森林為什麼比城市涼爽？
― 樹木就像流汗一樣，讓空氣降溫
夏天酷熱的日子，從被曬得發燙的柏油路走進公園或森林時，常會感覺空氣一下子涼了下來。這種涼感，光靠遮蔭是無法完全解釋的。樹木不只擋住陽光，還會不斷讓水分蒸發，從周圍的空氣本身帶走熱量，這被認為是主要原因。
盛夏的午後，走過反射強烈日照的柏油路之後，走進種了行道樹的公園、或是茂密的森林裡，身體感覺到的涼意會明顯不同。
走進大樓的陰影下，確實也會變涼，但森林裡的涼爽，往往比那還要更深一層。
兩者同樣都擋住了直射陽光，這個差異究竟從何而來呢？
大樓的陰影和森林的陰影，在擋住直射陽光這點上是一樣的。但涼爽的程度卻有差異。
樹木會把從根部吸收的水，不斷以水蒸氣的形式從葉片釋放出去。這個蒸發過程會帶走周圍的熱量。
在樹木如何把水吸到高處的機制中提到的「蒸散」作用，在這裡發揮了「冷卻裝置」的效果。
光靠遮蔭，無法說明一切
大樓和行道樹的陰影，都有擋住直射陽光這個共通點。不過，大樓的牆面和柏油路，在陽光直射的部分會持續吸收並儲存熱量。而且，正如都市形成熱島效應的機制中所提到的，這些儲存的熱量，不分晝夜都會持續向周圍釋放。就算人待在陰影下，也會受到這種周遭熱量的影響。
另一方面，森林裡，照到地面和樹幹的陽光量本身就比較少，而且作為蓄熱主角的「會反射的硬質表面」也比較少，這是另一個差異。不過，光靠這點，還無法說明森林涼爽感更深一層的部分。
樹木一直在「流汗」
樹木會把從根部吸收的水，透過葉片上稱為氣孔的小孔，不斷以水蒸氣的形式釋放出去。這個過程稱為蒸散。一棵樹一天釋放的水量，會因樹的大小、種類、天氣而有很大差異，不過大樹有時可以超過100公升。
這種蒸散作用，和人流汗來降低體溫的基本原理是相同的。它利用的是水從液體變成氣體（水蒸氣）時，會從周圍吸收熱量這個性質。
更是蒸發這種「帶走熱量」的效果所產生的。
水蒸發時，會從周圍奪走熱量
水要變成水蒸氣，需要足夠的能量來擺脫分子間的結合力。這股能量稱為氣化熱（蒸發熱）。
剛從游泳池上岸時會覺得涼，也是因為皮膚上的水在蒸發時，帶走了身體的熱量。樹葉釋放水蒸氣時，也是完全相同的機制，從周圍的空氣中奪走熱量。
整片森林中，無數的葉片不斷重複著這種「氣化熱冷卻」。這被認為是在遮蔭效果之上，疊加而成的額外效果，讓森林比城市更加涼爽。實際上究竟帶走了多少熱量，我們在下面的折疊區塊用數字來確認看看。
與柏油路的差異，也和涼爽程度有關
森林的地面和葉片，不像柏油路那樣會大量吸收並儲存日照。此外，森林會阻擋風的通道，或反過來改變地表附近的空氣流動，這也被認為能在一定程度上緩和都市中變暖的空氣直接流入的情況。遮蔭、蒸散、較少的蓄熱、風的變化，這些因素層層疊加，才形成了森林的涼爽，這似乎更接近實際情況。
公園、行道樹等都市綠地，雖然規模比森林小，但也被認為透過同樣的蒸散機制，具有讓周圍降溫的效果。作為夏季暑熱對策，之所以會考慮確保綠地、維護行道樹，據信正是基於這樣的效果。
可以自己確認的事
- 在一隻手的手背上塗上少量的水（另一隻手保持不動）
- 兩隻手都不要吹到扇子或電風扇的風，就這樣等待數十秒
- 確認塗了水的那隻手，感覺比較涼
- 用扇子搧風加速蒸發，確認涼感是否會更明顯（蒸發越快，帶走熱量的速度也越快）
樹葉釋放水蒸氣時，也是靠這種同樣的「氣化熱」機制，帶走周圍的熱量。
總結
森林比城市涼爽，被認為是因為樹木不只擋住陽光，還不斷讓水分蒸發（蒸散），從周圍的空氣中奪走熱量。這和流汗降低體溫是同樣的氣化熱機制。此外，不像柏油路那樣儲存熱量、以及改變風的流動，也和涼爽程度有關。
森林不只是擋住陽光而已。
它還不斷讓水分蒸發，持續為空氣本身降溫。
想知道更多 ― 用語・數值・與教科書的關聯從國中理科到研究中的話題，明確標示這是哪個程度的內容
- 國中國中理科學習範圍
- 高中高中「化學基礎」「物理基礎」學習範圍
- 高中＋高中「生物」，或教科書中發展、專欄類的內容
- 大學高中不會教、屬於大學專業科目（環境科學・氣象學）的內容
- 研究連大學也不會當作「定論」教授，是研究者目前仍在探討中的話題
國中用語：關於森林涼爽的詞彙
- 蒸散：植物透過葉片的氣孔，把水以水蒸氣形式釋放出去的作用。
- 氣化熱（蒸發熱）：液體變成氣體時，從周圍吸收的熱量。
- 熱島效應：都市地區氣溫比周邊地區高的現象。
高中用公式確認：一棵樹一天能帶走多少熱量
把樹木一天蒸散的水量，乘上水的氣化熱，就能估算出一棵樹從周圍奪走的熱量。
帶走的熱量 ＝ 蒸發的水的質量 × 氣化熱
| 蒸發的水的質量 | 單位為 kg。1公升的水約為1kg |
| 氣化熱 | 作為廣為人知的基準值，水的氣化熱約為 2.26×10⁶ J/kg（100℃時的代表值） |
| 帶走的熱量 | 單位為 J（焦耳） |
實際的氣化熱會隨溫度略有變化，這裡使用教科書中常用的代表值，來估算大致的規模。
假設一棵大樹一天蒸散的水量，代表性的參考值為100公升（100kg）。
| 帶走的熱量 | 100 × 2.26×10⁶ ＝ 2.26×10⁸ |
| 一天帶走的熱量 | 約 2.26×10⁸ J |
這樣還是不容易感受規模大小，我們換算成電力單位（千瓦時，kWh）看看。1kWh 是 3.6×10⁶ J。
| 換算成kWh | (2.26×10⁸) ÷ (3.6×10⁶) ≒ 62.8 |
| 一天帶走的熱量（換算kWh） | 約 62.8 kWh |
假設家用冷氣的製冷能力，代表性的參考值為2.2kW，可以換算如下。
| 換算成冷氣運轉時數 | 62.8 ÷ 2.2 ≒ 28.5 |
| 換算後的運轉時數 | 約 28.5 小時 |
光是一棵大樹一天的蒸散量，就相當於讓一台家用冷氣運轉超過一整天，從周圍空氣中帶走的熱量，計算結果就是這樣。整片森林中，這個效果會由無數棵樹累加起來。
※ 蒸散量、氣化熱、冷氣能力都是代表性的參考數值。實際數值會因樹種、大小、天氣、產品而有很大差異。
高中＋蒸散量並非隨時都相同
樹木的蒸散量，會因氣溫、濕度、日照、風、土壤中的水分等各種條件而改變。已知當土壤乾燥時，樹木會關閉氣孔以抑制蒸散，防止水分流失。在環境科學中，會使用「依氣象條件理論上可蒸散的量（可能蒸發散量）」與「實際蒸散的量（實蒸發散量）不一定一致」這樣的概念。
大學地面接收能量的「分配」概念
在氣象學、環境科學中，會探討地表接收的太陽能量如何被分配。直接使空氣升溫的「顯熱」，與用於水分蒸發的「潛熱」，兩者的比例稱為波溫比（Bowen ratio）這項指標。植被越豐富、水分越充足的地方，越多能量會用於潛熱（蒸發），顯熱（直接使空氣升溫的部分）的比例則會下降，這是森林和綠地讓人感覺涼爽的原因之一，也是其中一項定量上的佐證。
研究目前尚未明朗的事
- 都市中該如何配置森林或綠地，才能讓冷卻效果最有效率地擴散到整個都市，是都市氣候學的研究課題。據信綠地的形狀、大小、周邊建築物配置都會影響效果，但最佳的設計方針仍在建立中。
- 氣候變遷導致的氣溫上升與乾燥化，會如何影響森林與都市綠地本身的蒸散能力，也是持續研究的領域。有人指出，乾燥化加劇會抑制蒸散，冷卻效果本身可能因此減弱，但影響程度會因地區和樹種而異。
- 森林的冷卻效果中，遮蔭、蒸散、風的變化、較少蓄熱各自佔多少比例，依地點和季節精確地拆解分析，也是環境科學的研究主題之一。
森林涼爽的感覺雖然是身邊常見的事，但如何準確測量這個效果、並運用在都市計畫上，至今仍是持續研究的領域。
與教科書的關聯（依程度分類）
| 程度 | 科目・單元 | 本文對應處 |
|---|---|---|
| 國中 | 理科・狀態變化與植物的作用 | 蒸散、氣化熱的基本用語 |
| 高中 | 化學基礎、物理基礎，狀態變化 | 從氣化熱估算樹木帶走的熱量 |
| 高中＋ | 生物・植物的水分生理 | 氣孔的開閉與蒸散量的變化 |
| 大學 | 氣象學・環境科學 | 顯熱、潛熱的分配，波溫比 |
| 研究 | 都市氣候學（研究中） | 綠地配置最佳化、氣候變遷與蒸散能力 |
- 環境省「都市熱島對策中綠化效果」相關解說資料。
- 森林・林業相關教科書中，關於蒸散與森林氣候緩和效果的解說。
- 氣象學相關教科書中，關於顯熱、潛熱分配（波溫比）的解說。
- 都市氣候學相關研究回顧（關於都市綠地冷卻效果及其成因分解）。
- 化學基礎教科書中，關於水的氣化熱（蒸發熱）代表值的記載。
※ 蒸散量、氣化熱、冷氣製冷能力等數值皆為代表性參考值，實際數值會因條件而有很大差異。
※本文為大眾科學解說。有關綠地整備、都市計畫的具體效果與數值，請以環境省或地方政府等公家機關的資訊為準。