作者：黃隆明(1) 劉奇恩(2) 出處：水土保持學報 第39卷 第2期 報告者：范姜明威 海岸防風林帶空隙對微氣候影響之研究 作者：黃隆明(1) 劉奇恩(2) 出處：水土保持學報 第39卷 第2期 報告者：范姜明威 2009 年 03 月 13 日

前 言

台中港位於台灣西海岸的中央 ，冬季時因受強盛東北季風影響，造成飛砂漫天，嚴重影響建港工程及營運工作，為了減少飛砂危害，在台中港進行木賊葉木麻黃防風林的造林工作 。 雖然木賊葉木麻黃是木麻黃科中栽植最廣泛及最耐風抗鹽的樹種，然而，由於立地環境惡劣，以及近年來強勁颱風吹襲之影響，許多生長至今已20至30年之林木，開始逐漸衰退枯萎，造成大小不一的空隙。 這些空隙是否會對林帶內之溫度、溼度、氣壓、日照時數、光度、日輻射、蒸發量、土壤水分及地溫等微氣候因子造成不同的影響，實為本研究所要探討之重點。

本研究分兩部份試驗進行探討： 於防風林帶內不同空隙內部，進行觀測溫度、相對溼度、氣壓、日照時數、光度、全天日射量、蒸發量、土壤水份及地溫等微氣候因子變化情形。 觀測各空隙之風向及風速大小，並探討其防風效果。

結果與討論 文獻資料 資料蒐集 海岸防風林帶空隙對微氣候影響之研究 大空隙 中空隙 小空隙 鬱閉林帶 試區勘選 1.微氣候觀測 研究架構 結果與討論 文獻資料 資料蒐集 海岸防風林帶空隙對微氣候影響之研究 大空隙 中空隙 小空隙 鬱閉林帶 試區勘選 1.微氣候觀測 2.土壤水分及地溫觀測 3.風速風向觀測 結論與建議 現地資料 對照點 測定點 本研究架構如圖所示。

台中港 試區位置 對照點 大空隙 中空隙 小空隙 鬱閉林帶 試區範圍如圖所示；為探討空隙對微氣候之影響，作者在研究時勘選四種不同空隙類型之林帶，分別為大空隙試區、中空隙試區、小空隙試區及鬱閉林帶。 而作者為使研究更臻周延，在勘選濱海空曠地作為對照點，以作為資料比對之用。 台中港

試區 空隙邊緣涵蓋之投影面積(m2) 大空隙 1800以上 中空隙 1500-1700 小空隙 400-600 鬱閉林帶 200以下 本研究試區依面積大小可分為大、中、小及鬱閉等四種空隙林帶類型，此空隙面積測量方法乃採用GPS衛星定位，沿著空隙周圍量測而出

梧棲氣象站氣象資料統計表(民70~94) 試區概況 月份 風速（m/s）與風向 氣 溫（℃） 相對 溼度 (％) 氣 壓 (mb) 氣 溫（℃） 相對 溼度 (％) 氣 壓 (mb) 降 水 量(mm) 蒸發量 (mm) 日照量 （小時） 雲量 平均 風速 最多 風向 最 大 最高 最低 總計 降水日數 最大 1 7.5 NNE 23.2 NE 15.9 20.2 12.8 77.3 1016.5 27.4 5.5 90.3 149.7 5.8 2 6.9 22.2 15.8 20.1 13.0 79.8 1015.2 91.1 10.1 78.9 105.7 7.1 3 5.7 18.3 22.6 15.1 79.6 1013.2 108.8 11.1 98.1 132.3 7.3 4 4.5 22.4 22.3 26.3 18.9 78.8 1010.1 145.7 10.9 115.5 141.1 7.0 5 4.1 SSE 20.3 25.4 29.1 1006.9 234.5 133.9 163.3 6.8 6 3.5 SE 24.8 27.9 31.3 24.7 79.2 1004.1 203.8 10.7 155.8 186.0 6.5 7 4.6 23.0 28.9 32.6 25.9 77.4 1003.7 189.3 8.6 183.6 231.9 8 6.2 32.3 77.9 1002.7 203.3 10.0 169.4 210.9 9 33.0 27.3 31.0 24.1 77.0 1005.8 102.5 6.0 150.3 186.4 5.1 10 28.0 24.5 28.3 12.6 75.1 1010.2 2.1 145.9 196.0 4.3 11 24.9 21.3 25.5 18.1 74.8 1013.5 14.8 2.4 112.7 160.0 4.9 12 22.5 21.6 14.3 1016.7 21.8 3.6 99.2 158.5 年 23.3 27.2 19.0 77.7 1009.9 1353.1 91.9 1533.6 2022.4 5.9 由梧棲氣象站民70～94年資料（如表所示）得知 本試區氣溫以夏季期間6至8月較高，冬季期間1至3月最低，年平均溫度為23.3 °C； 相對溼度與氣壓方面，全年變化量不大； 降水量總計為1353.1 mm，但蒸發量高達1533.6 mm，地表極為乾燥。

微氣候測定 溫度 相對濕度 氣壓 日輻射 日照 蒸發量 土壤水分 地溫 本研究觀測期間自民國95年7月至95年12月止。分別於4個試區及對照點處，進行溫度、相對溼度、氣壓、日輻射、日照、蒸發量、土壤水分及地溫等微氣候因子之觀測，並以對照點資料從事比對分析。

儀器介紹 自記式蒸發計 自記式溫溼度氣壓計 魯卑支全天日輻射計 康培司托克日照計 DAVIS多功能 綜合氣象觀測站 土壤水份與地溫埋設情形 儀器介紹方面，上排左邊第一張是….

結果與討論

日輻射 蒸發量 土壤溫度 土壤水分 風速風向 溫 度 相對濕度 氣 壓 日照時數 光 度 各試區與對照點溫度分佈圖 溫 度 相對濕度 氣 壓 日照時數 光 度 在四種不同空隙內部及對照點所測得的溫度分布曲線如圖所示。由圖得知，在中午12點高溫時段，林帶空隙愈大，溫度愈高；反之，在清晨6點低溫時段，林帶空隙愈大，溫度愈低。 由於白天時，樹冠阻止太陽輻射，而樹木的比熱比土壤大，當樹葉表面蒸散時需吸收熱量，因而愈鬱閉的林帶氣溫不會急劇升高，故最高溫度低於大空隙； 又夜晚時，林冠像似一個大的保護罩，鬱閉林帶內的長波輻射被林冠阻擋，防止熱量迅速散失，此時最低溫度將高於大空隙。 又對照點與大空隙之溫度差異不大，然而，由於對照點位於空曠無遮蔽物之場地，因此，其最高溫與最低溫變化均略大於大空隙。 各試區與對照點溫度分佈圖

方榮坤等（1993）指出：相對濕度在60％以上，不但森林火災不易蔓延，而且相對濕度高時，植苗易活，對萌芽開葉亦有助益 。 日輻射 蒸發量 土壤溫度 土壤水分 風速風向 溫 度 相對濕度 氣 壓 日照時數 光 度 方榮坤等（1993）指出：相對濕度在60％以上，不但森林火災不易蔓延，而且相對濕度高時，植苗易活，對萌芽開葉亦有助益 。 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 10 12 14 16 18 20 22 00 02 04 06 08 時間 (小時) 相 對 濕 度 (%) 鬱閉林帶 小孔隙 中孔隙 大孔隙 對照點 由上一張溫度分布圖與這張相對溼度得知，由於溫度與相對濕度有反比之關係，當溫度降低會相應使相對溼度提高，反之亦然。 中午時段，大空隙林帶內之相對濕度最低，而鬱閉林帶最高。中午時段過後，溼度逐漸上升，至清晨6點達到最高峰。 綜合而言，當空隙愈大，其溫度及溼度變化量均愈顯著。 各試區與對照點相對濕度分佈圖

日輻射 蒸發量 土壤溫度 土壤水分 風速風向 溫 度 相對濕度 氣 壓 日照時數 光 度 各試區與對照點氣壓分佈圖 溫 度 相對濕度 氣 壓 日照時數 光 度 由圖得知，試區內平均氣壓與對照點並無顯著差異，且各空隙間氣壓之變化，亦極不明顯。 各試區與對照點氣壓分佈圖

日輻射 蒸發量 土壤溫度 土壤水分 風速風向 溫 度 相對濕度 氣 壓 日照時數 光 度 林信輝（1987）指出，木麻黃受到日照之後，淨光合成率開始由負轉正，當日照達2～9小時，其淨光合成率變化相近，皆達光合作用最旺盛階段，顯示此因子在本研究中對木麻黃生長不會造成太大的影響。 林信輝（1987）指出，木麻黃受到日照之後，淨光合成率開始由負轉正，當日照達2～9小時，其淨光合成率變化相近，皆達光合作用最旺盛階段，顯示此因子在本研究中對木麻黃生長不會造成太大的影響。 各試區與對照點日照時數比較圖

甘偉航、胡大維（1987）指出：海岸防風林下更新之幼苗應在相對光度50％以上 日 期 鬱閉林帶 小空隙 中空隙 大空隙 對照點 日輻射 蒸發量 土壤溫度 土壤水分 風速風向 溫 度 相對濕度 氣 壓 日照時數 光 度 甘偉航、胡大維（1987）指出：海岸防風林下更新之幼苗應在相對光度50％以上 日 期 鬱閉林帶 小空隙 中空隙 大空隙 對照點 95.08.08 22000 45000 80000 115000 120000 95.10.15 15000 35000 65000 78000 平均 相對光度(%) 18.5 40.6 74.0 96.7 1000 林信輝（1987）亦指出，木麻黃光飽和點的光度為55000 lux，代表光度超過此值，林木的光合成率不會再增加；又木麻黃之光補償點為2500 lux，代表光度超過此值，林木的光合成率逐漸遞增。 這個研究係於95年8月8日及10月15日正午使用光度計量測，結果如表所示。 由表得知鬱閉林帶內的光度最低，將兩次量測得到的值平均與對照點平均光度相除，所得之平均相對光度僅有18.5% 而大空隙由於幾乎沒有遮蔽物，其平均相對光度高達95% ， 一般來說，林木能迅速的在裸露地或林冠開放處發芽生長，最主要的控制機制應是光度 由以上結果得知台中港防風林在中空隙以上的林區，皆已達到光合成率最大之光度；而鬱閉林帶及小空隙則位於光合成率遞增之光度。 各試區與對照點光度比較表 (單位： Lux)

溫 度 相對濕度 氣 壓 日照時數 光 度 日輻射 蒸發量 土壤溫度 土壤水份 土壤水份 方榮坤等（1993）指出，日輻射為支配大氣現象之動力，其熱能經林木吸收後轉變為植物所需之能量，無論光合作用、蒸散作用、呼吸作用及生長皆受此因子影響。較高的日輻射量，對林木生長、存活皆有助益。 試區 測定點 對照點 相對 日輻射(％) 最高日輻射 平均日輻射 鬱閉林帶 168 38.3 180.0 21.3 小空隙 578 117.9 181.2 65.1 中空隙 685 169.3 94.1 大空隙 704 178.5 180.5 98.9 日輻射試驗結果如表所示，在鬱閉林帶內，日輻射幾乎都會被上部的林冠所吸收，透過林冠的輻射量很少，因此白天的日輻射皆很低，相對日輻射僅21.3%； 而大空隙之日輻射則與對照點相近，此係由於大空隙上方幾乎透空，不易被樹木遮蔽，故測得之輻射量與對照點接近。 各試區與對照點日輻射比較表（單位：W/m2）

溫 度 相對濕度 氣 壓 日照時數 光 度 日輻射 蒸發量 土壤溫度 土壤水份 風向風速 各試區與對照點蒸發量分佈圖 溫 度 相對濕度 氣 壓 日照時數 光 度 日輻射 蒸發量 土壤溫度 土壤水份 風向風速 蒸發量之量測結果，如圖所示。鬱閉林帶的蒸發量最低，主要是因其上部的樹冠相當密，減低陽光的照射， 由於防風林帶主要以砂質地為主，土壤含水量原本十分稀少，再加上高蒸發量，將造成土壤更加乾硬的情形，雖然木麻黃耐旱性很強，但過乾的土壤仍有礙其生長及發芽。 各試區與對照點蒸發量分佈圖

溫 度 相對濕度 氣 壓 日照時數 光 度 日輻射 蒸發量 土壤水份 風向風速 溫 度 相對濕度 氣 壓 日照時數 光 度 日輻射 蒸發量 土壤溫度 土壤水份 風向風速 鬱 閉 林 帶 小空隙 中空隙 對照點 大空隙 土壤表層白天受陽光照射加熱，夜間又以長波輻射形式散熱，引起土壤溫度和大氣溫度強烈晝夜變化。 一般淺層土壤溫度受日變化影響變動之振幅較為顯著，以表層10 cm的土溫而言，早晨自日出開始土溫逐漸升高，至下午4時左右達到最高，而後又逐漸下降，最低溫在早晨7至8時。 但深層土壤則具有遲滯效應，變化波動較小，以土深40至50 cm 而言，幾乎無日變化。 各試區與對照點土壤溫度分佈圖

溫 度 相對濕度 氣 壓 光 度 日照時數 日輻射 蒸發量 土壤溫度 風向風速 溫 度 相對濕度 氣 壓 光 度 日照時數 日輻射 蒸發量 土壤溫度 風向風速 土壤水份 鬱 閉 林 帶 大空隙 小空隙 對照點 本研究採用TDR方法從事土壤水份之量測，結果如圖所示，由圖分析得知，整體平均而言，鬱閉林帶、小空隙及中空隙之土壤水分較對照點及大空隙僅高約0.4%，因此，各試區內土壤含水量差異並不明顯。 中空隙 各試區與對照點土壤水分分佈圖

溫 度 相對濕度 氣 壓 日照時數 光 度 日輻射 蒸發量 土壤溫度 土壤水份 風向風速 此結果顯示，即使是位於大空隙林帶，仍然能夠受到其鄰近防風林帶的保護，阻擋大部分的氣流，使進入空隙內部的風減弱許多，此現象與游繁結（1982）研究所得相同。 各空隙風向風速及減風效果表 測定點 測回 平均風向 風速(m/s) 對照點 減風效果 (%) 1 2 鬱閉林帶 0.97 0.68 0.83 WNW 7.67 8.50 8.08 NNW 89 小空隙 1.20 0.93 1.07 N 6.83 7.00 6.92 84 中空隙 0.95 1.12 1.03 NNE 7.33 7.17 86 大空隙 1.13 1.42 1.28 NW 8.00 7.42 本研究在試區內觀測所得之風向與風速結果如表所示，由於各試區內被防風林帶環繞遮蔽，風在林帶內部產生渦漩，因而造成各試區內之風向差異較大 然而所測得之風速值都很小，差異極微，減風效果皆達84％以上。 對照點平均風速 - 觀測點平均風速 減風效果（％）= ──────────────── X 100% 對照點平均風速

結 論

各空隙間最高與最低溫度之差異均在2℃以內，正午高溫時段，鬱閉林帶之溫度最低，隨空隙增大溫度逐漸遞增；夜間低溫時段，鬱閉林帶之溫度反而最高。 各空隙間相對溼度之差異約在7 %以內，正午時段，鬱閉林帶之相對溼度比大空隙高6 %，清晨時段，大空隙之相對溼度較鬱閉林帶高7 %；中午高溫時段相對溼度最低，清晨低溫時段相對溼度最高。 經由自記式與CR10X氣象紀錄器及DAVIS綜合氣象觀測儀，在各試區觀測結果，綜合分析可得到以下之結論 各空隙間土壤之最高溫差異較為顯著，大空隙比鬱閉林帶高約9 ℃，但最低溫卻相差不多。大致上，下午4時左右地溫最高，而後逐漸下降，於早晨7時左右達到最低。

各空隙間土壤含水量整體平均而言，鬱閉林帶、小空隙及中空隙之土壤水分較對照點及大空隙僅高約0.4%，故而彼此間差異並不明顯。 由於各試區林帶內皆有渦漩產生，因而造成風向差異較大，然而所測得之風速值都很小，差異極微，其減風效果皆達84％以上。 綜合得知，空隙大小不但對日照時數、光度、日輻射、蒸發量及風向影響顯著外，而且對溫溼度及地溫亦略有影響，然而對氣壓、土壤水分及風速則無影響。