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

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1 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

2 前 言

3 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。

4 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。

5 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。

6 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

7 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

8 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 mm，但蒸發量高達 mm，地表極為乾燥。

9 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。

10 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….

11 結果與討論

12 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

13 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

14 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

15 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

16 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 22000 45000 80000 115000 120000 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)

17 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）

18 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

19 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

20 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

21 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

22 結 論

23 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。

24 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。

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