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為大地散熱的樹木

為大地散熱的樹木

馬浩朗
2021年10月

在炎炎夏日,我們在經過樹蔭下時總會感到特別涼快。固然,樹木將陽光遮擋,令陽光未能直接照射我們。除此以外,其實樹木亦有跟「流汗」的現象相似,可以加快地表散熱,降低地表溫度。
當我們流汗,皮膚表面的汗水會在蒸發時吸收皮膚的潛熱,而體溫會因此而下降。類似的現象也在地球表面發生,地球表面上的水分會在汽化成水蒸氣時吸收空氣的潛熱,周圍的氣溫便會降低。在陸地表面上,水分汽化有兩個途徑:(一) 水分可以從濕潤的泥土和植物表面直接蒸發;(二) 水分可以經植物的氣孔流失,並汽化成水蒸氣,這個過程稱為蒸騰。例如在樹木進行光合作用時,樹葉上的氣孔會張開,樹木從泥土中獲得的水分就會從氣孔流失到空氣。蒸發和蒸騰兩個過程則統稱為蒸散。在蒸散的過程中,水分的汽化便會吸收空氣的潛熱令附近降溫。
圖一:蒸發及蒸騰示意圖
圖一:蒸發及蒸騰示意圖
蒸散的效率會影響降溫的強度,而這取決於天氣和環境因素。就如排汗一樣,在空氣比較乾燥的情況下,空氣中的水蒸氣仍未飽和,地表的水分因此較容易汽化成水蒸氣;或是在風勢較大的情況下,水分更容易離開泥土或植物表面,這些都提高蒸散的效率。而樹木等植物所能流失的水分,亦會影響蒸騰的效率。例如,當環境有利進行光合作用(如陽光充足),植物會傾向張開其氣孔來吸收更多二氧化碳作光合作用,促進蒸騰效率,使更多水分向地表空氣流失,增強冷卻效果。
圖二
圖二:左圖為上海市中心一帶的土地利用圖,深綠色地方為植林地。右圖為利用衛星資料估計的地表溫度。可見較多樹木的位置附近地表溫度較低,透過蒸散的冷卻機制是其中一個原因解釋這個現象。圖片以CC BY 4.0取自Effects of Spatial Pattern of Forest Vegetation on Urban Cooling in a Compact Megacity (Zhou et al., 2019)。