都市熱島？光電熱島？／ 許耀升

許耀升（馳品設計執行長）

最近媒體或輿論一直在談論著台灣的高溫不斷，尤其是台北地區於8月03日下午1點左右，在台北市的信義測站已出現今年全台最高溫，測得溫度高達39.4度，第二高溫是三峽的39.3度，所有前10名的高溫皆是落在新北、桃園地區。有人戲謔：難道這也是北部的光電板使得台北發生熱島效應，才這麼熱？但這其實是完全誤解了我們所常引述的「熱島」一詞是什麼意思了。

有學者提出，當城市裡的平均溫度比周圍的郊區還要高時，整座城市瀰漫著熱空氣，會形成像是個發熱的島嶼，因此科學上稱之為「熱島效應」（Urban Heat Island Effects），熱島效應的作用會使人類生活變得不舒適，還具有危險性！根據歐盟「哥白尼氣候變化服務」資料顯示，大城市往往會經歷更嚴重的熱島效應，例如倫敦和巴黎的市中心，其夜間溫度比農村周圍結果還高約4度。歐盟研究發現，由於城市的熱島效應會導致溫度上升，這與2015年夏季歐洲各地發生的6700多起死亡事件有關，因為高溫會引發中暑衰竭及呼吸道問題使人致命。

而通常這種現象是因為城市常比鄉村還要熱，所以習慣上會稱為都市熱島。因為城市建設是由鋼筋水泥、石磚大樓和瀝青柏油路面所構成，這些暗色建材容易吸熱，而建築物吸收的熱在夜間輻射會重回到空氣中，產生了加熱效應造成氣度升高，再加上城市裡通常是緊密排列的高樓所組成，城裏的樹林分佈範圍也極少，所以空氣流通受阻下也降低了建築物保持涼爽的效能。

而由馬里蘭大學所帶領的研究團隊，他們以美國矽谷的一處裝置容量為1千瓩之光電場地址作為觀測對象，其研究結果顯示，太陽能發電廠與附近周圍溫度相比，太陽能發電站的溫度會比附近高出3至4度，這也會引發熱島效應，導致了周圍的溫度提升，相關研究報告已經發佈在知名的《Scientific Reports》期刊上。這明顯的代表並不是只有城市的聚熱現象才會引發出熱島效應，馬里蘭大學團隊所研究的地區除了廣闊的太陽能板外，並沒有任何城市分佈，所以這表達出研究的結論是，該地區熱度的增溫來源並不是因為都市熱島效應，而是光電熱島效應！

那要怎麼去區分什麼是都市熱島？什麼是光電熱島呢？答案是，只要發熱的源頭消失時，熱島效應作用就會自然而然的消失了。而台北地區坐落在台北盆地上，都市大樓的高度發展加上盆地地形像碗公一樣，其盆地中央之蓄熱嚴重，使得熱度集中的氣溫上升較為劇烈變化！所以在酷熱難耐的夏天裏，北北桃地區自然極易發生高溫狀態使都市變熱，但一旦到了冬天，北北桃地區卻又常常會發生瞬間掉到全台最低溫的地區之一，這代表著該地區在冬天的季節冷氣團報到時，輻射散熱作用會能有效輸出去，所以冬天自然不會發生高溫情況的熱島效應， 而這種現象是只有會產生都市熱島的地區才會去發生的。

之前台灣一個臉書粉專「圖地」曬出了一張圖表，指出如果去計算到台灣平均每年30度以上的總天數會發現到，全台灣最熱的城市，其實是「台南市」，台南市等於每年平均有186天超過30度，高居全國第一。這讓人疑惑了？一年365天就有超過一半是超過30度，等於代表著扣除掉颱風下雨及陰天等天數，台南市根本連冬天也常常是高溫不退情況。但台南市的建設並沒比台北、新竹、台中、高雄..等人口集中大都市發展來得高，也不是像台北地區為盆地地形，台南只是個平原型態而已，依照國際所通用的柯本氣候分類法看，台南屬於副熱帶的氣候，高雄則是熱帶。台北高溫在冬天都能退去了，為何反倒鄉鎮地區的台南市溫度卻多日難以散去？若硬要說因為台南的緯度低，加上內陸山區缺乏海風調節，才會在氣候變遷下容易出現高溫，那照理臨近於台南的高雄縣市也同樣是緯度低，內陸也同樣有山區比鄰，也是缺乏海風調節，不但處於熱帶地區還更有三座火力發電廠持續運轉中，怎反倒台南市的熱還超過了高雄縣市？

首先，我們需了解，光電熱島到底是怎麼形成的？愛因斯坦說過：當太陽能板吸收光子的能量時會激發出自由電子，也就是所謂的光電子，但產生光電子的能量僅只與光的「頻率」有關，而與光的「輻照度」無關。而輻照度就是指會形成熱輻射，並殘留在光電板上及散逸在大氣層的熱能量，所以太陽能板的光電系統，只會單純去吸取太陽光裏300 到 1100 奈米的光子波段來去產生電能，但並不吸收以外波段之熱能，這些紅外線波段因為陽光照射到光電板時，被吸收走了攜帶著它的光子，但太陽能板的發電過程又不具有吸熱特性，所以使有些熱能會被反彈到環境當中，有些則是轉附在太陽能板上形成熱傳導去影響著發電效率，故任何的太陽能板皆需要散熱裝置以達到降溫效果！

我們望向天空時，太陽光線是顯而易見並能感受其溫度的，當它經過地球的大氣層並被雲層過濾後才照射到地球表面時，我們會稱它為日光，因為它雖明亮但並不炎熱。但若太陽光線並沒有被雲層所遮蔽到，而是直接去照射至地表時，這時會被我們稱為陽光，因為它是代表著明亮的光子和熱能這兩種的組合套餐。在依存模式裡，能量僅只能在質量上去運動作功，不管是光、電和熱還是射線，都需要粒子作載子才能傳送，所有能量在運動過程中若沒有介質載體的話，能量就不會轉移。所以光子可以攜帶著熱能到達地球，但熱能若沒有光子，則自己是無法離開地球。

植物的光合作用可以吸熱，而地球本身的地表跟冰層、海洋湖泊及雲層，也都同樣具有吸收熱能的功能，我們稱作地球機能的吸熱反應，這些都是真正能把熱能吸收走的一種正循環體系，使每天所照射過來的太陽熱能都能獲得排解分散。但人類大量的砍伐樹林蓋光電廠，樹變少了，陽光又被太陽能板阻隔，到不了地面及水面去發生吸熱反應，光子到達太陽能板上就被攔劫只剩下了太陽的熱，熱能沒光子無法反射至外太空，當熱離不開地球時，就只能一直存在於大氣層裏，令人擔憂的是萬一到晚上溫度也散不去時，會發生什麼事？就是熱島效應常態化，該地區累積的溫度會越來越高，高到半夜也散不掉，然後白天再繼續累積，逐年累月形成一種像高壓的熱穹頂，就好像鍋蓋一樣，使熱循環在裏面一直循環，不但阻礙了鋒面使水氣流異常，還造成了各地的極端氣候加速形成。

根據台電統計，截至今年前三季為止，太陽能光電裝置量排行較高的縣市大多落在中南部，而其中，以台南市的1,711.3MW（百萬瓦）穩坐全台灣太陽能發電王之寶座，高居第一。

我們所謂的熱島效應其理論原因都是因為城市往往比鄉村還熱，所以又稱為都市熱島，但一個城鄉地區的台南市全年平均高溫排名卻明顯超過了台北與高雄等高度發展都市，這違反了當初學者對於都市熱島所提出的原始論點，也就是造成台南市常年溫度不退的加熱源頭並不是都市本身，而是那大量設置且每天都會發電產生熱廢能的光電廠。台南市跟台北市相比，台南市更接近於馬里蘭大學團隊所觀測的光電廠地區情況，也就是光電熱島效應。

有人會反駁說，台灣太陽光電板總面積約在2萬公頃之內，並且散佈各處，所以不會改變南部整體的氣溫。但並不需要規定一定要到有多少數量的光電板設置規模，才能夠去影響到整體的氣候，世界上所有的能量並不會無緣無故的產生，也不會憑空消失，一定會是從一種形式轉化成了另外一種形式而已，所以太陽能光電板產生的熱能並不會因為光電板散佈在各處或因範圍被拉大而自己會消失掉，而是在熱傳導的路程上已無形被周邊的大氣層或海洋所吸收掉了，但熱能還是等同持續存在於我們的身邊。太陽能板本身的恐怖威力在於，它僅僅只需要做到能去反轉該地區的熱能累積多過於熱能排放就好，因為我們使用了多少年的光電，就是會有多少的熱廢能產生，並不會因為時間一久，它們會自己消失，熱能只是在持續累積中，而我們卻不自覺。

最後，筆者看到一篇政府網站所推廣的文宣內容，心中很有感觸！分享給在養育下一代子女的家長，如果能度過這次全球暖化危機，請他們要記得，不要像這一代一樣，為了眼前的短利，葬送了整個地球。小尼的爸爸在床頭邊看著「煙囪的故事」（劉旭恭，2012）這本繪本，並向小尼說著這個故事：「有錢人利用煙囪賺錢，但排出的黑煙太臭，有錢人為了自己的利益著想，於是給了窮人一大筆錢，而把煙囪蓋在窮人家附近。有錢人生產愈多東西，黑煙就排得愈多，結果黑煙讓窮人生病、沒水喝，夜晚也因太熱而睡不著覺。窮人的生活卻因此變得很可憐，森林變成沙漠，又遇上颱風下大雨引發土石流，終於將窮人的家園淹埋、摧毀了。最後窮人決定關掉煙囪，並且告訴有錢人，我們沒有煙囪還是可以生活啊！」。（圖片翻攝畫面示意圖）