Cây xanh và “Hiệu ứng đảo nhiệt đô thị” ở Việt Nam

Cây xanh, thảm cỏ, bề mặt thấm nước và mặt nước có vai trò rất lớn để giảm “hiệu ứng đảo nhiệt đô thị”. Trong đó, cây xanh đường phố có vị trí hàng đầu vì diện tích mặt đường chiếm tỷ lệ không nhỏ trên bề mặt đô thị (quy hoạch diện tích đất giao thông tại đô thị trung tâm của Hà Nội đến năm 2030 là 20 - 26% diện tích đất đô thị [nguồn: Quy hoạch chung thủ đô Hà Nội đến năm 2030 và tầm nhìn đến năm 2050]), khả năng hấp thụ bức xạ mặt trời rất cao, lại nằm ngang nên bị nắng chiếu suốt ngày, nếu không được che bóng. Bài báo phân tích vai trò chung của cây xanh đường phố và giới thiệu kết quả đo nhiệt độ trên một số đường phố Hà Nội trong những ngày nắng nóng đầu tháng sáu năm 2015 vừa qua.

1. Nắng nóng và "hiệu ứng đảo nhiệt đô thị"
     Trong những ngày vừa qua, tại khu vực Hà Nội cũng như cả khu vực Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ xảy ra đợt nắng nóng kéo dài, cao nhất trong hơn 40 năm qua (từ năm 1971 trở lại đây). Cùng với kỷ lục về nhiệt độ không khí, sự tăng điện năng tiêu thụ trong những ngày vừa qua cũng đạt mức kỷ lục. Theo Tổng công ty điện lực TP Hà Nội: ngày 24/5/2015 nhiệt độ dao động trong khoảng 25oC - 36oC, sản lượng điện năng tiêu thụ là 41.520 MWh, công suất đỉnh đạt 2.027MW và ngày 25/5/2015 sản lượng điện năng tiêu thụ là 46.539MWh, công suất đỉnh lên tới 2.462 MW.

          Nguyên nhân của nắng nóng ở Hà Nội, trước hết là do bức xạ mặt trời, đặc biệt là trực xạ của mặt trời ở nước ta có cường độ rất cao. Thời điểm cuối tháng 5 là lúc mặt trời ở vị trí cao nhất trên bầu trời và vào giữa trưa mặt trời ở sát thiên đỉnh. Đây cũng là giai đoạn trời ít mưa, quang mây nên cường độ bức xạ trực xạ của mặt trời là lớn nhất trong năm. Theo dữ liệu thời tiết của Hà nội từ năm 1996 - 2005 [nguồn: dữ liệu thời tiết của phần mềm Trace 700 theo dữ liệu của Tổ chức Khí tượng thế giới] cho thấy cường độ bức xạ trực xạ trung bình của mặt trời từ 10h đến 14h có những ngày trong tháng 5 có thể đạt từ 800W/m2 đến hơn 900W/m2 (cường độ bức xạ mặt trời ở ngoài vùng khí quyển là 1350W/m2). Nguyên nhân thứ hai là do sự hoạt động của áp thấp nóng phía Tây, có nguồn gốc từ vùng trung tâm ở khu vực Ấn Độ và Myanmar, cộng thêm với gió mùa nhiệt đới biển Bắc Ấn Độ Dương vượt qua Trường Sơn thổi vào đồng bằng Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ Việt Nam gây ra “hiệu ứng Phơn” làm cho không khí trở nên nóng và khô. Nguyên nhân thứ ba là hiện tượng El Nino đang diễn ra khiến nhiệt độ mặt nước biển ở Thái Bình Dương ấm lên, gây ra thời tiết nóng nực, khô hạn khắp châu Á. Ba nguyên nhân này mang tính lãnh thổ rộng lớn, có tính khách quan không thể tránh được.
Ngoài các nguyên nhân kể trên còn có nguyên nhân thứ tư gây nên nắng nóng kỷ lục ở Hà Nội trong thời gian qua, nguyên nhân có tính cục bộ, thường xẩy ra trong một đô thị, được gọi là “hiệu ứng đảo nhiệt đô thị". Hiện tượng “hiệu ứng đảo nhiệt đô thị” rất nghiêm trọng ở khí hậu nhiệt đới, khi mà các bề mặt xây dựng không được che nắng và không gian xanh không thể ngăn chặn ánh nắng mặt trời trực tiếp, cũng như hấp thụ bớt lượng nhiệt phát sinh từ các hoạt động của đô thị (các công trình kiến trúc chạy máy điều hòa không khí (ĐHKK) và xe cộ). Lý do gây nên "hiệu ứng đảo nhiệt đô thị" được giải thích như sau:

- Khả năng hấp thụ BXMT của các bề mặt: các bề mặt của nhà cửa, đặc biệt mặt đường có khả năng hấp thụ bức xạ mặt trời (BXMT) rất lớn. Mặt tường gạch trát vữa, mặt bê tông nhẵn có thể hấp thụ 50% - 70% BXMT, mặt đường (bê tông, asphan…) hấp thụ tới 80% - 90% BXMT. Đồng thời, nếu như các mặt tường đứng chỉ nhận BXMT một số giờ trong ngày, thì những bề mặt nằm ngang, như mặt mái, mặt đường nhận BXMT suốt ngày.

- Cơ chế làm nóng không khí ở khu vực có công trình xây dựng: các bề mặt bị BXMT (đặc biệt trực xạ) chiếu tới sẽ nóng dần lên. Trong một ngày, thông thường lúc 15h là các bề mặt sẽ có nhiệt độ cao nhất. Không khí tiếp giáp với bề mặt nóng sẽ nóng lên theo (do trao đổi nhiệt đối lưu), đồng thời còn bị đốt nóng bởi các nguồn nhiệt thải ra từ xe cộ, từ các máy ĐHKK của công trình kiến trúc xung quanh, dẫn đến tỷ trọng không khí đô thị giảm dần và bay lên cao, nhường chỗ cho không khí mát hơn thay vào. Cứ như vậy không khí trong khu vực sẽ nóng dần lên, lan dần ra cả đô thị và nóng hơn cả không khí nóng của khối không khí của hiệu ứng Phơn từ phía Tây thổi sang. Gió sẽ đưa không khí nóng này tới các khu vực khác trong đô thị làm cho cả đô thị nóng lên, gây ra hiện tượng đảo nhiệt đô thị và nóng bức rất khó chịu. Vì vậy nhiệt độ không khí đô thị thường cao hơn các vùng nông thôn lân cận từ 3 – 5oC.

2. Vai trò của cây xanh trong đô thị
            Cây xanh đóng vai trò quan trọng trong việc giảm "hiệu ứng đảo nhiệt đô thị", giảm bức xạ, giảm nhiệt độ không khí và nhiệt độ bề mặt đất. Cây xanh hấp thụ bức xạ mặt trời để lục diệp hóa, nước bốc hơi từ bề mặt lá hút nhiệt nên cây xanh có tác dụng làm giảm nhiệt độ của môi trường xung quanh nó. Sau đây là các tác dụng cụ thể của cây xanh trong việc giảm nhiệt độ môi trường [nguồn: Phạm Ngọc Đăng, Phạm Hải Hà - Nhiệt và khí hậu kiến trúc; Hà Nội - 2000]:

            - Cây xanh có thể hút được 30 – 80% bức xạ mặt trời chiếu tới tùy theo mức độ rậm rạp của lá. Cây càng có lá rậm rạp, tán lá to thì hút bức xạ càng nhiều vì tổng diện tích mặt lá hấp thụ, khuếch tán bức xạ và bốc hơi hút nhiệt càng lớn.

            - Cây xanh có tác dụng cản bức xạ - che nắng cho không gian dưới lùm cây, có thể ngăn được 60 – 80 % bức xạ mặt trời, nhờ đó có tác dụng giảm nhiệt độ bề mặt đất và nhiệt độ không khí phía dưới tán lá của cây. Theo số liệu đo quan trắc trước đây của Bộ môn Vật lý Kiến trúc (nay là Bộ môn Kiến trúc Môi trường) đã chứng tỏ rằng trong cùng một điều kiện khí hậu và thời gian, nhiệt độ không khí sát mặt sân atphan là trên 50oC, sát mặt bê tông là trên 43oC, nhưng trên mặt cỏ chỉ là 39oC.

            - Cây xanh có tác dụng giảm bớt bức xạ phản xạ ra môi trường xung quanh. Hệ số Anbêđô của tường trắng đạt tới 0,7, tức là 70% bức xạ chiếu đến sẽ bị phản xạ ra xung quanh, lượng bức xạ này sẽ chiếu đến người đứng cạnh tường, đến các vật lân cận và đốt nóng chúng. Trong khi đó hệ số Anbêđô của cây xanh chỉ vào khoảng 0,2 – 0,3, nên môi trường xung quanh nó đỡ bị bức xạ phản chiếu đốt nóng hơn nhiều.

     Như vậy có thể thấy rằng cây xanh trong đô thị có vai trò rất tích cực tới môi trường nhiệt độ và sinh thái đô thị.

3. Đánh giá vai trò của cây xanh đường phố đối với giảm nhiệt đô thị
     Từ cuối thế kỷ 21, lĩnh vực kiến trúc và quy hoạch đô thị thế giới đã rất quan tâm tới "hiệu ứng đảo nhiệt đô thị", do sự liên quan của nó tới biến đổi khí hậu trái đất, và đã đề ra nhiều giải pháp để giảm hiệu ứng này như: mái xanh, thảm cỏ, cây xanh tạo bóng, cảnh quan theo chiều ngang và chiều đứng, cũng như bên trong công trình … Chúng tôi cho rằng tại các nước có khí hậu nhiệt đới, như nước ta, bên cạnh các giải pháp kể trên thì việc trồng cây xanh che bóng đường phố cũng có vai trò rất quan trọng để giảm nhiệt độ đô thị vào mùa nóng nói chung và tạo môi trường tiện nghi cho dân cư đô thị cũng như cho những người lữ hành trên đường phố bằng xe máy, xe đạp và đi bộ, đồng thời cũng giảm được môi trường không khí quá nóng cho những ngôi nhà kề sát đường giao thông.

     Để làm rõ vai trò của cây xanh đường phố tới hiệu ứng đảo nhiệt đô thị, chúng tôi đã tiến hành đo nhiệt độ mặt đường và nhiệt độ không khí tại một số đường phố ở Hà Nội sau đây:

1.                   Các đường phố ít được cây xanh che bóng: đường Nguyễn Trãi, đường Khuất Duy Tiến, đường Nguyễn Chí Thanh; đường phố có mật độ nhà cao tầng lớn và có nhiều bề mặt không thấm nước: phố Hoàng Đạo Thúy (hình 1, 2, 3, 4);

2.                   Các đường phố được cây xanh che bóng suốt ngày: đường Kim Mã, đường Hoàng Diệu (hình 5, 6).

1.                  Điểm đo: Mỗi tuyến phố chọn 3 điểm, trong đó 1 điểm được che bóng vào thời điểm đo và 2 điểm không được che bóng. Mỗi điểm cách nhau 10 - 12m.

2.                  Thời điểm đo: 11h, 15h ngày 1/6/2015.
-    Phương pháp đo: đo nhiệt độ bề mặt đường phố (τ) và nhiệt độ không khí ở độ cao 1,2m từ mặt đường (tk).

3.                  Thiết bị đo: máy đo nhiệt độ bức xạ bề mặt và nhiệt độ không khí Extech HD500; máy đo độ ẩm và nhiệt đô không khí Extech RH390; máy đo nhiệt độ bức xạ bề mặt AR 350+.

Nhận xét và đánh giá từ kết quả đo:
(1) Nhiệt độ bề mặt đường dưới bóng cây hay dưới bóng đổ thấp hơn khoảng 6 - 15oC so với bề mặt đường nhận bức xạ mặt trời trực tiếp. Trong 6 tuyến phố được khảo sát thì đường Nguyễn Chí Thanh luôn có giá trị nhiệt độ bề mặt của đường là cao nhất. Vào thời điểm 15h, nhiệt độ bề mặt của đường Nguyễn Chí Thanh đạt đến 60oC tại điểm đo không có cây xanh. Lưu ý rằng những đường phố có chiều rộng lớn và hai bên có nhà cửa thấp tầng sẽ bị nung nóng nhiều hơn.

(2) Nhiệt độ không khí trung bình các điểm đo tại hai tuyến đường có mật độ cây xanh lớn là Hoàng Diệu và Kim Mã thấp hơn 0,4 - 0,6oC so với nhiệt độ không khí trung bình của các điểm đo trên các tuyến đường ít cây xanh như Nguyễn Trãi, Khuất Duy Tiến, Nguyễn Chí Thanh, Hoàng Đạo Thúy. Đặc biệt nhiệt độ không khí trung bình các điểm đo trên đường Hoàng Diệu lúc 15h thấp hơn nhiệt độ không khí trung bình các điểm đo trên đường Nguyễn Chí Thanh là 1,5oC.

(3) Nhiệt độ không khí ở độ cao 1,2 m trên mặt đường không được che nắng thường thấp hơn nhiệt độ bề mặt đường từ 10 – 15oC, thậm chí tới 20oC (xem đường Nguyễn Chí Thanh lúc 15h) và chênh lệch không nhiều so với nhiệt độ chung của toàn đô thị. Điều này giải thích cảm giác “nóng rát” khi đi trên các đường phố này chủ yếu là do tính bức xạ nhiệt của mặt đường tới mặt người. Để giảm cảm giác này, người đi đường nên đeo khẩu trang, hay dùng khăn, kính che mặt.

4. Kết luận
Từ các kết quả khảo sát ta có thể thấy rằng việc trồng cây xanh che bóng đường phố có vai trò rất quan trọng để giảm nhiệt độ đô thị hay nói cách khác là tăng cường trồng cây xanh trên đường phố cũng có thể thay đổi khí hậu của một đô thị, nâng cao tiện nghi về nhiệt ở vùng khí hậu nóng, đặc biệt trong các đô thị Việt Nam, khi người dân còn sử dụng xe máy và xe đạp là chủ yếu. Giảm hiệu ứng đảo nhiệt đô thị cũng sẽ giảm năng lượng sử dụng trong mùa hè và cải thiện vi khí hậu trong công trình.

Nguồn: Bộ môn Kiến trúc môi trường,
Khoa Kiến trúc và Quy hoạch - Đại học Xây dựng HN.
Văn phòng Hội Môi trường Xây dựng VN sưu tầm.