Một nhóm sinh viên tải ảnh Landsat về, tính nhiệt độ bề mặt và có bản đồ đỏ rực ở khu công nghiệp, xanh ở vùng nông nghiệp ven đô. Họ kết luận: “Khu công nghiệp nóng hơn ngoại thành 12°C.” Con số đúng, nhưng đó là nhiệt độ mái tôn lúc khoảng 10 giờ sáng, không phải nhiệt độ không khí người lao động hít thở. Hai đại lượng này khác nhau nhiều, và nhầm lẫn giữa chúng dẫn tới những đề xuất sai.
Hiểu đúng hiện tượng đảo nhiệt đô thị bắt đầu từ việc biết mình đang đo cái gì.
Ba loại “nóng” khác nhau
- Nhiệt độ bề mặt (land surface temperature): nhiệt độ của mái nhà, mặt đường, tán cây. Đo được từ ảnh vệ tinh hồng ngoại nhiệt. Chênh lệch giữa đô thị và nông thôn lớn nhất vào ban ngày nắng.
- Nhiệt độ không khí: đo bằng nhiệt kế đặt trong bóng râm, thông gió, ở độ cao khoảng 1,5–2 m. Chênh lệch đô thị – nông thôn thường lớn nhất vào ban đêm, vì bê tông, gạch nhả nhiệt chậm sau khi hấp thụ cả ngày.
- Cảm nhận nhiệt của con người: phụ thuộc cả nhiệt độ không khí, độ ẩm, gió và bức xạ (từ mặt trời và từ bề mặt nóng xung quanh). Đứng trên mặt nhựa đường giữa trưa, người ta nhận bức xạ từ trên xuống và từ dưới lên.
Mỗi loại cần công cụ đo riêng và dẫn tới giải pháp khác nhau. Mái nhà nóng là vấn đề năng lượng làm mát bên trong nhà; không khí đêm nóng là vấn đề sức khoẻ và giấc ngủ; cảm nhận nhiệt ban ngày là vấn đề của người đi bộ, người bán hàng rong, người lao động ngoài trời.
Vì sao đô thị nóng hơn
- Hấp thụ bức xạ nhiều hơn: nhựa đường, mái tôn sẫm màu có hệ số phản xạ (albedo) thấp. Nhựa đường mới có albedo chỉ khoảng 0,05–0,10, tức hấp thụ phần lớn năng lượng mặt trời.
- Tích nhiệt: bê tông, gạch, đá có nhiệt dung lớn, giữ nhiệt ban ngày và nhả ra ban đêm.
- Mất bốc hơi: đất trống và cây làm mát bằng bốc thoát hơi nước. Bề mặt không thấm thì không có cơ chế này.
- Hẻm phố sâu giữ nhiệt: phố hẹp, nhà cao, tỷ lệ bầu trời nhìn thấy (sky view factor) thấp, nên bức xạ sóng dài ban đêm khó thoát lên trời.
- Nhiệt thải: điều hoà không khí, xe cộ, công nghiệp thải nhiệt trực tiếp ra môi trường.
- Giảm gió: công trình dày cản gió, giảm trao đổi nhiệt.
Lưu ý: phố hẹp cũng tạo bóng râm ban ngày. Vì vậy phố sâu có thể mát hơn giữa trưa nhưng nóng hơn ban đêm. Không có câu trả lời một chiều.
Đo đảo nhiệt: ba cấp độ
| Cấp độ | Công cụ | Đo được gì | Hạn chế |
|---|---|---|---|
| Cả thành phố | Ảnh Landsat 8/9 băng hồng ngoại nhiệt (độ phân giải gốc 100 m, phân phối ở 30 m) | Nhiệt độ bề mặt, so sánh giữa các khu | Chỉ ảnh chụp khoảng 10 giờ sáng, cần trời quang mây |
| Khu vực | Mạng cảm biến nhiệt ẩm cố định | Nhiệt độ không khí cả ngày đêm | Tốn chi phí, cần vị trí đặt chuẩn |
| Đường phố | Đo di động: nhiệt kế, ẩm kế, súng nhiệt hồng ngoại, đi bộ theo tuyến | Khác biệt giữa các đoạn phố, bề mặt | Chỉ một thời điểm, cần hiệu chỉnh theo giờ |
Với đồ án sinh viên, kết hợp cấp 1 và cấp 3 là khả thi: bản đồ Landsat để khoanh vùng, sau đó đo di động trên vài tuyến để kiểm chứng.
Giải pháp và thứ tự ưu tiên ở vùng nhiệt đới
1. Bóng mát cho người đi bộ
Ở khí hậu nóng ẩm, giảm bức xạ trực tiếp lên người hiệu quả hơn cả giảm vài độ nhiệt độ không khí. Cây tán rộng dọc vỉa hè, mái hiên, hành lang có mái là ưu tiên số một cho cảm nhận nhiệt ban ngày.
2. Cây xanh và mặt thấm
Cây làm mát bằng che bóng và bốc thoát hơi nước. Hiệu quả rõ nhất khi cây đủ nước và tán đủ dày. Mặt thấm (cỏ, đất trồng, lát có khe) giữ ẩm cho đất.
3. Vật liệu phản xạ
Mái sáng màu, sơn phản xạ nhiệt giảm nhiệt độ mái đáng kể và giảm tải làm mát cho nhà bên dưới. Nhưng mặt đường sáng màu ở phố đi bộ có thể phản xạ bức xạ lên người, gây chói, nên cần cân nhắc.
4. Thông gió đô thị
Giữ các hành lang gió theo hướng gió chủ đạo mùa nóng: dọc sông, trục đường lớn, dải cây xanh. Không đặt khối cao tầng liên tục chắn ngang hướng gió.
5. Mặt nước
Hồ, kênh làm mát cục bộ, nhưng ở khí hậu ẩm, tăng độ ẩm có thể làm cảm nhận nhiệt tệ hơn nếu không có gió. Hiệu quả tốt nhất khi kết hợp cây và gió.
Lỗi thường gặp trong đồ án
- Dùng nhiệt độ bề mặt để nói về sức khoẻ người dân ban đêm.
- So sánh ảnh nhiệt của hai ngày khác nhau mà không chuẩn hoá.
- Đề xuất “tăng cây xanh” chung chung, không chỉ rõ cây ở đâu, che bóng cho ai, vào giờ nào.
- Quên nhóm dễ tổn thương: người già, trẻ em, lao động ngoài trời, người ở nhà mái tôn không có điều hoà.
Áp dụng thực tế: đo nhiệt một tuyến phố
- Chọn tuyến dài khoảng 1–1,5 km đi qua các kiểu bề mặt khác nhau: phố có cây, phố trơ, quảng trường, công viên.
- Đánh dấu 10–15 điểm đo cố định.
- Đi đo vào khoảng 14 giờ và 21 giờ cùng một ngày nắng. Tại mỗi điểm ghi: nhiệt độ không khí (nhiệt kế trong bóng, cách người vài chục cm), độ ẩm, nhiệt độ bề mặt đường và tường bằng súng hồng ngoại, có bóng hay không.
- Vì đi đo mất khoảng 30–40 phút, ghi giờ ở mỗi điểm và đo lại điểm đầu ở cuối lượt để ước lượng mức thay đổi nền.
- Vẽ biểu đồ nhiệt độ theo điểm cho hai lượt, chú thích kiểu bề mặt.
Kết quả thường cho thấy chênh lệch nhiệt độ bề mặt giữa đường có bóng và không bóng lớn hơn nhiều so với chênh lệch nhiệt độ không khí. Đó chính là lập luận cho việc ưu tiên bóng mát. Mang biểu đồ này vào đồ án, đề xuất cây của bạn sẽ có căn cứ thay vì chỉ là hình vẽ.
Câu hỏi thường gặp
Đảo nhiệt đô thị là gì?
Là hiện tượng khu đô thị nóng hơn vùng nông thôn xung quanh do bề mặt hấp thụ và tích nhiệt nhiều, thiếu cây và mặt thấm, phố sâu giữ nhiệt, nhiệt thải từ điều hoà và xe cộ.
Nhiệt độ bề mặt và nhiệt độ không khí khác nhau thế nào?
Nhiệt độ bề mặt là nhiệt độ của mái, đường, đo từ ảnh vệ tinh, chênh lệch lớn vào ban ngày. Nhiệt độ không khí đo trong bóng râm, chênh lệch đô thị và nông thôn thường lớn nhất vào ban đêm.
Dùng ảnh Landsat đo đảo nhiệt có chính xác không?
Landsat cho nhiệt độ bề mặt khá tốt để so sánh giữa các khu, nhưng chỉ ở thời điểm vệ tinh bay qua khoảng 10 giờ sáng và cần trời quang. Nó không thay thế đo nhiệt độ không khí.
Giải pháp nào giảm nóng hiệu quả nhất cho người đi bộ?
Ở khí hậu nhiệt đới, bóng mát từ cây tán rộng, mái hiên, hành lang có mái thường hiệu quả nhất vì giảm bức xạ trực tiếp lên người.
Mặt đường sáng màu có luôn tốt không?
Không. Mặt đường sáng giảm nhiệt độ bề mặt nhưng có thể phản xạ bức xạ lên người đi bộ và gây chói, nên cần cân nhắc ở nơi đông người đi bộ.
