Bối cảnh gia tăng nhiệt độ đô thị:
Hiệu ứng đảo nhiệt đô thị và tác động của nó đến đời sống
Các thành phố đối diện với mức độ tổn thương đặc biệt cao do mật độ dân số đông đúc và cơ sở hạ tầng phức tạp. Không gian đô thị rất nhạy cảm với bất kỳ biến đổi nhanh chóng nào trong môi trường tự nhiên. Với sự gia tăng dân số và tốc độ đô thị hóa nhanh chóng, các thành phố trên thế giới đang đối mặt với hiệu ứng đảo nhiệt đô thị (Urban Heat Island Effect), dẫn đến tình trạng nhiệt độ cao hơn so với các khu vực nông thôn xung quanh. Trong bối cảnh này, việc tìm kiếm các giải pháp làm mát đô thị trở nên cần thiết và cấp bách.
Đảo nhiệt đô thị là những khu vực đô thị hóa có nhiệt độ cao hơn các khu vực ngoại ô. Các công trình như tòa nhà, đường sá và cơ sở hạ tầng hấp thụ và tái phát nhiệt của mặt trời nhiều hơn các yếu tố tự nhiên như rừng và các không gian mặt nước. Các khu vực đô thị, nơi tập trung nhiều công trình đồng thời diện tích cây xanh bị hạn chế, trở thành những “hòn đảo” có nhiệt độ cao hơn so với các khu vực ngoại ô. Nhiệt độ ban ngày ở khu vực thành thị cao hơn nhiệt độ ở khu vực ngoại thành khoảng 1-70F và nhiệt độ ban đêm cao hơn khaorng 2-50F. Theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ - Enviromental Protection Agency (EPA), (Enviromental Protection Agency (EPA),2024)
Các dự báo về sự gia tăng nhiệt độ đô thị đến năm 2100.
Nhiệt độ đã và đang đe dọa tính mạng dự kiến sẽ tác động đến từ một nửa đến ¾ dân số toàn cầu vào năm 2100. Các thành phố hiện chiếm hơn một nửa dân số thế giới và sẽ có thêm 2,5 tỷ người nữa vào năm 2050, sẽ phải chịu mức độ căng thẳng nhiệt cao gấp đôi so với môi trường xung quanh nông thôn. Nhiều thành phố sẽ trở thành nơi nhiệt độ khắc nghiệt kéo dài gần nửa năm. Với mức nóng lên 1,5 độ C, chỉ 67 thành phố sẽ trải qua 150 ngày trở lên trong 1 năm với nhiệt độ vượt quá 35 độ C. Nhiệt độ nóng lên dưới 3 độ C sẽ tăng lên 197 thành phố. Hơn một nửa số thành phố đó (103) nằm ở Ấn Độ. Và mức độ tăng nhiệt độ có thể còn lớn hơn ở nhiều thành phố, vì mô hình này không xem xét đến hiệu ứng đảo nhiệt đô thị. (Eric Mackers, 2023)
Những con số phản ánh tình trạng nóng lên của hành tinh (CHELSEA HARVEY, 2023)
1,3 độ C: Thế giới đã ấm lên khoảng 1,3 độ C hay 2,3 độ F, và phần lớn sự nóng lên đó đã xảy ra kể từ những năm 1970.
4,3 nghìn tỷ USD: Tổn thất kinh tế toàn cầu do thảm họa khí hậu kể từ năm 1970. Tổ chức Khí tượng Thế giới báo cáo gần 12.000 thảm họa liên quan đến thời tiết, khí hậu và nước đã xảy ra trên toàn thế giới trong 5 thập kỷ qua. Chúng đã gây ra thiệt hại hàng nghìn tỷ đô la và giết chết hơn 2 triệu người.
Hiệu ứng của nhiệt độ cao không chỉ làm tăng sự nóng bức trong thành phố, mà còn tạo ra những tác động đáng kể đối với sức khỏe và chất lượng sống của cư dân đô thị. Thực tế, những thành phố đang trải qua quá trình đô thị hóa mạnh mẽ thường phải đối mặt với vấn đề phát thải lượng lớn khí CO2 và các chất ô nhiễm khác, đặc biệt là trong bối cảnh thời tiết nắng nóng của mùa hè. Thách thức đối với cuộc sống đô thị mở ra những khía cạnh đa dạng và lan tỏa ảnh hưởng đến nhiều khía cạnh của cuộc sống hàng ngày. Sự gia tăng nhiệt độ môi trường đô thị đồng nghĩa với việc giảm chất lượng nước và đặt ra áp lực lớn đối với nguồn cung nước của Thành phố. Đồng thời, việc tăng mức tiêu thụ điện cũng đồng nghĩa với việc hệ thống năng lượng đô thị đang đối mặt với một thách thức ngày càng lớn về cung cấp và duy trì nguồn điện. Những khía cạnh này tương tác một cách phức tạp, tạo nên một môi trường sống oi ả và làm giảm chất lượng cuộc sống hàng ngày của cư dân đô thị.
Giải pháp làm mát đô thị dựa vào thiên nhiên:
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng biến đổi khí hậu đang khiến các đợt nắng nóng kéo dài hơn, thường xuyên hơn và dữ dội hơn. Trong bối cảnh nóng lên toàn cầu các thành phố có thể hướng về thiên nhiên để giảm nhiệt độ cục bộ và tăng khả năng phục hồi của người dân. Các giải pháp dựa vào thiên nhiên như rừng, vành đai xanh và công viên trong và xung quanh thành phố có thể cung cấp dịch vụ làm mát mà không gây tổn hại đến khí thải. Những lợi ích làm mát của các giải pháp như vậy đã được ghi chép rõ ràng, nhưng chúng cần được hiểu rõ hơn và tận dụng để tăng cường triển khai và mang lại sự thay đổi ở cấp độ toàn cầu. Hàng năm, các nhà lãnh đạo thế giới, chính phủ, nhà khoa học, xã hội dân sự và doanh nghiệp cùng nhau tham dự COP về khí hậu để thúc đẩy nỗ lực đạt được Thỏa thuận Paris. Tuy nhiên, một phần quan trọng để thực hiện sứ mệnh đó vẫn còn thiếu trong các cuộc đàm phán - chính là bản chất.
Ngày thiên nhiên vào ngày 9 tháng 12 tại COP, là cơ hội để Chủ tịch COP 28 cùng nhau hành động vì khí hậu và thiên nhiên. Các chính phủ phải thừa nhận rằng chúng ta sẽ không thể giải quyết cuộc khủng hoảng khí hậu nếu không giải quyết vấn đề mất mát thiên nhiên. Với sự nóng lên toàn cầu ở mức 1,1 độ C, các hệ sinh thái đang trải qua sự gián đoạn nguy hiểm.
Thiên nhiên đóng vai trò như một đồng minh thầm lặng, hấp thụ 54% lượng khí thải CO2 (panda.org, 2022) do con người tạo ra trong thập kỷ qua. Các hệ sinh thái trên cạn, bao gồm thực vật, động vật và đất, loại bỏ 31%, trong khi đại dương hấp thụ 23%. Các giải pháp dựa vào thiên nhiên cho khí hậu có khả năng cung cấp 1/3 mức giảm thiểu toàn cầu cần thiết vào năm 2050 để đạt được mục tiêu toàn cầu 1,5 độ C. Các giải pháp dựa trên thiên nhiên để làm mát các thành phố đề cập đến một loạt các giải pháp ở cấp độ thành phố và cấu trúc đô thị giúp giảm nhiệt độ không khí đô thị. Bằng cách thiết kế hệ thống không gian cây xanh và mặt nước được phối hợp tốt, điều hướng gió và làm xanh các mặt tiền và mái nhà, các thành phố có thể giúp giảm nhiệt độ thị. (UNEP,2021)
Giải pháp thuận thiên là gì? Nature-based Solutions
Giải pháp thuận thiên liên quan đến việc làm việc với thiên nhiên, như một phần của thiên nhiên, để giải quyết các thách thức xã hội, hỗ trợ phúc lợi con người và đa dạng sinh học tại địa phương. Chúng bao gồm việc bảo vệ, phục hồi và quản lý các hệ sinh thái tự nhiên và bán tự nhiên; quản lý bền vững hệ thống thủy sinh và đất làm việc; và sự hòa nhập của thiên nhiên trong và xung quanh các thành phố của chúng ta. Chúng là những hành động được củng cố bởi đa dạng sinh học và được thiết kế và thực hiện theo cách tôn trọng các quyền, giá trị và kiến thức của cộng đồng địa phương và người dân bản địa. (the Nature-based Solutions Initiative, 2024).
Các giải pháp đô thị xanh, như tăng cường không gian xanh và sử dụng năng lượng tái tạo, là những bước quan trọng trong việc xây dựng các thành phố bền vững và thân thiện với môi trường. Nắng, gió, nước và không gian xanh đều đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra một môi trường đô thị bền vững và đáng sống. Việc quản lý và sử dụng hiệu quả các yếu tố tự nhiên này không chỉ giúp giảm thiểu các tác động tiêu cực của quá trình đô thị hóa mà còn cải thiện chất lượng cuộc sống cho cư dân đô thị. Phần tiếp theo của bài viết này sẽ tập trung vào các yếu tố tự nhiên như nắng, gió, nước và không gian xanh, và cách chúng được tích hợp vào quy hoạch đô thị để cải thiện vi khí hậu thành phố.
Tác động của không gian xanh trong việc làm mát đô thị
Một quy luật không thể phủ nhận là hầu hết các đô thị lớn trên thế giới đều phải đối mặt với hiện tượng đảo nhiệt đô thị trong quá trình phát triển và xây dựng. Nguyên nhân chính là việc thay thế lượng lớn cây xanh và hồ điều hòa bằng các cấu trúc bê tông, thép, đường nhựa. Những bề mặt này không chỉ hấp thụ và phát ra lượng nhiệt lớn mà còn dẫn đến việc nhiệt độ ở gần chúng cao hơn nhiều so với nhiệt độ của không khí. Trong khi đó, cây cỏ và thực vật (như cây bụi, cây cỏ mọc cao) giúp giảm nhiệt độ bề mặt và không khí bằng cách tạo bóng mát và làm mát. Trồng cây xanh là một cách đơn giản và hiệu quả để giảm thiểu hiện tượng “đảo nhiệt đô thị”. Tầm quan trọng của cây xanh không chỉ được nhìn nhận qua góc độ thẩm mỹ của đô thị mà còn thông qua giá trị sinh thái của các khu vực được trồng nhiều cây xanh.
Singapore là một ví dụ tiêu biểu về cách thành phố có thể duy trì và mở rộng diện tích xanh qua các phương pháp hệ thống và chính sách hợp lý. Việc tạo ra không gian xanh không chỉ mang lại lợi ích về mặt môi trường mà còn cải thiện chất lượng cuộc sống của cư dân, tạo ra môi trường sống bền vững và thân thiện với thiên nhiên. Việc xanh hóa cảnh quan và nối liền khoảng cách giữa cuộc sống đô thị nhanh chóng và những điểm đến thiên nhiên đẹp mắt, tất nhiên, đang ở hàng đầu của chương trình xanh mới của Singapore. Bằng cách áp dụng một phương pháp hệ thống để tạo ra không gian xanh ở các quy mô khác nhau trong thành phố, Singapore đã quản lý để bảo tồn và mở rộng diện tích bao phủ xanh của mình lên đến 46,5% so với các thành phố tương đương trên thế giới.
Ở quy mô vĩ mô, các khu vực mảng xanh lớn nơi chứa đựng đa dạng sinh học được dành riêng làm Khu Dự trữ Thiên nhiên. Chúng hoạt động như những lá phổi xanh và cung cấp các dịch vụ sinh thái như không khí và nước sạch. Tiếp theo, các công viên và không gian mở được tạo ra ở các quy mô khác nhau để phục vụ như là không gian xanh và giải trí trong thành phố. Các đường kết nối công viên và các liên kết xanh khác được tạo ra để kết nối chúng với nhau. Ở quy mô khu vực, hệ thống các không gian cây xanh công cộng sẽ phân bổ đều khắp các khu vực dân cư, đến năm 2030, mỗi hộ gia đình sẽ nằm trong khoảng cách đi bộ 10 phút đến một công viên. Hệ thống đường sá của Singapore cũng đóng góp lớn vào mảng xanh, với việc trồng xây bắt buộc trong không gian đường. Cảnh quan cũng được sử dụng để cung cấp bóng mát và hình thành đặc điểm của các con đường và đường phố.
Ở quy mô tòa nhà, cây xanh cũng được tích hợp vào các tòa nhà dưới dạng Sân Thượng, Vườn Mái, Tường Xanh… được giới thiệu thông qua các hướng dẫn và các khuyến khích trong những năm qua. Các chính sách này đã được hợp nhất thành LUSH (Landscaping for Urban Spaces and High Rises, Tạm dịch: Cảnh quan cho không gian đô thị và nhà cao tầng) vào năm 2009, cũng đã giới thiệu các yêu cầu thay thế cảnh quan bắt buộc.
Tác động của mặt nước trong việc làm mát đô thị
Trong đô thị, nước không chỉ đóng vai trò là nguồn tài nguyên quý giá mà còn là một công cụ quan trọng trong việc làm mát và tạo không gian xanh cho cộng đồng. Hệ thống thoát nước thông minh không chỉ giúp ngăn chặn ngập lụt mà còn có thể được tận dụng để làm mát cho môi trường xunh quanh.
Những hồ, ao, và đài phun nước không chỉ là điểm nhấn đẹp mắt trong cảnh quan đô thị mà còn có thể được sử dụng như những “điểm dừng chân” lý tưởng để cảm nhận hơi mát trong những ngày nắng nóng. Dòng nước mát lạnh từ những đài phun nước không chỉ làm giảm đi cảm giác nóng bức mà còn tạo ra một không gian thư giãn và yên bình giữa lòng thành phố đang hối hả. Bên cạnh đó, không gian xanh xunh quanh những hồ và ao cũng là một trường sống lý tưởng cho nhiều loài sinh vật. Cây cỏ xanh mướt, hoa lá rợp bóng, và tiếng chim hót râm ran tạo nên một môi trường sinh động và phong phú. Điều này không chỉ giúp làm dịu đi áp lực và căng thẳng trong cuộc sống hàng ngày mà còn tạo ra một sự cân bằng tự nhiên giữa con người và thiên nhiên trong một thành phố đang phát triển với tốc độ chóng mặt.
Hơn 2/3 các thành phố lớn nhất và đông dân nhất trên thế giới nằm ở các vùng đồng bằng ven biển hoặc dọc các cửa sông, khiến chúng đặc biệt dễ bị tổn thương trước mực nước biển dâng cao. Thành phố Rotterdam, Hà Lan là một ví dụ điển hình, với gần 80% diện tích đô thị nằm dưới mực nước biển dâng. Điều này làm cho Rotterdam đặc biệt dễ bị ảnh hưởng bởi hiện tượng nóng lên toàn cầu, gây ra những thay đổi về mực nước biển, vấn đề thoát nước sông và cường độ mưa, tất cả đều tác động mạnh mẽ đến lối sống của cư dân. Biến đổi khí hậu làm gia tăng nguy cơ đe dọa từ bốn hướng: biển, sông, bầu trời và đất liền. Chiến lược ‘Watercity 2035’ (Thành phố nước 2035) là một hướng nhìn về quy hoạch đô thị ứng phó với biến đổi khí hậu, tận dụng tính chất thủy văn của khu vực để nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân Rotterdam thông qua năm khía cạnh bổ sung cho tương lai.
- Xác định các khu vực ảnh hưởng của sự thay đổi mực nước sông Maas để xác định khu vực trong đê và ngoài đê để có những chiến lược phát triển đô thị tích hợp.
- Phần khu vực ven sông là phạm vi công cộng chính mà mọi người có thể sinh sống dọc theo và trên đó. Sự dao động thủy triều của nước được coi một khả năng cho việc đa dạng hóa dạng thức đô thị với những đề xuất loại hình ở ven sông.
- Sự liên kết giữa mạng lưới đường thủy và mạng lưới đường bộ, từ đó tạo ra một hệ thống giao thông công cộng toàn diện và hấp dẫn.
- Thay vì mở rộng hơn nữa cơ sở hạ tầng nước ngầm tốn kém để thoát nước mưa, việc lưu giữ, lưu trữ và xả nước mưa từ nay trở đi có thể được nhìn thấy và nghe thấy trong không gian công cộng.
- Dựa vào các khu vực ven sông và đề xuất thiết kế sinh thái đa dạng hóa bờ sông Maas.
Việc tích hợp mạng lưới không gian mặt nước vào các chiến lược đô thị đã trở thành một yếu tố quan trọng trong quy hoạch đô thị hiện đại. Hệ thống này không chỉ tạo ra cảnh quan xanh mát, mà còn mang lại nhiều lợi ích to lớn cho cộng đồng và môi trường sống. Kết hợp chặt chẽ với hệ thống giao thông, mạng lưới này không chỉ giúp làm mát đô thị mà còn tạo điều kiện thuận lợi để người dân dễ dàng tiếp cận thiên nhiên và tham gia các hoạt động giải trí ngoài trời.
Tạm kết:
Biến đổi khí hậu đang đặt ra những thách thức lớn cho các đô thị trên toàn cầu, trong đó sự gia tăng nhiệt độ và hiệu ứng đảo nhiệt đô thị là một trong những vấn đề nghiêm trọng nhất. Tuy nhiên, các giải pháp dựa trên thiên nhiên như cây xanh và mặt nước đang trở thành những công cụ hiệu quả trong việc làm giảm nhiệt độ đô thị, không chỉ cải thiện vi khí hậu mà còn mang lại lợi ích lâu dài cho sức khỏe con người và hệ sinh thái. Cây xanh giúp tạo bóng mát, hấp thụ nhiệt và cải thiện chất lượng không khí, trong khi các không gian mặt nước đóng vai trò điều hòa nhiệt độ và cung cấp môi trường sống cho đa dạng sinh học. Để ứng phó với biến đổi khí hậu một cách bền vững, các đô thị cần đẩy mạnh việc tích hợp các yếu tố thiên nhiên vào quy hoạch và xây dựng, từ đó tạo ra môi trường sống an toàn, lành mạnh và thân thiên hơn với cư dân.
ThS.KTS. Lê Tiểu Thanh - Nhóm chuyên môn thiết kế sáng tạo, khoa cơ điện tử, Trường cơ khí, Đại học Bách khoa Hà Nội
(Nguồn: Tạp chí Vật liệu Xây dựng, Số 9/2024)