Đô thị & nắng nóng: Hình thái nào, nhiệt độ ấy

Một thành phố có thể thành "hòn đảo nóng" do hoạt động của con người và đặc điểm quy hoạch đô thị. Lời giải cho hiện tượng này cũng nằm ở đây, nhưng phức tạp hơn.

Không cần là nhà khoa học, cư dân thành phố có thể cảm nhận được những đợt nắng nóng bất thường xảy ra ở nơi mình sống. Ở một số nơi, nắng nóng kết hợp với các hoạt động của con người gây ra hiện tượng đảo nhiệt đô thị (urban heat island) cực kỳ khó chịu.

Hòn đảo nóng

Ecostress, thiết bị đo bức xạ nhiệt trên Trạm vũ trụ quốc tế của NASA, đã chụp được ảnh ngay trước nửa đêm ngày 5-5-2022 của thủ đô Delhi, Ấn Độ trong đêm nóng nhất từng được ghi nhận.

Tấm ảnh cho thấy chênh lệch nhiệt độ trung bình của New Delhi và các vùng nông thôn gần đó là 24°C. Trong khi New Delhi hừng hực như lò lửa ở mức 39°C thì những vùng ven lại có mức nhiệt 15°C. Đây là ví dụ của đảo nhiệt đô thị, một hiện tượng ngày càng phổ biến hơn ở các thành phố trên thế giới.

Hiệu ứng đảo nhiệt đô thị xảy ra khi một thành phố có nhiệt độ cao hơn nhiều so với các vùng nông thôn lân cận. Nguyên nhân của khác biệt về nhiệt độ giữa thành thị và nông thôn nằm ở chỗ các bề mặt trong mỗi môi trường hấp thụ và giữ nhiệt tốt thế nào. Điều này lại liên quan đến hình thái đô thị (urban form), tức các đặc điểm tự nhiên của một thành phố. Cơ quan Bảo vệ môi trường Mỹ (EPA) chỉ ra hàng loạt yếu tố góp phần vào đảo nhiệt đô thị như sự biến mất của cảnh quan thiên nhiên, tính chất của vật liệu xây dựng, quy hoạch xây dựng không phù hợp với thời tiết và địa lý địa phương, các hoạt động của con người (như sử dụng máy lạnh để làm mát).

Theo nhiều nghiên cứu, đảo nhiệt đô thị có tác động lớn đến sức khỏe và chất lượng sống của cư dân sống ở đô thị. Nhiệt độ cao ở thành phố còn làm giảm chất lượng nước, làm tăng tiêu thụ điện, gây ô nhiễm không khí và phát thải khí nhà kính.

Bài toán phức tạp

Biến đổi khí hậu - với những đợt nắng nóng diễn ra thường xuyên hơn và sự kéo dài hơn - đang làm tình hình đảo nhiệt đô thị nghiêm trọng hơn, song các thành phố có thể chuẩn bị tốt hơn cho tương lai nếu quy hoạch đô thị đúng cách, Wan-Yu Shih (Thạch Uyển Du), phó giáo sư khoa quy hoạch đô thị và quản lý thảm họa (Đại học Minh Truyền, Đài Loan), viết trên trang 360info.org.

Bà Thạch lấy ví dụ từ năm 1938, chính quyền thành phố Stuttgart (Đức) đã chú trọng đến vấn đề "quy hoạch khí hậu" (climatological planning) bằng cách để các nhà khí hậu học tham gia vào quy hoạch đô thị. Stuttgart nằm trong thung lũng, bị hạn chế trong tiếp cận với ánh sáng và không khí trong lành. Sau nhiều năm nghiên cứu, thành phố đã xác định rằng những luồng gió không thể vượt qua các ngọn đồi để vào đô thị vì bị nhiều tòa nhà xây dựng không phù hợp chắn hết. Chính quyền liền quy hoạch những vùng không gian mở rộng lớn hơn để đón gió và hạn chế những khu vực được xây dựng bên sườn đồi. Các điều kiện tự nhiên quan trọng ảnh hưởng đến luồng không khí, như rừng núi, sông, thung lũng và các không gian xanh khác, được xác định là các lối thông gió tự nhiên của đô thị và bảo vệ.

Một ví dụ khác từ quê hương tác giả. Một số nghiên cứu cho thấy lưu thông không khí giữa biển và đất liền giúp hạ nhiệt cho Đài Bắc; mùa hè, gió từ biển và núi thổi theo các thung lũng sông lớn như Đại Thủy (Danshui), Cơ Long (Keelung) và Đại Hán (Dahan) làm mát thành phố. Tuy nhiên, Đài Bắc đã bỏ qua cơ chế thông gió tự nhiên này trong quá trình phát triển. Nhiều thung lũng núi biến thành các hành lang giao thông, nhà cao tầng chiếm lĩnh các bờ sông. Do đó, Đài Bắc có xu hướng nóng lên nhanh hơn và rõ ràng hơn trong vài thập niên qua so với các thành phố lân cận.

Trong ví dụ của Stuttgart và Đài Bắc, vấn đề chính là thông gió. Thông gió đúng làm mát thành phố. Ngược lại, khi gió bị chặn, thành phố bị nóng hơn. Không cần phải nói, các nhà quy hoạch cần thiết kế và xây dựng các hành lang thông gió phù hợp với đặc điểm luồng gió của địa phương và bố trí các tòa nhà phân tán hợp lý trong quy hoạch để giảm sự tích tụ nhiệt tại một khu vực. Nhưng quy hoạch kiểu gì? Câu trả lời là không dễ xác định.

Các tác giả của nghiên cứu về vai trò của quy mô và hình thái đô thị trong hiệu ứng đảo nhiệt đô thị, xuất bản trên tạp chí Nature năm 2017 cho rằng do đảo nhiệt tăng cùng đô thị hóa, do đó để hạn chế, không nên phát triển siêu đô thị; thay vào đó chỉ nên khuyến khích các thành phố vừa và nhỏ.

Ngoài ra, kể cả khi quy mô thành phố ở mức vừa và nhỏ, nên hạn chế sự phát triển tập trung, co cụm. Thay vào đó, phát triển đô thị nên theo nhiều hướng, thay vì chỉ ở trung tâm. Điều này nghĩa là chúng ta sẽ có các cụm đô thị nhỏ rải rác ở nhiều nơi thay vì có một khu trung tâm siêu tập trung.

Rõ ràng, lý thuyết này không dễ áp dụng vào thực tế. Không phải ở đâu và lúc nào cũng có thể phát triển đô thị theo chiều rộng. Việc này đòi hỏi các công ty, nhà máy, bệnh viện, trường học chất lượng cao phải ra ngoại ô. Không làm được điều này, người dân sẽ vẫn lái xe vào trung tâm để dùng các dịch vụ họ cần.

Quan điểm ngược lại là tối đa hóa các tiện ích của thành phố. Khi đó, người dân cần gì cũng có hoặc không phải đi xa để có thứ mình cần. Giao thông công cộng sẽ là phương tiện di chuyển chính, ngoài ra, việc đi xe đạp, đi bộ được khuyến khích. Như vậy sẽ bớt rất nhiều khói xả từ xe cộ cá nhân. Kịch bản lý tưởng này cũng không phải muốn làm ở đâu thì làm.

Để tránh bài học chặn luồng gió của Đài Bắc, chuyên gia nhiều lĩnh vực cần ngồi lại và xác định các khu vực có vai trò thông gió với các đặc điểm địa lý tự nhiên quan trọng, từ đó quy hoạch các khu không gian đón gió làm mát thành phố.

Đường Tôn Đức Thắng ( quận 1, TP.HCM) ngày 7-7-2017 (ảnh trên) và ngày 4-4-2023. Ảnh: Hữu Khoa, Nguyên Khang

Mảng xanh: đúng cây, đúng chỗ

Đối lập với đảo nhiệt là đảo mát - vai trò của những không gian xanh như các công viên lớn, sông, hồ. Đảo mát giúp điều chỉnh vi khí hậu của thành phố, làm mát môi trường xung quanh.

Chúng ta đều biết không gian xanh có thể điều chỉnh vi khí hậu của thành phố, làm hạ nhiệt độ của môi trường xung quanh. Các công viên lớn, sông, hồ... chính là những "đảo mát" của đô thị.

Tuy nhiên, không phải thành phố nào cũng có không gian để đặt một công viên xanh mát lành trong lòng nó, đặc biệt là những thành phố đã quá đông đúc. Ngoài ra, theo phó giáo sư Thạch, hiệu ứng làm mát của các mảng xanh thật ra rất hạn chế: ngoài phạm vi 100m là hầu như không còn cảm nhận được.

Nếu không có nguồn nhiệt liền kề, không có rào cản vật lý và điều kiện gió tốt, không khí mát từ một mảng xanh có thể lưu thông xa hơn. "Do đó, chỉ tăng độ che phủ xanh mà không xem xét vị trí của các không gian xanh thì không thể làm giảm vấn đề nóng lên của đô thị một cách hiệu quả" - bà viết.

Bà Thạch gợi ý một trong những cách để "bảo tồn và/hoặc tạo ra không gian xanh một cách chiến lược hơn" là để các mảng xanh nhỏ gần nhau hoặc phân bổ chúng xung quanh các "hòn đảo mát" lớn hơn (chẳng hạn sông, công viên và rừng cây) để đưa luồng không khí mát đi xa hơn và kéo dài thời gian của hiệu ứng làm mát.

Ngoài ra, trường học, trụ sở doanh nghiệp, nhà dân và các khu đất trống chưa sử dụng có thể trở thành "đảo mát" nhỏ cho đô thị, nhưng cần phải trồng đúng cây, vì không phải mọi loại thực vật đều có tác dụng làm mát như nhau. Cây có diện tích bề mặt lá lớn có tốc độ thoát hơi nước cao hơn so với cây bụi, cỏ nên sẽ hạ nhiệt cho môi trường xung quanh nhanh hơn. Cây cao sẽ tạo bóng mát, làm mát mặt đường hay khu nhà phía sau. Càng khó tạo mảng xanh, những gì đang có càng quý giá. Các con sông, dòng suối tự nhiên cần được bảo vệ.

Quan trọng hơn nữa là cần sớm thiết kế và điều chỉnh không gian để thành phố hấp thu được tất cả nước mưa và cho phép nước mưa thấm xuống các tầng ngậm nước bên dưới. Việc này giúp bảo tồn nguồn nước ngầm, cho phép chúng ta khai thác nước ngầm để tản nhiệt bề mặt về sau, theo kinh nghiệm từ Trung Quốc.

Chiều rộng đường phố và tỉ lệ chiều cao tòa nhà ảnh hưởng đến vi khí hậu một cách phức tạp. Một mặt, đường phố nhỏ và các tòa nhà cao hơn ở hai bên có thể tạo bóng mát, giúp mặt đường không bị nắng trực tiếp. Mặt khác, nó có thể không tốt cho thông gió. Đường phố rộng có thể cho gió thổi qua nhưng làm tăng thời gian nắng và nóng trực tiếp trong ngày. Trong trường hợp này, cần trồng cây cao, tán rộng để phủ bóng cho những con đường lớn. 

Nếu đường Tôn Đức Thắng ở quận 1, TP.HCM mà biết nói năng, nó sẽ cho chúng ta những hàng cây cổ thụ trước đây quý như thế nào!

"Sếp nắng nóng" của thành phố

Trong số bao nhiêu chức danh công việc trên đời, chức "sếp nắng nóng" (chief heat officer) mà một số thành phố trên thế giới như Athens - Hy Lạp, Freetown - Sierra Leone; Santiago - Chile; Monterrey - Mexico và Melbourne - Úc lập ra không chỉ gây chú ý mà còn hợp lý để đảm bảo các thành phố chống chịu tốt hơn với nắng nóng, đồng thời đảm bảo an toàn cho người dân.

Công việc của viên chức chuyên trách nắng nóng là điều phối các phản ứng liên quan đến những dự báo về các đợt nắng nóng ngắn hạn và tình trạng khí hậu nóng lên trong dài hạn của địa phương. Họ là đầu mối để triển khai hàng loạt dự án để theo dõi tình trạng nắng nóng, thử nghiệm vật liệu mới để làm mát lối đi, mặt đường, trồng cây và tạo ra những không gian tránh nóng cho người dân.

Đây là một công việc mới mẻ, phức tạp, cần phối hợp với chuyên gia của nhiều lĩnh vực và đòi hỏi những quyết định chưa có tiền lệ hoặc không giống thông thường.

Chẳng hạn, sếp nắng nóng ở Melbourne, Úc đề xuất điều phối lại giao thông để phù hợp với cao điểm nắng nóng vào cuối buổi chiều, khi người dân rời công sở về nhà.

Cụ thể, vào lúc nắng nóng nhất, thành phố khuyến khích dùng xe điện và xe buýt có điều hòa, giúp sự di chuyển nhiều người an toàn hơn, giảm lưu lượng ô tô cá nhân trên đường.

Viên chức nắng nóng cũng sẽ cần có mặt ở nhiều nơi, nói chuyện với những cộng đồng đang bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ tăng, bởi đảo nhiệt đô thị, với các tầng lớp trong xã hội từ học sinh đến cộng đồng hưu trí để mọi người hiểu được mục tiêu chung của việc xây dựng một thành phố chống chịu tốt với khí hậu.

Các chuyên gia đều thống nhất rằng để thành phố chống chịu tốt với nắng nóng, việc quy hoạch đòi hỏi sự hợp tác đa ngành, đổi mới sáng tạo và đặc biệt là quyết tâm chính trị và kinh tế để thực hiện thành công.

HỒNG VÂN - Theo Tuổi Trẻ