發燒的土地:運用遙測技術看台南城鄉發展和衍生的溫度變化

 

 

文:P.Lu

城市發展對當地氣候的影響是什麼?農田轉換成高科技廠房林立的工業區(喔不,這個時候我們就會叫它做科學園區)的時候,除了寬廣筆直的大馬路,增加的就業機會,連帶的商業發展與新興的公共建設之外,是否對地方微氣候產生影響?以下利用遙測影像計算土地利用與溫度反演,比較台南市台南區(原台南市)與新市區,近年來隨著都市發展所帶來的氣溫變化與影響。

 

  • 利用影像估算不透水鋪面(ISA)

選定六張不同年份的Landsat 影像(1995, 2000, 2003, 2006, 2009, 2012),利用K-means (ERDAS IMAGING 9.1)將影像分為建地,植被,水體,裸露地,雲與其他等六類,分類結果如圖1。利用建地估算不透水鋪面面積與空間分佈的變化情形。關於台南市台南區與新市區的變化計算如下圖2,台南區1995-2012年不透水鋪面面積由43.7%增加至63.8%,年平均增加幅度為1.18%。新市區由9.57%增加至36.08%,年平均增加率為1.56%。

圖1 Landsat衛星影像分類(A:1995, B:2000, C:2003, D:2006, E:2009, F:2012)
圖2 台南市台南區與新市區1995-2012年間不透水鋪面增加比率

 

  • 溫度反演與都市熱島強度計算

利用溫度反演模式計算台南地區1995至2012年間的溫度變化與熱島強度,其結果如圖3。台南區的都市熱島強度由1995年的3.492°C上升至2012的5.0052°C,年平均上升幅度為0.089°C。在新市,都市熱島強度由1995年的1.7288°C上升至2012年的5.3561°C,年平均上升幅度為0.2133°C,幾乎是台南區的三倍。

圖3 1995-2012年間台南市台南區與新市區都市熱島上升溫度變化

 

比較台南區與新市區不透水鋪面與都市熱島上升溫度的變化量,可以發現新市區不管在不透水鋪面,或是溫度上升的變化上都較台南區為高,推估與其開發強度較台南區更強,開發規模也較大。此外,儘管新市區在不透水鋪面的比例上不若都市地區高,都市熱島效應所造成之溫度上升卻比台南區更高,2012年更超過台南區的計算溫度,可能與新市(南科地區)的產業屬性與交通結構(e.g., 利用私人小汽車通勤)有關。

圖4 比較台南區與新市區1995-2012年土地利用與都市熱島所造成之溫度變化
  • 結語

都市化(urbanisation)是個持續發生的現象。都市化下的城鄉邊緣(urban-rural periphery or urban fringe)地區,受到都市快速擴張的影響, 地景往往在短時間內有劇烈的變化。新開發地區如台南新市區,隨著特定計畫區的劃設,既有的農業機能在短時間內快速地被工商服務機能所取代。道路的開通使得交通時間縮短,通勤範圍過大,城鄉邊際也城鄉邊際更為外移。

對都市擴張所衍生的環境變化,多半偏重在生態與污染議題,對所造成在『氣候』變化的討論,描述直觀感受者多,量化呈現者少。遙測技術的應用將氣候變化量數值化並規模化,呈現出『開發』在地方微氣候上的影響, 這也是一種科學整合提供決策服務支援的氣候服務模式。

除了對『熱』的感受,都市熱島效應也會連帶影響到地區性降雨型態,進而衝擊到既有的都市空間與排水工程規劃。由於都市化區域增溫比郊區快,熱對流增強,過往在山區的降水提早在都市下風處發生,原本預期降雨的集水區降水減少,造成水資源缺乏。而極端性的午後暴雨將在高度水泥化的都市地區,雨水下滲量少,地表逕流超過排水工程負擔時也會造成災害。

在空間規劃與決策上,台灣目前對溫度變化 –『熱』的討論偏重在建築物理環境的範疇,如建築通風,綠建築指標等。由於缺乏對城鄉(urban-region)發展上的討論,既無法在研究面與環境研究在都市熱島,空氣污染與區域降水上的研究成果進行對話,在執行面上也鮮少能提供有效的都市發展規劃與工程建議。未來若能整合氣候服務資源,從社會面向的永續性進行討論,並積極參與國際上一些與城市發展相關的環境議題如熱島,極端降雨或災害等,的討論,應能建立起都市發展更全面,宏觀的視野。

註:

本研究獲得中央大學太空與遙測研究中心林唐煌老師及其研究團隊在技術與分析工作上的協助與大力支持,特此致謝。


沛文照片
P. Lu
台大地理系,成大建築所,Lund University與TUDelft系友,國立彰化師範大學地理系菜鳥老師一枚。擅長氣候變遷,韌性城市發展與國際比較研究。相信有愛有溫度就可以一直走下去。
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