- Trang chủ >>
- Khoa Học Tự Nhiên >>
- Vật lý
Giải pháp vật lí cho bài toán nhiệt đô thị doc
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (281.51 KB, 5 trang )
Giải phápvật lí cho bài toán
nhiệt đô thị
Mùa hèở thành phố có thể đangthật ngột ngạt, với nhiệt lượng tuôn ra từ
nhựa trải đườngvà máy điều hòa không khí. Nhưng những bề mặt thích hợp và
cây cối có thể làm cho môi trường ngoại ô là nơi mát mẻ hơn, rẻ hơn và xanh sạch
hơnđể sinh sống.
Làmthế nào để cải thiện thời tiết mùa hè ở đô thị.(Ảnh: iStockphoto)
Bứctranh mùahè hoàn mĩ đối với nhiều người làđược nhúng đôi chân mình
vào mép nước trên bãi cát,thả bộ trong công viên và ăn kem, hoặcbật nắp một
chai biamát lạnh khingồivới một bữatiệc ngoàitrời. Nhưng nếu bạnsinh sống ở
thành phố - và hơn nửa dân số thế giới ngàynay là như vậy – thì thú vuimùa hè
của bạn có lẽ bị giảm sút nhiều do môi trường xungquanh.Các thànhphố là những
nơi nóngrát, ồnào với chất lượng không khí tồi tệ luôn sẵnsànghưởng ứng mưa
gió trong những đợtgiông bão. Trong thành phố, chúng ta đang tiêu hao phung phí
những lượng lớnnăng lượng cho việc làm mát vàomùa hè, sưởi ấm vào mùa đông
và đi lạitrong suốt cả năm.Biến các thành phố thành nơi dễ chịu hơnvà thoải mái
hơnđể sinh sống,do đó,làmột trongnhững mục tiêu chủ yếu của nghiên cứu môi
trường, và là một mục tiêu mà các nhàvật lí thật sự thích hợpđể góp công góp sức,
vì đa số các vấn đề môi trườngđô thị được người ta hiểu rõ nhất theocác khái
niệmvật lí.
Các nhà vật lí trên khắp thế giới, đặc biệt là nhữngngười đangnghiên cứu
trong lĩnh vực vật límôi trường và khítượng học,hiện đang hợp tác với các nhà
khoa họcthuộcnhững phân ngành khácđể nghiên cứu hiệu quả môi trường của
các thànhphố và xác lậpxem những môi trườngđô thị này “xanh” ở mứcđộ nào.
Hòn đảo nhiệt đô thị
Các thànhphố thường nónghơn vùng quê xungquanh khoảng4 °C và ngày
một mở rộng hơn, và sự chênh lệch nhiệt độ đó ngày mộtlớn hơn. Để tìm hiểu
nguyêndo, chúng ta phải xétđến sự cân bằngnăng lượng của hai khuvực (hình1).
Mặcdù việc đunnấu, sưởi ấm, điều hòakhông khí và đi lại đều tạo ra năng lượng
trong các thành phố,nhưng đâylại là một thành phồ nhỏ đến bất ngờ của sự cân
bằngnhiệt của chúng – chỉ khoảng 50 Wm
–2
. Ngoại trừ vàomùa đông, con số này
rõ rànglà nhỏ so với năng lượng chúngta thu nhận từ Mặttrời, nănglượng đó
thậmchí ở nướcAnh cũngcó cực đạilà hơn 800 Wm
–2
. Sự chênh lệch nhiệt độ của
thành phố và vùng quê xungquanh, vì thế, chủ yếu là do cái xảy ra vớinăng lượng
Mặttrờitronghai môi trườngđó.
Ở khuvực nôngthôn, câycối phản xạ khoảng một phầntư bức xạ sóng ngắn
tới (ánhsáng nhìn thấy hoặc những bước sóng ngắnhơn). Trongsố ba phần tư bị
hấp thụ, phần lớnnăng lượngđược sử dụng để làmbay hơi nước từ lá cây – một
quá trìnhgọi là “thoát hơi nước”. Quá trình này làmmát câycối, do đó phát ra ít
bức xạ sóng dài(hồng ngoại), và còn làmgiảm phần năng lượng còn lại để làm
nóngkhông khíbởi sự đối lưu và làmnóngđất đaibởi sự dẫn nhiệt.
Ở các thành phố, nơi cây cối phần lớnđược thaythế bởi những tòa nhà và
đườngxá, sự cân bằng năng lượng đó bị dịch chuyển nhiều. Các vật liệu nhân tạo,
màu tối phản xạ ít – và hấp thụ nhiều – bứcxạ hơnso với cây cối. “Suất phản
chiếu” thấp hơnnày có nghĩalà chỉ khoảng 10%bức xạ của Mặt trời bị phản xạ;
con số này thậm chí còn thấphơn ở thành phố cao tầng, nơi ánh sáng bị phảnxạ
trở xuống các “hẻm núi” đô thị. Hầu như toàn bộ năng lượng này đi vàolàm nóng
đườngphố khôráo và cácmái nhà,nơi nó đượctrữ lại bên trong gạch vữa, hoặc
làm nóngkhông khí phía bên trên, do đó làm tăng nhiệt độ không khí và nhiệt độ
mặtban ngàyso với môi trườngvùngquê xungquanh.
Hình 1. Sự trao đổi năng lượng ở khuvực nông thôn và đô thị. Các thành phố
có ít sự phản xạ và bay hơihơn, nhưngđối lưu nhiệt nhiềuhơn và trữ lại một phần
nhiệt suốt đêm trong các tòa nhà. Ở đây, dòng năng lượng tỉ lệ với bề rộng của các
mũi tên.
Ban đêm,sự chênhlệch nhiệt độ giữa vùngquê và hòn đảo nhiệt đô thị có
thể trở nên dễ nhậnthấy hơnnữa. Các thành phố nguội đi từ từ vìcó nhiều nhiệt
trữ lại trongcác tòa nhà của nó, chúngliên tụctiêu tán nhiệt vàobầukhông khí
đêm;vì có nhiều chất ô nhiễmbắt giữ bức xạ sóngdài; và bên trong cáchẻm núi đô
thị, cóít không gian bầutrời thoáng đãng phía trên có thể nhìn thấy,cho nên có ít
bức xạ có thể thoát ra ngoài hơn.
Tất cả những điều này đang gây khổ sở cho cư dân đô thị. Sự gia tăng nhiệt
độ không khí đô thị sovới nhiệt độ của vùngquê xungquanh, cái có thể đạt tới 7 °C
ở mộtthủ phủ như London, khiến cho các thành phố là những nơi kém dễ chịu hơn
để sinhsống trongnhững tháng mùa hè. Nhiệt độ vút lên cũnglàm tăngnguy cơ
bệnh tật và thậm chí có thể giết ngườitrong những đợt nắng nóng: người ta cho
rằng hơn 35.000người chết ở châu Âu là do hệ quả của đợt nắng nóng năm 2003,
phần lớntrong số họ sống ở các thị tứ và thành phố. Hòn đảo nhiệt đô thị còn làm
cho các thành phố khó thở hơn, vì nó làm tănglượng năng lượng dùng cho điều
hòa khôngkhí – nănglượngđược bơm vào không khí ngoàitrời và làm cho tình
hình thêm tồi tệ.May thay, vật lí họccho biết có thể sử dụng hai phương pháprất
khác nhau để xoa dịu hòn đảonhiệt đô thị: sử dụng“các bề mặt nguội”; và sử dụng
cây cối, hay“hạ tầng xanh”.
