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2020-10-01砍樹、蓋房子也能影響微氣候? 610 期

Author 作者 黃懷逸/EASY天文地科團隊成員,臺灣大學大氣地質雙主修,喜歡大自然,關心環境與生態議題。認為基隆河以北才是北部。
太陽的能量抵達地球後,會因地表各處反照率差異,而讓大氣產生不同的溫度。此外,地表的性質也會影響當地的(微)氣候。舉例來說,原本是植物茂密的區域,在經過去森林化或都市化階段後,使天氣變熱,加強海陸間的溫度梯度,海陸風環流也會跟著增強,甚至改變降雨形式。

在炎炎夏日,避暑是最要緊的事。不想開冷氣耗費能源的人,除了到大賣場吹個冷氣外,有些人會選擇到海邊吹吹海風,也有些人會到附近的公園乘涼。然而,為什麼都市中的氣溫總是特別酷熱,而海邊或公園的氣溫就比較低呢?難道地表的特性會對氣候產生影響嗎?就讓我們從地表怎麼把能量傳輸給大氣開始說起。

大氣的能量帳本

來自太陽的能量進入地球後,會以各種方式在地表與大氣間傳遞。大氣科學家常以「能量收支」的概念說明太陽、大氣及地表之間如何交換能量。由於大氣幾乎不吸收短波輻射,因此地表的反照率就決定了地表能夠吸收多少能量。從反照率最低的海水(約7%),到反照率最高的雪地(約90%),這些地表吸收的能量,會經由輻射、對流及傳導進入大氣,使大氣在日照之下逐漸增溫。

在日常中,人們不會選擇到反照率較高的水泥地上乘涼,而會到相對吸收較多太陽輻射的森林裡面避暑,原因又是什麼?森林植被雖然吸收了相對較多來自太陽的能量,但是有部分能量透過蒸發或蒸散的過程儲存在水氣當中,並將大氣加溼;而缺少植被覆蓋的水泥地並沒有這個過程,因此在日照之下,可以非常快速的加熱大氣。

地表性質如何影響環流

地表性質不只影響區域的能量收支,也會影響局部環流。空氣溫度的升高會伴隨著其密度的下降,引起水平方向上的氣溫不均勻,並在氣溫較高處擁有較大的浮力而產生上升氣流,氣溫較低處則會有下沉氣流,由於質量必須守恆,因此會產生水平方向的風來調整質量分布。我們熟知的海陸風,就是透過這種方式建立的。在白天時,陸地增溫較海洋快,因此會吹起強烈的海風,將海上潮溼的空氣傳送到陸地上方,再配合山谷風的舉升,在午後很容易成雲致雨。

這樣的環流透過水平溫度梯度所引起,因此不只是海陸邊界有這種環流,在湖岸、河岸甚至是城市與鄉村之間的水平氣溫差異,都會導致這種環流出現。由於環流同時能掌管對流的發展位置和水氣的傳送,因此當地表性質改變時,也會改變環流的強度,進而影響當地的氣候特徵。……【更多內容請閱讀科學月刊第610期】