreases due to reduced sky view factor. In a previous study it was also shown that the trees cooling effect is related to the streets geometry (Shashua-Bar et al., 2010). Furthermore, there are several previous studies referring to the thermal environment and characteristic in urban street canyons (Niachou et al., 2008; Johansson, 2006; Shashua-Bar and Hoffman, 2003; Pearlmutter et al., 1999; Priyadarsini et al., 2008). The paper found that the air temperature in the centre of the urban street canyon at a height of 3.5 meter was higher than it was at a height of 15.5 meter. Johansson conducted a study that investigated the influence of urban geometry on outdoor thermal comfort by comparing an extremely deep and a shallow street canyon in Fez, Morocco (Johansson, 2006), and found that in the summer, the maximum difference was on average 6K and as great as 10K during the hottest days. According to the results of some previous studies, they indicated that tree plantings along the roadside have the impact in reducing the sky view factor; therefore, H/W ratio could be the much independent factor of urban street geometry. Besides, green ratio has been selected as an environmental factor because trees can provide shadow and vegetation may influence ambient thermal environment by evaporation. Moreover, building density can represent the heat effects by thermal capacity of building material and anthropogenic heat; hence building ratio was considered an important factor in this study. Furthermore, green ratio (G %), building ratio (B %) and H/W ratio (H/W %) were selected as variables of street thermal environment not only because urban green density, building density, and H/W ratio have a strong influence on the microclimate around buildings in the urban street but also these three factors can be restrained by Urban Design Act. The aim of this paper is to investigate the influence of these three parameters, G %, B % and H/W %, on the microclimate at the street level in a hot and humid city. This is done by comparing urban canyons in two streets in Taichung City, Taiwan in summer, 2009. The study is based on field measurements of air temperature and GIS data. The results of this experiment can be very useful for understanding the impact of street characteristics on the thermal environment in an urban street canyon. 2

2. The study area, observations and methodology 2.1 Study area Taichung city (24o 08 N, 120o 41 E) is the major city located in the middle of Taiwan surrounding by mountains (Fig. 1). The climate is characterized by hot and humid summers and cold winters. The annual average temperature is 23oC and the annual rainfall is about 1700 mm. Taichung city was chosen for this study because its weather condition and street characteristics can represent a prototype of cities in Taiwan. In the present study, a number of experimental procedures were carried out in two urban street canyons, which are oriented with their long-axis in an E-W direction, located in a typical residential area, near the centre of Taichung city. The study s streets having a range of H/W ratio from 0% to 250%, a range of green ratio from 0% to 48%, and a range of building ratio from 0% to 39%, and they can represent a wide range of urban street canyon characteristics in Taiwan. In every street, 17 measurement sites were chosen with the intention to investigate the thermal characteristics during hot weather condition (Fig. 2). The centre of the streets is comprised of an asphalt road and the building façades are made of concrete and generally covered with plaster or tiles (Fig. 3). Figure 1. The map of the study area Street A Street B Figure2. Measurement point location of two streets ( measuring points) 3

Figure 3. Two examples of measuring points in two study streets Table 1. Weather condition of 5 mobile transect surveys Date Temperature Dew RH Wind Max Sunshine Cloud Global ( o C) point (%) Speed Wind duration cover radiation ( o C) (m/sec) Speed (hr.) (0~10) (MJ/m2) (m/sec) Jun. 7 26.9 20.6 69.2 1.2 1.8 6.9 3.7 19.9 Jul. 30 29.9 23.5 68.9 1.8 2.3 4.8 5.1 15.5 Aug. 19 28.9 23.0 71.4 1.2 1.8 4.7 5.3 14.5 Aug. 27 29.8 23.4 69.1 1.2 1.8 7.9 3.4 19.4 Sep. 7 29.6 22.4 66.3 1.4 2.2 9.7 2.8 22.7 2.2 Mobile transect survey Mobile transects were conducted three times throughout the 24 hour period of a day in order to measure the thermal environment during the day and at night. The data of this study consisted of 15 mobile transects in June to September, 2009. The experiments were performed three times every 24 hours during the periods of 14:00, 18:00 and 22:00 in summer, 2009 and over a prescribed route (Fig 2). The route began from east side of Street A and ended in east side of Street B. The mobile transect instruments which were used in this study were the TR-72U Thermo Recorder which can measure and record temperature (in a range of -60 to 155 o C with 0.1 o C resolution and ±0.3 o C accuracy). Four TR-72U sensors were attached to a metal pole at the heights of 1-, 2-, 3-, and 4-m. As these sensors were not aspirated, it was also important that measurements occurred when the air was not completely stagnant during the study to minimize lags in sensor response. Each TR-72U sensor was synchronized and programmed to sample temperatures and geographical coordinates at 2-s intervals. The TR-72U sensors were subject to preand post-fieldwork calibration to ensure that the measurements were within the manufacturer s specifications. All temperature data have accurate temporal adjustment of temperature change rates over the study area based off the weather station data. All transects had been completed within two hours in similar traffic condition and by the same route. 4

2.3 Street characteristics This present study measured air temperature and street characteristics of 17 measurement points on each street canyon using field experiments and surveys, respectively. Green ratio (G %) and building ratio (B %) data of every measurement point were evaluated using GIS data (Fig. 4). Each measurement point represents an area of 314 m 2 approximately a 10 meter radius around the points. The tree or shrub cover indicated in this study is the visually projected foliage area of tree or shrub cover on a horizontal floor and expressed as a percentage of 314 m 2 of floor area with respect to the measurement points. Meanwhile, the building ratio data of every measurement point was also calculated by the same method. Furthermore, the H/W % data were calculated by equation (1) which was defined by author (Fig. 5). The aim is to present the detailed street characteristics data of two urban street canyons in the study area. The G %, B%, and H/W % data of each measurement point is presented in Table 2 and 3. H/W % =Σ [Hi (10-Di)/10] / 2W (1) Where H is the height of buildings beside street, W is the width of streets and D is the distance from every building to street edge. Fig.4. The calculation samples of building ratio (B%) (left) and green ratio (G%) (right) with 10 meter radius H/W % =Σ [Hi (10-Di)/10] / 2W Fig.5. The calculation method of H/W ratio 5

Table 2 H/W ratio (H/W %), green ratio (G %) and building ratio (B %) data in 17 measured points in street A (unit: %) A01 A02 A03 A04 A05 A06 A07 A08 A09 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 A17 H/W% 118 143 89 73 32 6 0 26 7 48 17 61 81 94 100 95 57 G% 0 0 0 12 31 16 48 34 24 44 27 2 3 4 0 0 0 B% 27 27 38 23 6 0 0 6 2 3 9 8 30 33 36 39 27 Table 3 H/W ratio (H/W %), green ratio (G %) and building ratio (B %) data in 17 measured points in street B (unit: %) B01 B02 B03 B04 B05 B06 B07 B08 B09 B10 B11 B12 B13 B14 B15 B16 B17 H/W% 250 48 18 167 186 138 22 45 94 64 150 3 67 178 34 175 191 G% 0 0 1 0 2 0 0 16 32 3 0 16 1 0 0 0 0 B% 23 21 20 27 31 24 26 25 25 22 37 0 0 16 19 4 26 3.Results and analysis 3.1 Temperature distribution at four different heights Since it is important to understand the thermal influence from the ground surface to adjacent air, air temperature thermometers were placed in the centre of the urban street canyon at four different heights to study the vertical distribution of air temperatures in the urban street canyons during the periods of 14:00, 18:00 and 22:00. Road and building surfaces receive solar radiation as a function of their absorptivity and exposure to sun, they receive and emit long wave radiation as a function of their temperature, emissivity and view factor, and they transfer heat to or from the ambient air and exchange heat via conduction procedures with the lower material layers (Georgakis, 2006). Therefore, the optical and thermal characteristics of materials used in urban canyons have a very important impact on the canyon energy balance. Comparing the temperature data at four different heights, the highest temperatures occurred at 1-meter height due to heat transfer phenomena from the asphalt heating both during the daytime and nighttime measured period. Nevertheless, the temperature profiles of four different heights have a same trend (Fig 6-8). During the whole experiment, higher temperatures are measured at the ground level (1-meter height), and the temperature is found to decrease as a function of height. This is in agreement with the distribution of the surface temperature in the canyon during the night period and is related to the radiative balance of the canyon surfaces. This result agrees as well with two previous studies conducted in Greece (Santamouris et al. 1999; Niachou et al., 2008). The profiles of 2- and 3-m height temperature data especially correspond with the other three profiles; leading to the conclusion that setting up a thermometer at either 2 or 3 meters above the ground could be the appropriate height for an urban street canyon experimental study. 6

Generally, the maximum temperatures approximately reached 34.5 o C at 14:00, 31.5 o C at 18:00, and 30.1 o C at 22:00. The temperature difference between the maximum and minimum values across the canyon at 14:00 reached 2.5 o C, as a function of the optical and physical properties of the street materials and the variability of solar radiation. Also, the corresponding maximum temperature differences ranged 1.5 o C at 18:00 and 22:00 in the same study area. The results indicated that the thermal environment situations could be different even though the data were collected within same study area due to the difference street characteristics of every measurement point. Temperature ( o C) 35.0 34.5 34.0 33.5 33.0 32.5 32.0 (1M)2 PM (3M)2 PM (2M)2 PM (4M)2 PM A01 A02 A03 A04 A05 A06 A07 A08 A09 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 A17 Number of measure point B01 B02 B03 B04 B05 B06 B07 B08 B09 B10 B11 B12 B13 B14 B15 B16 B17 Fig. 6 Average temperature distribution in two streets at the heights of 1-, 2-, 3- and 4-m at 2 p.m. Temperature ( o C) 32.0 31.5 31.0 30.5 (1M)6 PM (3M)6 PM (2M)6 PM (4M)6 PM 30.0 29.5 29.0 A01 A02 A03 A04 A05 A06 A07 A08 A09 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 A17 Number of measure point B01 B02 B03 B04 B05 B06 B07 B08 B09 B10 B11 B12 B13 B14 B15 B16 B17 Fig. 7 Average temperature distribution in two streets at the heights of 1-, 2-, 3- and 4-m at 6 p.m. 7

Temperature ( o C) 31.0 30.5 30.0 29.5 29.0 (1M)10 PM (3M)10 PM (2M)10 PM (4M)10 PM 28.5 28.0 A01 A02 A03 A04 A05 A06 A07 A08 A09 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 A17 Number of measure point B01 B02 B03 B04 B05 B06 B07 B08 B09 B10 B11 B12 B13 B14 B15 B16 B17 Fig. 8 Average temperature distribution in two streets at the heights of 1-, 2-, 3- and 4-m at 10 p.m. 3.2 The relationship between temperature and street characteristics Figure 9 shows the distribution of nocturnal average temperature, H/W ratio, Green ratio, and Building ratio in the study s observed streets. It indicates that the higher nocturnal average temperature occurred in some measured points which have a high H/W ratio and Building ratio based on the fact that a high building density environment will release more heat from the surface material and facilities of buildings. Since vegetation can provide a great cool effect by evaporation, the area, which has a high green density, will reveal a lower nocturnal average temperature. According to the results of this study shown in Figure 9, the profiles reveal the significant reverse trend between the green ratio and nocturnal average temperature, especially in the measured points A10 and B12. Nocturnal average air temperature ( o C) 29.8 29.6 29.4 29.2 29.0 28.8 28.6 28.4 28.2 28.0 Nocturnal average air temperature H/W ratio G ratio B ratio 300% 250% 200% 150% 100% 50% 0% H/W %, G % and B %(%) A01 A02 A03 A04 A05 A06 A07 A08 A09 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 A17 B01 B02 B03 B04 B05 B06 B07 B08 B09 B10 B11 B12 B13 B14 B15 B16 B17 Number of measure point Fig. 9 Nocturnal average temperature, H/W %, G % and B % distribution 8

3.3 The relationship between temperature and H/W ratio In this paper the nocturnal temperature distribution is analyzed in relation to the H/W ratio (Fig 9). The positive correlation coefficients between air temperature and height to width ratio showed that H/W % can influence the thermal environment of an urban street canyon after sunset, because the higher H/W ratio situation can provide more heat from building surfaces and decrease the wind flow which can release the heat from streets especially in summer. However, according to the results of this study and a previous study by Eliasson (Eliasson, 1996), the weak connection between geometry and air temperature in an urban street canyon suggests that the role of geometry should not be overestimated, at least not during the night. Nocturnal average air temperature ( o C) 29.8 29.6 29.4 29.2 29.0 28.8 28.6 28.4 y = 0.2274x + 29.111 r = 0.481 0% 50% 100% 150% 200% 250% 300% H/W ratio (%) Fig. 10 The relationship between nocturnal average temperature and H/W ratio at 10 p.m. 3.4 The relationship between temperature and green ratio The vegetation can provide shade and the cool effect by evapotranspiration; therefore, planting shade trees or increasing the green ratio in an urban street canyon can mitigate the heat island effect and drop the ambient air temperature. By day, the relationship between air temperature and vegetation density was not significant in this study, because the air temperature was strongly influenced by the asphalt, sunlight, shadow, and traffic. It means that even the vegetation does not provide much evaporation to cool the ambient environment during the night; the use of a vegetation cover is still cooler than other kinds of land-covers such as concrete and asphalt. Figure 11 indicates the relation between the nocturnal average air temperature and the H/W ratio, which was found to be significant with a correlation coefficient of 0.729. This result indicates that the green ratio has a negative relationship with temperature during the night. 9

Nocturnal average air temperature ( o C) 29.8 29.6 29.4 29.2 29.0 28.8 28.6 28.4 y = -1.5726x + 29.45 r = 0.728 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% Green ratio (%) Fig. 11 The relationship between nocturnal average temperature and green ratio at 10 p.m. 3.5 The relationship between temperature and building ratio In urban areas, the high volumes of traffic and anthropogenic heat play important roles in the warming of surrounding air in urban areas. A high building ratio area will have more anthropogenic heat releasing from the buildings and less spaces for vegetation. Therefore, high nocturnal average air temperature will occur frequently in some high building ratio areas. In this study, after sunset, the significant correlation coefficients between average air temperature and building ratio were found at four different height levels in the summer (Fig. 12). It means that buildings retained heat to release later from the surfaces and facilities and caused a high ambient air temperature at night. Nocturnal average air temperature ( o C) 29.8 29.6 29.4 29.2 29.0 28.8 28.6 28.4 y = 1.6051x + 28.99 r = 0.654 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% Building ratio (%) Fig. 12 The relationship between nocturnal average temperature and building ratio at 10 p.m. 4. Discussion and Conclusion In this paper, mobile transect data and GIS data were used to analyze the relationship between urban street canyon characteristics and the thermal environment in the Taichung metropolitan area, Taiwan. First, the results indicated that the thermal 10

environment situations could be different even though the data were collected within same observation area due to differing street characteristics of every measured point. Nevertheless, the profiles of 2- and 3-m height temperature data are correspond with the other three profiles; meaning that setting up a thermometer at either 2 or 3 meters above the ground could be the appropriate height for urban street canyon experimental study. All of the mobile transect in this study observed temperature differences that occurred at noon (2.5 o C), night (1.5 o C), and midnight (1.5 o C), no matter what kind of sky conditions and what level of wind speed. The above results indicate that the average nocturnal temperature distribution inside urban street canyons is a function of street geometry and characteristics, as well as, the urban green ratio, the building ratio, and the height to width ratio. Furthermore, the understanding of specific thermal characteristics is essential for studies of the heat island effect and sustainable cities. According to the results of this study and a previous article (Emmanuel R, 2009) and the significant correlation coefficients between air temperature and the height to width ratio (r = 0.481), green ratio (r = 0.729) and building ratio (r = 0.654), increased vegetation and decreased building density in an urban street canyon could be an effective policy for mitigating urban warming, improving the street thermal environment during summer and creating a sustainable urbanity. In addition, a judicious combination of appropriate aspect ratios and orientation, arranging galleries, planting trees, greening the façades or using other shading devices on the walls are a few possible solutions for solving the same problems as suggested in a previous study (Ali-Toudert and Mayer, 2007b). Furthermore, base on the analysis result, regulating the G % above 35% of urban street could mitigate urban warming about 0.55 o C and create more comfortable thermal environment. 5. Acknowledgments The support of National Science Council (project NSC 98-2218-E-004-001), Republic of China (Taiwan), is gratefully acknowledged. 6. References Ali-Toudert F, Mayer H (2007a) Effects of asymmetry, galleries, overhanging façades and vegetation on thermal comfort in urban street canyons. Solar Energy 81: 742-754 Ali-Toudert F, Mayer H (2007b) Thermal comfort in an east west oriented street canyon in Freiburg (Germany) under hot summer conditions. Theoretical and Applied Climatology 87: 223-237 Chow WTL, Pope RL, Martin CA, Brazel AJ (2011) Observing and modeling the nocturnal park cool island of an arid city: horizontal and vertical impacts. Theoretical and Applied Climatology 103: 197-211 Eliasson I (1996) Urban nocturnal temperature, street geometry and land use. Atmospheric Environment 30(3): 379-392 11

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國 科 會 補 助 計 畫 衍 生 研 發 成 果 推 廣 資 料 表 日 期 :2011/12/31 國 科 會 補 助 計 畫 計 畫 名 稱 : 運 用 固 定 站 監 測 都 市 街 道 熱 環 境 之 研 究 計 畫 主 持 人 : 孫 振 義 計 畫 編 號 : 99-2221-E-004-006- 學 門 領 域 : 建 築 都 巿 無 研 發 成 果 推 廣 資 料

計 畫 主 持 人 : 孫 振 義 計 畫 名 稱 : 運 用 固 定 站 監 測 都 市 街 道 熱 環 境 之 研 究 國 內 論 文 著 作 專 利 技 術 移 轉 成 果 項 目 參 與 計 畫 人 力 ( 本 國 籍 ) 99 年 度 專 題 研 究 計 畫 研 究 成 果 彙 整 表 計 畫 編 號 :99-2221-E-004-006- 實 際 已 達 成 數 ( 被 接 受 或 已 發 表 ) 量 化 預 期 總 達 成 數 ( 含 實 際 已 達 成 數 ) 期 刊 論 文 1 0 100% 研 究 報 告 / 技 術 報 告 0 0 100% 研 討 會 論 文 2 2 100% 專 書 0 0 100% 申 請 中 件 數 0 0 100% 已 獲 得 件 數 0 0 100% 本 計 畫 實 際 貢 獻 百 分 比 單 位 件 數 0 0 100% 件 權 利 金 0 0 100% 千 元 碩 士 生 1 0 100% 博 士 生 1 0 100% 博 士 後 研 究 員 0 0 100% 篇 件 人 次 備 註 ( 質 化 說 明 : 如 數 個 計 畫 共 同 成 果 成 果 列 為 該 期 刊 之 封 面 故 事... 等 ) 本 計 畫 部 分 成 果 論 文 The observation and analysis of street thermal environment in Taichung 已 獲 推 薦 刊 登 於 Asian Pacific Planning Review (APPR) 2011 中 1. 孫 振 義 李 鎨 翰 (2011/05/28) 台 中 街 道 熱 環 境 之 觀 測 解 析, 中 華 民 國 建 築 學 會 第 二 十 三 屆 第 一 次 建 築 研 究 成 果 發 表 會, 中 華 民 國 建 築 學 會, 中 華 大 學, 新 竹 2. 第 二 篇 相 關 研 究 成 果 論 文 街 道 環 境 對 於 熱 舒 適 性 之 影 響, 已 經 投 稿 於 2012 年 國 土 規 劃 論 壇 研 討 會 中

國 外 論 文 著 作 專 利 技 術 移 轉 參 與 計 畫 人 力 專 任 助 理 0 0 100% 期 刊 論 文 0 0 100% 研 究 報 告 / 技 術 報 告 0 0 100% 研 討 會 論 文 0 0 100% 專 書 0 0 100% 章 / 本 申 請 中 件 數 0 0 100% 已 獲 得 件 數 0 0 100% 件 數 0 0 100% 件 權 利 金 0 0 100% 千 元 碩 士 生 0 0 100% 博 士 生 0 0 100% ( 外 國 籍 ) 博 士 後 研 究 員 0 0 100% 專 任 助 理 0 0 100% 另 外 邀 請 大 學 生 連 昱 棋 共 同 參 與 研 究 其 他 成 果 ( 無 法 以 量 化 表 達 之 成 果 如 辦 理 學 術 活 動 獲 得 獎 項 重 要 國 際 合 作 研 究 成 果 國 際 影 響 力 及 其 他 協 助 產 業 技 術 發 展 之 具 體 效 益 事 項 等, 請 以 文 字 敘 述 填 列 ) 篇 件 人 次 科 教 處 計 畫 加 填 項 目 成 果 項 目 量 化 名 稱 或 內 容 性 質 簡 述 測 驗 工 具 ( 含 質 性 與 量 性 ) 0 課 程 / 模 組 0 電 腦 及 網 路 系 統 或 工 具 0 教 材 0 舉 辦 之 活 動 / 競 賽 0 研 討 會 / 工 作 坊 0 電 子 報 網 站 0 計 畫 成 果 推 廣 之 參 與 ( 閱 聽 ) 人 數 0

國 科 會 補 助 專 題 研 究 計 畫 成 果 報 告 自 評 表 請 就 研 究 內 容 與 原 計 畫 相 符 程 度 達 成 預 期 目 標 情 況 研 究 成 果 之 學 術 或 應 用 價 值 ( 簡 要 敘 述 成 果 所 代 表 之 意 義 價 值 影 響 或 進 一 步 發 展 之 可 能 性 ) 是 否 適 合 在 學 術 期 刊 發 表 或 申 請 專 利 主 要 發 現 或 其 他 有 關 價 值 等, 作 一 綜 合 評 估 1. 請 就 研 究 內 容 與 原 計 畫 相 符 程 度 達 成 預 期 目 標 情 況 作 一 綜 合 評 估 達 成 目 標 未 達 成 目 標 ( 請 說 明, 以 100 字 為 限 ) 實 驗 失 敗 因 故 實 驗 中 斷 其 他 原 因 說 明 : 2. 研 究 成 果 在 學 術 期 刊 發 表 或 申 請 專 利 等 情 形 : 論 文 : 已 發 表 未 發 表 之 文 稿 撰 寫 中 無 專 利 : 已 獲 得 申 請 中 無 技 轉 : 已 技 轉 洽 談 中 無 其 他 :( 以 100 字 為 限 ) 本 研 究 成 果 論 文 The observation and analysis of street thermal environment in Taichung 已 獲 推 薦 刊 登 於 Asian Pacific Planning Review (APPR) 2011 期 刊 中 3. 請 依 學 術 成 就 技 術 創 新 社 會 影 響 等 方 面, 評 估 研 究 成 果 之 學 術 或 應 用 價 值 ( 簡 要 敘 述 成 果 所 代 表 之 意 義 價 值 影 響 或 進 一 步 發 展 之 可 能 性 )( 以 500 字 為 限 ) 學 術 成 就 1. 據 本 研 究 之 都 市 街 道 溫 度 觀 測 數 據 與 環 境 條 件 因 子 之 分 析, 將 可 在 複 雜 的 都 市 街 道 峽 谷 微 氣 候 條 件 下 釐 清 影 響 街 道 熱 環 境 之 關 鍵 因 子 在 這 初 步 研 究 成 果 之 後, 更 有 助 於 後 續 深 入 研 究 不 同 街 道 寬 度 形 式 氣 候 條 件 之 參 考, 最 終 尋 求 最 適 合 台 灣 本 土 的 街 道 型 態 2. 台 灣 都 市 中 街 道 熱 環 境 嚴 重 的 影 響 者 都 市 耗 電 量 與 居 民 的 生 活 熱 舒 適 度, 因 此, 都 市 街 道 熱 環 境 是 一 項 值 得 長 期 研 究 的 課 題 本 計 畫 在 1 年 的 實 測 與 研 究 中, 建 立 台 灣 街 道 熱 環 境 之 基 礎 數 據, 以 供 作 為 後 續 街 道 熱 環 境 研 究 者 之 參 考 依 據 技 術 創 新 為 都 市 街 道 高 溫 化 的 全 年 逐 時 情 況, 本 研 究 於 研 究 區 域 內 將 設 置 若 干 固 定 監 測 站 進 行 氣 溫 濕 度 實 測, 並 將 實 測 氣 溫 數 據 與 環 境 條 件 進 行 比 對, 最 終 釐 清 都 市 街 道 溫 度 全 年 之 變 遷 及 其 與 氣 象 因 子 間 之 關 係 社 會 影 響 1. 提 供 都 市 耗 能 評 估 相 關 研 究 之 參 考 長 久 以 來 都 市 耗 能 量 解 析 一 直 是 一 件 非 常 重 要 的 研 究 課 題 與 工 作, 然 而 在 進 行 都 市 耗 能 量 評 估 時, 若 有 本 研 究 針 對 都 市 街 道 環 境 特 性 所 衍 生 出 的 耗 能 量 差 異 數 據, 有 助 於 更 精 確 的

預 估 都 市 街 廓 用 電 量, 並 對 於 電 力 配 置 及 能 源 政 策 有 正 面 的 幫 助 2. 提 升 街 道 熱 舒 適 性 街 道 的 熱 舒 適 性 若 可 以 透 過 改 善 或 設 計 手 法 提 升, 能 夠 有 效 增 加 居 民 至 戶 外 活 動 步 行 交 流 之 機 會 透 過 本 計 畫 之 初 步 研 究 成 果, 提 出 改 善 街 道 熱 舒 適 性 的 初 步 建 議 事 項, 俾 使 都 市 街 道 更 適 合 都 市 居 民 活 動 提 升 社 區 意 識