當寒暑成災（四）： 仿海綿絕熱島？

本文與  益福生醫 合作，泛科學企劃執行

昨晚，你又在床上翻來覆去、無法入眠了嗎？這或許是現代社會最普遍的深夜共鳴。儘管換了昂貴的乳膠枕、拉上百分之百遮光的窗簾，甚至在腦海中數了幾百隻羊，大腦的那個「睡眠開關」卻彷彿生鏽般卡住。這種渴望休息卻睡不著的過程，讓失眠成了一場耗損身心的極限馬拉松 。

皮質醇：你體內那位「永不熄滅」的深夜警報器

要理解失眠，我們得先認識身體的一套精密防衛系統：下視丘-垂體-腎上腺軸（HPA axis） 。這套系統原本是演化給我們的禮物，讓我們在面對劍齒虎或突如其來的危險時，能迅速進入「戰鬥或快逃」的備戰狀態。當這套系統啟動，腎上腺就會分泌皮質醇 (壓力荷爾蒙)，這種荷爾蒙能調動能量、提高警覺性，讓我們在危機中保持清醒 。

然而，現代人的「劍齒虎」不再是野獸，而是無止盡的專案進度、電子郵件與職場競爭。對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說，身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態。

在理想的狀態下，人類的生理時鐘像是一場精確的接力賽。入夜後，身體會進入「修復模式」，此時壓力荷爾蒙「皮質醇」的濃度應該降至最低點，讓「睡眠荷爾蒙」褪黑激素（Melatonin）接棒主導。褪黑激素不僅負責傳遞「天黑了」的訊號，它還能抑制腦中負責維持清醒的食慾素（Orexin）神經元，幫助大腦順利關閉覺醒開關。

然而，當壓力介入時，這場接力賽就會變成跑不完的馬拉松賽。研究指出，長期的高壓環境會導致 HPA 軸過度活化，使得夜間皮質醇異常分泌。這不僅會抑制褪黑激素的分泌，更會讓食慾素在深夜裡持續活化，強迫大腦維持在「高覺醒狀態（Hyperarousal）」。 這種令人崩潰的狀態就是，明明你已經累到不行，但大腦卻像停不下來的發電機！

長期的睡眠不足會導致體內促發炎細胞激素上升，而發炎反應又會進一步活化 HPA 軸，分泌更多皮質醇來試圖消炎，高濃度的皮質醇會進一步干擾深層睡眠與快速動眼期（REM），導致睡眠品質變得低弱又破碎，最終形成「壓力－發炎－失眠」的惡行循環。也就是說，你不是在跟睡眠上的意志力作對，而是在跟失控的生理長期鬥爭。

從腸道重啟好眠開關：PS150 菌株如何調校你的生理時鐘

面對這種煞車失靈的失眠困局，科學家們將目光投向了人體內另一個繁榮的生態系：腸道。腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路，這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」，而某些特殊菌株不僅能幫助消化、排便，更能透過神經與內分泌途徑與大腦對話，直接參與調節我們的壓力調節與睡眠節律。這種菌株被科學家稱為「精神益生菌」（Psychobiotics）。

在眾多研究菌株中，發酵乳桿菌 Limosilactobacillus fermentum PS150 的表現格外引人注目。PS150菌株源於亞洲益生菌權威「蔡英傑教授」團隊的專業研發，累積多年功能性菌株研發經驗的科學成果。針對臨床常見的「初夜效應」（First Night Effect, FNE），也就是現代人因出差、換床或環境改變導致的入睡困難，俗稱認床。科學家在進行實驗時發現，補充 PS150 菌株能顯著恢復非快速動眼期（NREM）的睡眠長度，且入睡更快，起床後也更容易清醒。更重要的是，不同於常見的藥物助眠手段（如抗組織胺藥物 DIPH）容易造成快速動眼期（REM）剝奪或導致睡眠破碎化，PS150 菌株展現出一種更為「溫和且自然」的調節力，它能有效縮短入睡所需的時間，並恢復睡眠中代表深層修復的「Delta 波」能量。

科學家發現，即便將 PS150 菌株經過特殊的熱處理（Heat-treated），轉化為不具活性但保有關鍵成分的「後生元」（Postbiotics），其生物活性依然能與活菌媲美 。HT-PS150 技術解決了益生菌在儲存與攝取過程中容易失去活性的痛點，讓這些腸道通訊員能更穩定地發揮作用 。

在臨床實驗中，科學家觀察到一個耐人尋味的現象：當詢問受試者的主觀感受時，往往會遇到強大的「安慰劑效應」，無論是服用 HT-PS150 還是安慰劑的人，主觀上大多表示睡眠變好了。這種「體感上的進步」有時會掩蓋真相，讓人分不清是心理作用還是真實效益。

然而，客觀的生理數據（Biomarkers）卻揭開了關鍵的差異。在排除主觀偏誤後，實驗數據顯示 HT-PS150 組有更高比例的人（84.6%）出現了夜間褪黑激素分泌增加，且壓力荷爾蒙（皮質醇）顯著下降，這證明了菌株確實啟動了體內的睡眠調控系統，而不僅僅是心理安慰。

最值得關注的是，對於那些失眠指數較高（ISI ≧ 8）的族群，這種「生理修復」與「主觀體感」終於達成了一致。這群人在補充 HT-PS150 後，不僅生理標記改善，連原本嚴重困擾的主觀睡眠效率、持續時間，以及焦慮感也出現了顯著的進步。

了解更多PS150助眠益生菌：https://lihi3.me/KQ4zi

重新定義深層睡眠：構建全方位的深夜修復計畫

睡眠從來就不只是單純的休息，而是一場生理功能的全面重整。想要重獲高品質的睡眠，關鍵在於為自己建立一個全方位的修復生態系。

這套系統的基石，始於良好的生活習慣。從減少睡前數位螢幕的干擾、優化室內環境，到作息調整。當我們透過規律作息來穩定神經系統，並輔以現代科學對於 PS150 菌株的調節力發現，身體便能更順暢地啟動睡眠開關，回歸自然的運作節律。

與其將失眠視為意志力的抗爭，不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通。透過生活作息的調整與科學實證的支持，每個人都能擁有掌控睡眠的主動權。現在就從優化生活型態開始，為自己按下那個久違的、如嬰兒般香甜的關機鍵吧。

本文由 肺纖維化(菜瓜布肺)社團衛教 合作，泛科學撰文

在現代醫學的警示清單裡，乳癌、大腸癌這些疾病大家都不陌生；但有一個「隱蔽且致命」的威脅卻常被忽視，那就是「肺纖維化」。其中最常見的類型「特發性肺纖維化」（IPF），其預後往往不太樂觀，確診後的五年存活率甚至比許多常見的癌症還低。

首先，我們得先破解一個迷思：肺纖維化並不是單一疾病，而是許多種間質性肺病的共同表現。當我們聽到「肺纖維化」，腦中常浮現「菜瓜布肺」的形象，患者的肺部外觀充滿一個個空洞與疤痕，像極了乾燥的絲瓜。這精準描繪了肺部組織逐漸硬化、失去彈性的過程。

更重要的是，IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性，一旦形成就很難逆轉。這跟部分 COVID-19 康復者身上、仍有機會復原的肺纖維化，是兩種完全不同的概念。

肺部為何會變成「菜瓜布」？

為什麼好端端的肺會變成菜瓜布？這其實是一場身體修復機制失控的結果。

「纖維化」的組織，就是肺部間質組織（interstitium）的疤痕化。間質是圍繞在肺泡周圍，包含血管與支持肺部結構的結締組織。在正常情況下，肺部損傷後會啟動修復機制，並再生健康組織。但在肺纖維化的患者體內，這套修復機制卻「當機」了。

身體會不斷地發出訊號，導致負責修復工作的「纖維母細胞」（fibroblasts）被過度活化，進而失控地沉積膠原蛋白疤痕組織，最終在肺部形成永久性的纖維化。

科學家發現，這個過程之所以棘手，在於它是一個「惡性循環」，肺部同時存在著「發炎反應」與「纖維化」這兩條路徑 ，它們相互加乘，演變成難以阻斷的強大破壞力。

雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ，但已知某些特定族群的風險更高。例如抽菸，特定年齡與性別(50歲以上男性)、長期暴露於粉塵環境的工作者(農業、畜牧業、採礦業…)、胃食道逆流者。此外，患有自體免疫疾病（如類風濕性關節炎、乾燥症、硬皮症、皮肌炎/多發性肌炎，）的患者，他們併發肺纖維化的機率遠高於一般人，必須特別警覺。

打斷惡性循環的挑戰，為何只對抗「纖維化」還不夠？

面對這個不可逆的疾病，醫學界長年束手無策，直到 2014 年才迎來一道曙光。美國 FDA 批准了兩種機制不同的新藥：Nintedanib 和 Pirfenidone。這兩種藥物的出現是治療史上的分水嶺，首度被證實能夠「延緩」IPF 患者肺功能的惡化速度。

然而，這場戰役尚未結束。現有的治療雖然帶來了希望，卻也凸顯了「未被滿足的醫療需求」。從機制上來看，這些藥物主要抑制的是「纖維化路徑」。

這讓科學界開始思考這個未被滿足的棘手問題：既然疾病的本質是「發炎」與「纖維化」的雙重打擊，那麼，我們是否能找到「同時抑制」這兩條路徑的全新策略，從而更有效地打斷這個惡性循環？

找到同時調控「發炎」與「纖維化」的新靶點

為了解決難題，科學家將目光鎖定在一個細胞內的酵素：磷酸二酯酶 4B（PDE4B）。

為什麼鎖定它？讓我們看看它的「雙重作用」機制：

1. 關鍵位置： PDE4B 同時存在於免疫細胞（與發炎有關）與纖維母細胞（與纖維化有關）當中。
2. 作用機制： PDE4B 的主要工作是降解細胞內一種叫 cAMP（環磷酸腺苷） 的訊號分子。cAMP 可以被視為細胞內的「穩定信號」。
3. 雙重抑制： 當我們使用藥物抑制了 PDE4B 的活性，細胞內的 cAMP 就不會被分解，濃度會隨之升高。高濃度的 cAMP 能穩定免疫細胞和纖維母細胞，同時產生抗發炎與抗纖維化的雙重效應。

簡單來說，鎖定並抑制 PDE4B，就像是同時抑制了免疫風暴與纖維化的工程，有望從雙從抑制打擊這個惡性循環。

全球臨床試驗帶來的新希望

近十年來，全球在肺纖維化領域投入了大量的臨床試驗，我們相信，在科學家逐步破解肺纖維化惡性循環的複雜難題後，期盼未來能為無數患者爭取到更安全、健康的生活與未來。

最後，我們必須再次提醒，特發性肺纖維化（IPF）與漸進性肺纖維化（PPF）是極具破壞性、且不可逆的疾病。面對這個比癌症更致命的對手，雖然現有的治療手段能延緩惡化，但無法逆轉已經形成的肺部疤痕組織，因此「早期診斷、早期治療」仍是對抗肺纖維化最重要的黃金時刻。

本文轉載自中央研究院研之有物，泛科學為宣傳推廣執行單位。

• 採訪撰文｜呂慧穎、簡克志
• 美術設計｜林洵安

PM_2.5 和熱危害不只在戶外，也潛藏於住家和社區，影響你我健康。中央研究院環境變遷研究中心研究員龍世俊提出「社區污染源」概念，以新型感測器量化臺灣社區 PM_2.5 分布情況；因應氣候變遷的高溫衝擊，她也調查臺灣社區熱危害，積極推廣綜合溫度熱指數（wet bulb globe temperature, WBGT），協助中央氣象局增建熱預警系統指標，成功將 WBGT 導入「樂活氣象」App，使民眾有效預防熱危害。

隱藏在社區的 PM_2.5

秋冬之際，新聞常看到臺灣中南部 PM_2.5 濃度「紫爆」，更令人擔心的是， PM_2.5 無法完全透過鼻腔和一般口罩過濾，它能輕易穿過肺泡和微血管進入血液循環，短期高濃度暴險恐引發氣喘、鼻炎及咳嗽等反應；長期暴露會增加心血管、呼吸道疾病與肺癌風險。

因此，美國環境保護署在 1997 年訂定 PM_2.5 空氣品質標準，臺灣在 2012 年增訂相關法規，目前國內 PM_2.5 的 24 小時平均值不得超過每立方公尺 35 微克（35 μg/m³）。

在臺灣訂定 PM_2.5 標準前，龍世俊很早就投入本土研究。為了調查居住社區潛藏多少 PM_2.5，1999 年她徵求北、中、南志願者，涵蓋住、商、住工混合等不同社區型態，志願者必須連續 24 小時揹著 2 公斤測量儀，忍受抽氣泵浦低頻噪音和振動，每半小時要記錄數據與從事行為。

龍世俊至今回想起來，仍非常感謝這些志願者，因為他們的努力，才能從日常軌跡抽絲剝繭，找出社區的 PM_2.5 污染。根據約 70 名志願者的數據，曾經在廚房烹飪、燒香禮佛或接觸二手菸的民眾，PM_2.5 的 24 小時平均暴露濃度至少比未從事者高出 20 μg/m³，而廚房烹飪及燒香行為的瞬間暴露濃度可能飆升到 100-200 μg/m³，遠高於目前標準。

抓住排放 PM_2.5 的尾巴

如何評估 PM_2.5 暴露風險？龍世俊說，PM_2.5 暴露風險就像是三層蛋糕！境外霧霾加上本土工業區及移動污染源（如汽機車），會產生一個周界環境的污染背景值，這是「第一層蛋糕」；社區餐飲業、交通、宮廟、社區小型工廠、小型運輸業、工地等空污來源是「第二層蛋糕」；最後是個人行為，例如：抽菸習慣、接觸二手菸、烹飪未開抽油煙機等，為「第三層蛋糕」；三層蛋糕累加起來就是實際的暴險濃度。

龍世俊取樣將近 30 個不同類型社區，了解「每層蛋糕」的成因與貢獻，提供環保單位參考。她說：「環保署剛開始一定抓大魚，把工廠等固定污染源管控好；接下來會抓小魚，也就是汽機車等移動污染源，例如抽燃料稅或推廣電動車。」以上都還是第一層蛋糕而已，如果社區污染源未受重視，那麼積少成多，空氣品質改善依然面臨瓶頸。

要降低 PM_2.5 暴露風險，可以從個人行為開始，龍世俊說：「燒香時開窗與否， PM_2.5 平均暴露濃度就相差 7 倍。」其他如烹調是否開啟抽油煙機、抽油煙機排煙管位置是否妥當等，都直接影響到暴露濃度。

同時龍世俊亦積極行動，讓環保署了解社區污染源有管控必要。環保署因而增訂第三類「逸散污染源」管制方法，雖然法規以營建工地、露天燃燒和農業作業為主，其餘社區污染源施以柔性勸導，但對於臺灣居住健康已是重要一步。

環保署也推動「一爐一香」政策，龍世俊強調：「我們可以精準定量到每多燒一支香，旁邊香客鼻子會吸入多少 PM_2.5 」，她希望在尊重傳統習俗前提下，用數據讓民眾了解風險。龍世俊表示，很多宗教團體並不反對減量措施，因為香客既可表達虔誠，也可照顧健康，甚至主動邀請她去演講，龍世俊在 PM_2.5 風險溝通上可說是非常成功。

三種監測儀讓 PM_2.5 無所遁形

有感過去 PM_2.5 測量儀的笨重不便，2017 年龍世俊與團隊開始導入名為「AS-LUNG」的新型機，因應不同需求，機型有 AS-LUNG-I（室內機）、AS-LUNG-O（室外機）和 AS-LUNG-P （隨身機）三種，這些機器不僅幫助本土研究，部分機型還出借給亞洲其他國家做空污研究。

「過去測量儀是將 24 小時的收集成果全部累積在一張濾紙之上。而這部隨身機（AS-LUNG-P）重量僅有 500 公克，每 15 秒就可以產生一組測量數據，可同步無線傳輸並記錄於記憶卡中」。現階段的研究則是請志願者隨身配戴 7 天，並同時配合架設室內機（AS-LUNG-I）、室外機（AS-LUNG-O）。隨身機（AS-LUNG-P）不僅大幅降低對於志願者的干擾，也增加研究信度。同時，志願者也會配戴小型健康感測器測量心跳及心跳變異度共 48 小時，以分析 PM_2.5 對健康影響。

此外，研究地點的每個社區會設置 10-12 個點位的室外機（AS-LUNG-O），其中一組架設在沒有明顯污染源的地方量測背景值。其他組則設置於小工廠、宮廟、餐飲店、十字路口、公車候車處等位置，盡量去模擬一般社區生活中的實際環境。

AS-LUNG 系列感測器與中研院資訊科學研究所陳伶志研究員開發的感測器「空氣盒子」有所不同。 AS-LUNG 系列成本高，數據有精準校正，適合專業研究用途；空氣盒子造價較便宜，無法測出精準的絕對值，但對於觀測污染物質的「變化趨勢」已綽綽有餘，因此更適合推廣給公民一起參與科學。

熱危害與綜合溫度熱指數

生活中另一健康隱形殺手是「熱危害」。在氣候變遷引發的高溫衝擊下，容易有中暑或熱衰竭等症狀，老人與病患首當其衝。龍世俊過去和中研院人文社會科學研究中心的兩位研究員杜素豪及廖培珊合作，執行「熱浪衝擊下的社會脆弱度與調適力」長期計畫，面訪時發現有些老人為了省電不開冷氣，忍受著攝氏 30 度以上的高溫。

為了更準確評估民眾居住環境與生理健康，龍世俊與團隊將綜合溫度熱指數（WBGT）應用在熱危害觀測。WBGT 起源於二戰末期，由溫度、濕度、風速、太陽輻射等 4 項參數所組成，不同於氣象預報常見的氣溫或體感溫度（apparent temperature），WBGT 除了考慮太陽輻射，更能同時評估氣候環境與人體生理。龍世俊說，美國海軍陸戰隊為了減少夏季訓練的中暑個案，分別用溫度、體感溫度與 WBGT 作為排操參考，前兩者效果不彰，只有採用 WBGT 才讓中暑狀況獲得顯著改善。

以前臺灣還沒有 WBGT 指標，直到 2007 年連續四位老農因熱傷害倒伏田間後，氣象局尋求專家協助，龍世俊便建議採用 WBGT 作為熱危害指標。為了讓氣象局順利導入 WBGT，龍世俊除了測量 WBGT，也同步以熱力學理論換算確保數值準確；後續又至少花了一年時間，以氣象局預報模式運算並比對隔日實際數據，每小時平均數值呈現高度正相關。

即便如此，氣象局仍擔心不同指標會讓民眾混淆。龍世俊不遺餘力，又將溫度、體感溫度、WBGT 三項指數，與健保資料庫的熱相關疾病（如中暑）急診與門診人數、非意外死亡人數進行比對分析，結果又是 WBGT 相關性最高，這才讓氣象局正式將 WBGT 加入預報系統。

這次與氣象局的合作，也開啟了新的機會。

樂活氣象 App 協防熱危害

透過氣象局的轉介，龍世俊與國民健康署分享熱危害的研究成果，因此促成國健署與氣象局共邀她組成「健康氣象 e 起來」計畫團隊，報名 2020 總統盃黑客松大賽。由她提供科學數據做為後臺支援，氣象局則在「樂活氣象 App 」中的「健康氣象」項目裡加入熱危害預警，並於 2021 年 5 月正式上線。

「健康氣象」不但可以做到鄉鎮預報，讓達到預警等級地區之民眾、易受熱危害的族群多加注意，國健署也發揮強項，在平臺中提供熱危害衛教的各項因應措施。透過 App 還能直接搜尋鄰近的急救醫療院所。

熱危害預警共分為四級，乃是與中研院統計所的黃景祥特聘研究員合作，根據健保資料庫熱危害疾病相關就診人數來擬訂閾限值。整個計畫團隊是跨領域合作的最佳展現，促成綜合溫度熱指數作為預防國人熱危害的第一防線，最後也獲得黑客松卓越團隊前五名的佳績。未來熱危害預報更有機會結合醫療院所服務，主動提醒有相關心肺血管慢性病或敏感族群多加注意。

「臺灣的綜合溫度熱指數趨勢有一特別之處，經常是上午 10-12 時之間最高，這時許多學生都在上體育課。而我們認為『最熱』的下午時段，卻常因為熱對流旺盛，雲層開始形成或下起午後雷陣雨，使得 WBGT 降低。」龍世俊的研究提供了充分證據，協助建立熱預警系統，降低了氣候變遷下酷熱帶來的健康風險。未來龍世俊更希望可以擴展建立對「冷」及其他相關疾病的預警。

重視都市的「散熱」

2021 年 8 月聯合國 IPCC 全球氣候評估報告發佈，揭示 2011-2020 地表平均已升溫 1.1 度，若不採取任何行動，2030 年代中期便會來到 1.5 度閾限值。都市熱島效應則更加劇區域性升溫現象，但政府應如何透過都市規劃讓都市熱島效應有效降低？

龍世俊團隊分析都市空間結構，綠地連結性高、破碎性低時，能更有效降低都會區氣溫，同時減少心血管疾病的死亡率。她希望各區域、都市規劃委員會，能夠針對都市風廊的擘劃、都市綠地結構的整合，做出更具體的實務建議與規範；而綠建築則應真正落實以運營所需能源最少的方式進行設計；所謂海綿城市不只是增加透水鋪面的「表層」功夫，要能做到整體水資源的有效涵養、幫助都市降溫。

關於人類社會對於全球氣候變遷的調適，有太多課題尚待解決。與龍世俊的訪談之中，能深刻體會到唯有專注於自身研究、重視每個溝通，並把握跨領域合作契機，才能一步步建立起社會整體的韌性。

延伸閱讀

• 〈盛暑天‧走跳社區─近在眼前的熱危害及PM2.5〉，中央研究院 YouTube。
• 〈生活中的PM2.5－如何降低暴險濃度？〉，科技大觀園。
• 〈看不見的臺灣：空污與大氣傳輸〉，科普一傳十 YouTube。
• 〈生活中的兩難〉，臺大風險中心 YouTube。
• 〈樂活氣象App〉，中央氣象局網頁。
• Lung, S. C. C., Tsou, M. M., Hu, S., Hsieh, Y., Wang, W. V., Shui, C., & Tan, C. (2020). Concurrent assessment of personal, indoor, and outdoor PM2.5 and PM1 levels and source contributions using novel low‐cost sensing devices. Indoor Air, 31(3), 755–768. 
• Lung, S. C. C., Yeh, J. C. J., & Hwang, J. S. (2021). Selecting Thresholds of Heat-Warning Systems with Substantial Enhancement of Essential Population Health Outcomes for Facilitating Implementation. International Journal of Environmental Research and Public Health, 18(18), 9506.

本文由科技部補助，泛科學獨立製作

「都市熱島」這個名詞經由媒體的報導，想必大家並不陌生。不過都市熱島真正的成因有哪些？我們如何量測一座都市的熱島強度？都市越來越熱，我們該怎麼辦？為了認識這些問題，我們邀請了台大大氣系柳中明教授為我們解惑，一探究竟是那些因素正在讓我們賴以維生的城市成為火爐！

什麼是都市熱島效應？

都市中存在大量的人工發熱物體，例如冷氣機或是汽機車引擎，這些發熱物體排放出的廢熱導致都市中蓄積了大量的熱能。而鋼筋混泥土構成的建築物與柏油路面則是容易蓄熱的材質，加上綠地稀少、河川遭到覆蓋、高樓建築阻擋風的流動等等，這些複合因素導致都市在周遭較低溫的郊區襯托下，猶如一座發熱的島嶼，氣象學家便把這種現象稱之為「都市熱島」(urban heat island)。

都市的熱島效應會隨時間與氣候條件變化，一年中冬季的熱島強度普遍而言比夏季強，而一日之中熱島強度最強的時間通常出現在傍晚，此時夜晚剛開始，都市白天蓄積的熱能開始釋放。在國內外的研究中，都市熱島的強度從攝氏2度到12度不等，而在臺灣，李魁憲針對台灣四大都會區(台北、高雄、台中、台南)的研究中，發現台灣大都市的熱島強度約在攝氏3至4度間，也就是說市中心的最高溫會比市郊高上3至4度左右。

都市熱島效應除了提高都市的溫度，亦會造成都市地區的局部氣候改變，包含：高溫化、乾燥化、日射量減少、雲量增多、霧日增多、降雨量微增、平均風速降低、加劇空氣污染等等。對於都市生活的舒適與能源的消耗扮演舉足輕重的影響，尤其在全球極端事件頻傳的現代，都市熱島更可能火上加油，讓都市面對天氣災變更為脆弱。

都市熱島與全球暖化？

都市越變越熱，這不禁讓人聯想到同樣在描述氣溫上升的全球暖化現象，與都市熱島有何差異呢？其實，都市熱島與全球暖化為兩個成因完全不同的現象，全球暖化是因為人類排放的溫室氣體，導致大氣層的溫室效應使全球普遍升溫，無論都市、鄉村還是無人的荒野地區都有溫度上升的趨勢。

而都市熱島只存在於都市地區，各地受地形、氣候條件以及季節的影響，在強度上會有所差異。不過，隨著全球暖化帶來的升溫趨勢，都市在熱島效應的加乘作用下，面對極端高溫時會更容易受害。此外，根據台電的統計，台灣都市地區氣溫每上升攝氏一度，冷氣用電量會增加6%，消耗更多能源代表都市將排放更多溫室氣體，故熱島效應可說是間接影響暖化，但並非暖化的主因。

以台北為例，藉由比對基隆外海彭佳嶼以及台北市區的氣象測站，即可發現都市地區同時受到全球暖化以及都市熱島的雙重影響。從1910年至2011年，無論彭佳嶼或台北的測站氣溫都呈上升趨勢，台北市上升1.7度，彭佳嶼則上升1.2度。彭佳嶼測站由於周遭人為影響小，可視為台灣地區氣溫上升幅度的基準值，而台北與彭佳嶼的0.5度差距就可能是台北的熱島效應所造成。

那麼，科學家怎麼觀測熱島效應呢？

目前常見的都市熱島觀測方法有三種：「固定氣象站觀測法」、「遙測法」以及「移動觀測法」。三種方法各有其優缺點，故在都市熱島的研究中科學家通常會綜合使用三者，以獲得較為全面且客觀的觀測結果。

固定氣象站觀測法藉由比對市中心與市郊觀測站的溫度，來獲得都市熱島的觀測數據。不過由於測站數量有限，加上測站地理空間上的分布不均，無法充分表現都市熱島在空間上的分布狀況。

遙測法利用衛星搭載的紅外線感測儀器，進行地表溫度的觀測。遙測法適用於大範圍的都市熱島研究，同時能結合都市的土地利用變遷，進行不同時間的變化分析。但是遙測法的觀測會因為地表放射率(land surface emissivity)的變化、大氣環境不同而影響其精確性，並有解析度不足的問題。

移動觀測法利用架設於汽機車上的溫度感測器，行駛於市區以及市郊的道路上進行觀測，具有自由度較高以及觀測時間較具彈性等優點，而且測得的溫度為地表附近的溫度，因為地表附近是都市中人們活動的主要範圍，觀測結果更貼近人們對於熱島效應的確切感受。不過因為汽機車行駛需要時間，此觀測法有時間不同步的缺點，需要藉由校正與標準化來減少誤差。

都市越來越熱，怎麼辦？

都市熱島導致增溫將影響都市生活的舒適性以及都市能源的使用，但是無論是在台灣或是世界其他地方，人口持續朝都市集中已經成為主要趨勢。面對都市逐漸成為一個發燙的火爐，有什麼方法可以減緩溫度上升的幅度呢？

要減緩熱島效應，就要針對病徵對症下藥。都市熱島的形成原因複雜，主要受到人為活動、密度、交通、建築物量體與建築材質、綠地與水域的分布影響，並且與都市的地理以及氣候條件有關，是以沒有一套舉世皆然的應對策略。不過，基本上提高都市的綠化程度，是減少都市熱島效應最顯著的方法。

在國外的案例中，提高都市綠化的方法主要有鼓勵綠屋頂、多種植樹木、闢建公園綠地等方式，例如芝加哥市政府便於2000年開始推動綠屋頂計畫，除了能幫助都市降溫，這些屋頂上的菜園甚至能種植有機農產品，有助於推廣在地種植、在地消費，更進一步減少因長途運輸導致的能源消耗。

同時，流水對於都市熱島的減緩亦有顯著功效，例如韓國首爾清溪川自2005年完工後，附近地區的氣溫由原本高於首爾平均值攝氏5度，降低為低於平均值3.6度，前後溫度降幅高達8度以上。此外清溪川沿線的平均風速亦提升了50%，提高了鄰近地區的空氣清潔度。

此外，由於都市熱島另一主要成因為建築物與道路的蓄熱能力，故透過鋪面的改善，將道路、停車場改為透水鋪面，或是提高屋頂的反射率，減少建築物蓄熱的能力，亦是國外普遍減緩都市熱島的方法。

不過，在台灣寸土寸金的都市中，想再興建大規模公園綠地幾乎是不可能的任務，而台灣由於有颱風威脅，在屋頂種植樹木會有安全的考量。較可能的實際作法是鼓勵改變道路與屋頂的鋪面材質，並考慮都市先天地理條件的風場與藍綠帶，藉由都市計畫的修訂推動風廊、恢復河川系統等方式改善。另外亦可透過興建大眾運輸設施，減少私有汽機車的使用量，並鼓勵減少冷氣使用，以減少廢熱的排放。

柳中明老師近年亦大力提倡「海綿城市」的觀念，主要便是希望透過鋪面的改善，改變為「高承載、高透水、高透氣鋪面」，兼顧實用性的同時，能讓道路成為蓄水、透氣的「地下濕地生態系統」，提高都市的生態機能。這樣的鋪面除能減緩都市熱島，亦能協助都市應付極端的天氣事件，減少水患威脅。

除了這些大規模的都市熱島改善策略，生活在都市中的小市民亦能如何為減緩都市熱島盡一份力呢？我們可以從少開冷氣、多搭乘大眾運輸做起，減少都市的廢熱排放，並在居家陽台多栽植綠色植物，即便一個人的影響不大，但只要足夠的人願意為減緩都市熱島付諸行動，市民也能成為改善都市熱島，讓周遭的環境更美好！

（本文由科技部補助｢新媒體科普傳播實作計畫─重大天然災害之防救災科普知識教育推廣｣執行團隊撰稿／2013年／12月）

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責任編輯：鄭國威│元智大學資訊社會研究所

延伸閱讀：

• 李魁憲（1999），台灣四大都會區都市熱島之研究，國立成功大學建築研究所博士論文。
• 《台北市都市熱島強度監測分析及示範區熱島效應改善規劃設計技術服務委託案》
• 《海綿台灣》