为大地散热的树木
为大地散热的树木
马浩朗
2021年10月
在炎炎夏日,我们在经过树荫下时总会感到特别凉快。固然,树木将阳光遮挡,令阳光未能直接照射我们。除此以外,其实树木亦有跟「流汗」的现象相似,可以加快地表散热,降低地表温度。
当我们流汗,皮肤表面的汗水会在蒸发时吸收皮肤的潜热,而体温会因此而下降。类似的现象也在地球表面发生,地球表面上的水分会在汽化成水蒸气时吸收空气的潜热,周围的气温便会降低。在陆地表面上,水分汽化有两个途径:(一) 水分可以从湿润的泥土和植物表面直接蒸发;(二) 水分可以经植物的气孔流失,并汽化成水蒸气,这个过程称为蒸腾。例如在树木进行光合作用时,树叶上的气孔会张开,树木从泥土中获得的水分就会从气孔流失到空气。蒸发和蒸腾两个过程则统称为蒸散。在蒸散的过程中,水分的汽化便会吸收空气的潜热令附近降温。

图一:蒸发及蒸腾示意图
蒸散的效率会影响降温的强度,而这取决于天气和环境因素。就如排汗一样,在空气比较干燥的情况下,空气中的水蒸气仍未饱和,地表的水分因此较容易汽化成水蒸气;或是在风势较大的情况下,水分更容易离开泥土或植物表面,这些都提高蒸散的效率。而树木等植物所能流失的水分,亦会影响蒸腾的效率。例如,当环境有利进行光合作用(如阳光充足),植物会倾向张开其气孔来吸收更多二氧化碳作光合作用,促进蒸腾效率,使更多水分向地表空气流失,增强冷却效果。

图二:左图为上海市中心一带的土地利用图,深绿色地方为植林地。右图为利用卫星资料估计的地表温度。可见较多树木的位置附近地表温度较低,透过蒸散的冷却机制是其中一个原因解释这个现象。图片以CC BY 4.0取自Effects of Spatial Pattern of Forest Vegetation on Urban Cooling in a Compact Megacity (Zhou et al., 2019)。