Đặc điểm môi trường nhiệt và diễn biến đảo nhiệt đô thị bề mặt khu vực Bắc thành phố Hồ Chí Minh

- DOI:10.22144/jvn.2017.002 ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƯỜNG NHIỆT VÀ DIỄN BIẾN ĐẢO NHIỆT ĐÔ THỊ BỀ MẶT KHU VỰC BẮC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH.
- Biến động nhiệt độ, đảo nhiệt đô thị bề mặt, nhiệt độ bề mặt, Landsat, vệ tinh Keywords:.
- Bài báo đề cập đến đặc trưng nhiệt độ bề mặt đất trích xuất từ ảnh vệ tinh Landsat, từ đó xem xét diễn biến sự hình thành đảo nhiệt đô thị bề mặt cho khu vực Bắc thành phố Hồ Chí Minh, không tính huyện Nhà Bè và Cần Giờ.
- Nghiên cứu đã xác định đảo nhiệt đô thị bề mặt từ các kênh hồng ngoại nhiệt theo khả năng phát xạ của bề mặt thực dựa trên đặc tính của chỉ số thực vật NDVI.
- Trong giai đoạn xu hướng hình thành đảo nhiệt đô thị bề mặt với 4 vị trí điển hình cho thấy sự khác biệt rõ ràng giữa nhiệt độ bề mặt của khu vực đô thị và khu vực nông thôn, mở rộng không gian đảo nhiệt năm 2015 gấp 4 lần so với năm 1995..
- Từ đó, các giải pháp giảm thiểu tác động của đảo nhiệt đô thị đã được đề xuất nhằm bảo vệ môi trường đô thị và cuộc sống cư dân thành phố Hồ Chí Minh ngày càng tốt hơn..
- Đặc điểm môi trường nhiệt và diễn biến đảo nhiệt đô thị bề mặt khu vực Bắc thành phố Hồ Chí Minh.
- Ở các thành phố, nơi tập trung đông dân cư do sự phát triển mạnh mẽ của quá trình đô thị hóa đã làm thay đổi đáng kể cảnh quan của khu vực.
- Suy giảm lớp phủ thực vật, mở rộng không gian đất ở và các công trình công cộng, chuyển đổi đất canh tác và gia tăng bề mặt không thấm là một số nguyên nhân đặc trưng góp phần làm tăng nhiệt độ khu vực đô thị so với khu vực nông thôn.
- Sự khác biệt nhiệt độ giữa hai khu vực này có thể dao động từ 3-6 o C, có khi lên đến 11-12 o C (Trần Thị Vân và ctv., 2011).
- Sự chênh lệch nhiệt độ này đã dẫn đến hiệu ứng “Ốc đảo nhiệt đô thị” (UHI - urban heat island – gọi tắt “đảo nhiệt đô thị.
- Hiện tượng này xảy ra khi vào cùng thời điểm, nhiệt độ trung bình ở khu vực phát triển đô thị với nhiều công trình nhân tạo cao hơn ở khu vực công viên và nông thôn với môi trường tự nhiên xung quanh và gây nên hiện tượng bức xạ nhiệt bề mặt dị thường.
- Giám sát nhiệt độ bề mặt đất (LST - land surface temperature) có tầm quan trọng hàng đầu trong nghiên cứu UHI.
- Kết quả phân tích ảnh viễn thám cho ra giá trị nhiệt độ bề mặt đối tượng, vì vậy khi xem xét đảo nhiệt cũng sẽ liên quan đến khái niệm “đảo nhiệt đô thị bề mặt” (SUHI – surface urban heat island).
- Những điều tra sâu hơn cho thấy biến đổi khí hậu về nhiệt độ đô thị có liên quan đến đặc trưng bề mặt, ví dụ như chỉ số NDVI (Lo et al., 1997.
- Weng et al., 2004) đã được dùng để đánh giá mối quan hệ giữa LST và thực vật phát triển tại khu vực đô thị trên những phạm vi khác nhau và chỉ ra tầm quan trọng của các mức độ và mô hình tác động trong khi đánh giá mối quan hệ của chúng.
- Ở Việt Nam, trong những năm gần đây đã có một số nghiên cứu ứng dụng viễn thám để đánh giá môi trường nhiệt đô thị qua việc ước tính giá trị nhiệt độ từ ảnh vệ tinh trên kênh hồng ngoại nhiệt..
- (2004) đã tính thử nghiệm nhiệt độ bức xạ từ ảnh viễn thám ASTER cho khu vực nội thành Hà Nội vào năm 2003.
- (2007) đã ứng dụng viễn thám tính toán nhiệt độ trên từng nhóm kiểu thực phủ.
- có các nghiên cứu sâu hơn về việc tính toán nhiệt độ bề mặt thực và đã xác định mối tương quan giữa biến đổi nhiệt độ với các yếu tố đô thị hóa, đồng thời cũng khảo sát các đặc trưng SUHI vào giai đoạn cho thấy chênh lệch tạo nên SUHI tại TPHCM khoảng 11-12 o C..
- Bài báo trình bày nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám từ khai thác ảnh vệ tinh Landsat với các kênh phổ phản xạ và kênh hồng ngoại nhiệt để khảo sát diễn biến môi trường nhiệt thể hiện qua các SUHI, từ đó đề xuất các giải pháp giảm thiểu tác động của chúng đến môi trường đô thị và sức khỏe dân cư trên địa bàn TPHCM giai đoạn .
- 2 KHU VỰC NGHIÊN CỨU.
- TPHCM thuộc phía Đông của khu vực Nam Bộ, với diện tích 2098,7 km 2 chiếm 0,76% diện tích cả nước.
- Phía Bắc TPHCM thuộc khu vực nghiên cứu có 19 quận và 3 huyện (Hình 1).
- Theo dự báo đến năm 2025, TPHCM có 10 triệu dân và sẽ là một siêu đô thị năng động tầm cỡ thế giới (Nguyễn Đức Hòa, 2010).
- Mật độ xây dựng càng cao, nhiệt độ bức xạ bề mặt càng cao.
- Sự cân bằng tự nhiên đang bị phá vỡ, tác động mạnh mẽ đến sự biến đổi vi khí hậu, do sự tăng lên của nhiệt độ đô thị so với các vùng phụ cận, hình thành nên UHI, khiến thành phố đang biến thành.
- Trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng rõ nét như hiện nay, cùng với việc đô thị hóa diễn ra nhanh chóng và phức tạp, việc hiểu biết sâu sắc về UHI nhằm hỗ trợ công tác quản lý môi trường đô thị hiệu quả và hướng đến bảo vệ sức khỏe cộng đồng dưới tác động của chúng..
- Cách này cho kết quả chính xác hơn so với việc nội suy cho một khu vực rộng lớn chỉ từ vài điểm.
- 3.1 Ước tính nhiệt độ bề mặt đất.
- Hình 1: Vị trí khu vực nghiên cứu trong TPHCM.
- T B - nhiệt độ chiếu sáng (K).
- Ở đây cho thấy, số đo nhiệt độ từ ảnh vệ tinh có giá trị cao hơn số đo tại trạm.
- Vì vậy, nhiệt độ không khí luôn có giá trị thấp hơn.
- Bảng 1: Sai số tính nhiệt độ qua các thời điểm chụp ảnh.
- 4.2 Phân bố nhiệt độ bề mặt đô thị.
- Kết quả phân bố không gian cho thấy, LST cao hơn 40 o C nằm rải rác tại các khu công nghiệp tập trung hoặc các khu vực có hoạt động sản xuất, được tìm thấy ở khu chế xuất Tân Thuận, KCN Linh Trung, KCN Tân Bình..
- Hình 2: Phân bố LST trên ảnh vệ tinh vào các thời điểm chụp giai đoạn 1995-2015 Khu vực phía Bắc TPHCM đa số nằm trong.
- khoảng LST từ 35 o C đến 40 o C chủ yếu tập trung tại khu vực đô thị, khu vực dân cư thiếu cây xanh hoặc với mật độ cây xanh thưa thớt hoặc các khu vực đất trống, tương ứng với sự suy giảm lớp phủ thực vật về phân bố không gian của độ phát xạ bề mặt như quận 10, quận Gò Vấp, quận 11, quận Tân Phú....
- Điều này cũng có thể giải thích là do khu vực đô thị có vật liệu bề mặt, vật liệu xây dựng là bê-tông, đá, nhựa đường… mang tính chất dẫn nhiệt cao, hấp thụ bức xạ chiếu đến tốt và nhanh nhưng phản xạ lại thấp.
- Khoảng LST từ 30 o C đến 35 o C tập trung ở khu vực cây xanh, đồng cỏ và đất nông nghiệp, chủ yếu ở Huyện Củ Chi và Huyện Bình Chánh và một phần Huyện Hóc Môn.
- Những khu vực này hoạt động sản xuất chủ yếu là canh tác nông nghiệp, trồng lúa và cây lương thực.
- Khu vực có LST thấp hơn 30 o C là khu vực rừng và mặt nước ven sông sài gòn.
- Các ảnh được chụp vào mùa khô của khu vực TPHCM (tháng 1 và tháng 2 của năm), do đó ảnh vệ tinh thể hiện tính chất rõ ràng về nhiệt độ mùa khô.
- Tuy nhiên, do tháng khác nhau, ngày chụp ảnh khác nhau vì vậy phân bố LST cũng có sự khác nhau khi so sánh các khu vực tương đồng về không gian như khu vực đất nông nghiệp.
- Vì vậy, một số vùng của các khu vực ngoại thành có LST cao từ 35 o C đến 40 o C.
- Một số khu vực đất nông nghiệp ngoại thành như: Củ Chi, một số xã thuộc huyện Hóc Môn và huyện Bình Chánh là những vùng cây trồng đang mùa chín hoặc đã thu hoạch trở thành đất trống.
- Tuy nhiên, do thời kỳ này diện tích bao phủ bề mặt không thấm chưa cao, tốc độ đô thị hóa chậm nên LST từ 35 o C đến 40 o C chỉ tập trung ở khu vực nội thành.
- Khu vực ngoại thành huyện Củ Chi có vùng LST cao trên 35 o C tập trung ở xã An Phú, Phú Mỹ Hưng và xã An Nhơn Tây, là những vùng sản xuất nông nghiệp lớn của huyện.
- Trong khi đó, ở bất kỳ tháng nào của năm cũng như giai đoạn cách nhau 10 năm thì khu vực nội thành vẫn luôn luôn thể hiện nhiệt độ cao hơn xung quanh (Hình 3)..
- Hình 3: Phân bố các kiểu lớp phủ mặt đất vào các thời điểm chụp giai đoạn Xu hướng nhiệt độ bề mặt giai đoạn.
- Xét trên các ảnh vệ tinh tại 3 thời điểm chụp năm cho thấy LST trung bình toàn khu vực phía Bắc TPHCM có giá trị tăng dần theo thời gian từ 30,79 o C vào năm 1995 tăng lên 33,51 o C vào đầu năm 2015.
- Sai lệch thời gian xem xét giữa các tháng của các năm không đáng kể (trong 2 tháng gần kề, tháng 1 và tháng 2) nên thời điểm chụp ảnh vệ tinh có thể xem xét đặc trưng LST mùa khô cùng đặc điểm tính chất cho toàn khu vực.
- Xu hướng cho toàn vùng cũng như khu vực nội thành, ngoại thành đều có chiều hướng tăng (Bảng 2).
- Toàn khu vực Bắc.
- TPHCM ( o C Khu vực 19 quận.
- o C Khu vực 3 huyện.
- Năm 1995, phần lớn diện tích của khu vực bị chi phối ở mức LST 30-35 o C chiếm 53.8% diện tích toàn vùng, kế đến là vùng LST từ 20-30 o C chiếm 38.4% diện tích toàn vùng.
- Hai vùng diện tích với khoảng chia LST này tập trung ở khu vực ngoại thành và các quận vùng ven.
- Phần diện tích với phạm vi LST từ 35 o C tập trung chủ yếu ở khu vực nội thành và phân bố rải rác rất ít ở vùng ngoại thành chiếm 7,8% diện tích toàn vùng..
- Năm 2005, phần lớn diện tích của khu vực cũng bị chi phối ở mức LST 30-35 o C chiếm 71,6% diện tích toàn vùng và tăng 17.8% so với năm 1995..
- Vùng tăng LST này đa số tập trung ở khu vực nội thành và khu dân cư, khu công nghiệp..
- Tương tự như năm 2005, năm 2015 phần lớn diện tích khu vực bị chi phối bởi phạm vi LST 30- 35 o C chiếm 64,1% diện tích toàn khu vực, tăng 10,3% so với năm 1995 và giảm 7,5% so với năm 2005.
- Như vậy, phần diện tích với khoảng LST từ 20-30 o C đã chuyển sang vùng nhiệt độ từ 30-35 o C và trên 35 o C.
- Điều này thể hiện sự biến động nhiệt độ từ khu vực có khoảng chia LST mát mẻ 20-30 o C sang vùng LST ấm và nóng trên 30 o C..
- 4.4 Biến động đảo nhiệt đô thị bề mặt giai đoạn 1995-2015.
- Theo cấu trúc không gian của 3 hình ảnh được chụp vào 3 thời điểm ảnh vệ tinh, SUHI có sự thay đổi và mở rộng rõ rệt từ kiểu chấm hoặc vùng nhỏ phân tán năm 1995 đến kiểu chuỗi hoặc vùng tập trung lớn dần từ năm 1995 đến năm 2005 và từ năm 2005 đến năm 2015, đặc biệt khu vực nội thành nếu loại bỏ các vùng LST cao ở các khu đất trống nông nghiệp của huyện Bình Chánh ở phía Tây Nam và thuộc huyện Củ Chi ở phía Bắc.
- Hình 4 thể hiện vị trí các SUHI điển hình trên khu vực nghiên cứu..
- Để xác minh độ lớn của SUHI trên khu vực phía Bắc TPHCM, ngưỡng LST >.
- 35 o C như được phân chia trên hình, xác định có 4 SUHI rõ rệt được hình thành trong khu vực nghiên cứu.
- Hình 4: Vị trí các SUHI điển hình khu vực Bắc TPHCM vào các thời điểm chụp ảnh Tổng diện tích của SUHI toàn thành phố đã.
- LST cao trên 35 o C phản ảnh khá rõ nét tính chất của SUHI cho sự khác biệt giữa khu vực đô thị và nông thôn cho khu vực TPHCM.
- Xu hướng mở rộng diện tích vùng LST trên 35 o C tại khu vực trung tâm trong giai đoạn từ năm 1995-2005 cho thấy sự thay đổi hiện trạng sử dụng đất và gia tăng diện tích bề mặt không thấm do quá trình đô thị hóa.
- 2001 đến năm 2005 cho thấy đã có trên 8.000 ha đất nông nghiệp ở các quận mới như quận 2, quận 7, quận 9, quận 12 và quận Thủ Đức được chuyển thành đất ở và một số khu vực đô thị tự phát không kiểm soát khác trong giai đoạn này.
- Mặt khác, quá trình đô thị hóa diễn ra nhanh chóng ở nhiều quận và huyện mới của TPHCM như các quận 2,7,9,12, Bình Tân, Tân Phú, Thủ Đức và nhiều khu đô thị mới như Phú Mỹ Hưng, Thủ Thiêm, Nam Sài Gòn, Hiệp Phước được lập thêm đến năm 2003 cho thấy sự phát triển và sự chuyển biến nhanh chóng của đô thị hóa giai đoạn 1995-2005.
- Bên cạnh đó, nhiều khu dân cư đô thị tự phát hình thành ở nhiều phường, xã trước đây vốn dĩ là nông thôn vùng ven như các phường Phú Mỹ (Quận 7), Phường Trung Mỹ Tây (quận 12).
- Trong quá trình phát triển đô thị mới ở quận.
- 7, khu đô thị Phú Mỹ Hưng, khu đô thị Bàu Cát quận Tân Bình, Khu dân cư đô thị Phú Lâm quận 6, các kênh mương bưng biền ao ở các khu vực này đều bị san lấp để tận dụng mở rộng mặt bằng xây dựng.
- Cùng với quá trình mở rộng không gian đô thị là quá trình công nghiệp hóa mạnh mẽ.
- Hình 5: Biểu đồ biến động diện tích SUHI vào các thời điểm chụp giai đoạn 1995-2015 Vùng SUHI_1 và SUHI_2 ở khu vực huyện Củ.
- Sự mở rộng diện tích vùng LST cao trên 35 o C này là do sự gia tăng diện tích bề mặt không thấm cộng với tốc độ đô thị hóa khu vực nội thành cao và sự gia tăng dân số trong giai đoạn này..
- Vùng SUHI_4 hình thành ở khu vực quận Thủ Đức, nơi có hoạt động của khu công nghiệp Linh.
- 5 GIẢI PHÁP GIẢM NHẸ SỰ HÌNH THÀNH VÀ TÁC ĐỘNG CỦA ĐẢO NHIỆT ĐÔ THỊ.
- TPHCM là một đô thị lớn, sôi động, là trung tâm kinh tế - văn hóa – xã hội của cả nước.
- Trong nhiều năm qua, thành phố đang tiếp tục mở rộng ra vùng ngoại ô và đô thị cũng phát triển nhanh chóng.
- Do đó, cần có những chiến lược quản lý đô thị trong sự cân bằng vì một môi trường sống tốt cho cộng đồng.
- Mục đích của các giải pháp là nhằm thúc đẩy làm mát trong môi trường đô thị để giảm thiểu tác động của UHI.
- Do đó, một số nguyên tắc được đề xuất nhằm làm giảm nhẹ tác động đến sự gia tăng nhiệt độ đô thị như: (1) diện tích bề mặt cây xanh càng lớn thì khu vực xung quanh càng mát và nhiệt độ ban đêm càng giảm, (2) thông gió càng tốt thì nhiệt độ sẽ giảm, hiệu quả làm mát sẽ cao, (3) mặt nước mở càng lớn thì hiệu quả làm mát càng cao, (4) tích hợp ba nguyên tắc trên một cách hiệu quả sẽ làm cho khả năng làm mát đô thị tăng cao..
- Môi trường nhiệt đô thị là kết quả của sự tác động tổng thể các hoạt động sản xuất, sinh hoạt tạo nên và chịu sự chi phối của nhiều thành phần trong xã hội.
- Để hạn chế nhiệt độ của đô thị và đặc biệt tránh hiện tượng UHI, xét về tổng thể nên có sự phối hợp chặt chẽ giữa đại diện của Nhà nước như Chính phủ, các nhà hoạch định chính sách, sở quy hoạch kiến trúc đô thị và các nhà môi trường, đại diện cho bên hoạt động sản xuất, kinh doanh như các tổ chức kinh tế và các nhà đầu tư, công ty cây xanh và đại diện cho bên sinh hoạt như cộng đồng, dân cư.
- Mỗi bên đều có vai trò quan trọng trong công tác quản lý môi trường nhằm hạn chế tác động của UHI và cải thiện chất lượng môi trường đô thị..
- Ứng dụng viễn thám khảo sát đặc trưng môi trường nhiệt đô thị và đảo nhiệt đô thị trên TPHCM cho thấy hình ảnh rõ ràng sự phân bố cũng như độ lớn và mức độ chi tiết của SUHI trên toàn vùng..
- tác động từ phía con người, từ quá trình phát triển đô thị.
- Nhiều nghiên cứu đã chứng minh UHI tác động tiêu cực ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống trong môi trường đô thị.
- Vì vậy, từ các kết quả trên, nghiên cứu cũng đã đưa ra một số giải pháp giảm nhẹ sự gia tăng nhiệt độ trong quá trình phát triển đô thị, nhằm hướng tới phát triển đô thị bền vững..
- Quá trình đô thị hóa ở Sài Gòn - TPHCM từ năm 1860 đến năm 2008 và những tác động đến sự phát triển kinh tế xã hội của thành phố..
- Tiểu ban: Đô thị và đô thị hóa, 310-327..
- Vấn đề đô thị hóa và phát triển bền vững ở TPHCM.
- Ứng dụng viễn thám nhiệt khảo sát đặc trưng nhiệt độ bề mặt đô thị với sự phân bố các kiểu thảm phủ ở TPHCM.
- Nghiên cứu thay đổi nhiệt độ bề mặt đô thị dưới tác động của quá trình đô thị hóa ở Thành Phố Hồ Chí Minh bằng phương pháp viễn thám.