TS Nguyễn Kim Anh tại hội thảo về tạo mô hình 3D không gian xanh đô thị từ ảnh UAV. Ảnh: Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

Con số 2,14°C trong nghiên cứu không có nghĩa nhiệt độ không khí ngoài trời ở Hà Nội sẽ giảm chừng ấy nếu có thêm cây xanh. Thứ được đo là nhiệt độ bề mặt đất nhìn từ vệ tinh, và hiệu ứng mạnh nhất xuất hiện ở khu vực gần lõi không gian xanh vào mùa hè. Cách phân biệt này quan trọng, bởi nếu biến một chỉ số bề mặt thành nhiệt độ thời tiết, kết quả khoa học rất dễ bị diễn giải quá mức.

TS Nguyễn Kim Anh, Trung tâm Vũ trụ Việt Nam (VNSC), Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, cùng các cộng sự sử dụng dữ liệu Landsat 8 trong giai đoạn 2020–2024 để lượng hóa mức làm mát của không gian xanh tại vùng đô thị Hà Nội. Công trình được công bố trên City and Environment Interactions, tập trung vào hai câu hỏi thực tế: mảng xanh làm giảm nhiệt bề mặt bao nhiêu và tác động ấy còn đáng kể khi đi xa đến đâu.

Mức làm mát giảm nhanh theo khoảng cách

Nhóm nghiên cứu tạo ảnh tổng hợp từ dữ liệu Landsat 8 OLI/TIRS trong 5 năm, bổ sung mô hình số độ cao và xử lý trên nền tảng Google Earth Engine. Nhiệt độ bề mặt được tính bằng thuật toán cửa sổ tách, sau đó đối chiếu với các chỉ số phản ánh thảm thực vật, bốc thoát hơi nước và mức độ xây dựng.

Kết quả cho thấy vào mùa hè, trong vành đai 0–100 m tính từ khu vực xanh, chênh lệch nhiệt độ bề mặt đạt trung bình -2,143°C, tương ứng mức giảm tương đối 5,6%. Sang mùa đông, mức giảm là khoảng 1°C. Đây là phần không gian nhận hiệu ứng rõ nhất.

Nhưng hiệu quả không kéo dài đồng đều ra xung quanh. Ở khoảng 100–200 m, mức giảm mùa hè còn 1,223°C; đến 200–300 m chỉ còn 0,614°C. Đường cong mà nhóm xây dựng cho thấy tác động làm mát suy giảm theo cấp số nhân và trở nên rất nhỏ khi khoảng cách tiến tới khoảng 800–1.000 m.

Con số này làm thay đổi cách nhìn khá đơn giản rằng chỉ cần tăng tổng diện tích cây xanh là đủ. Nếu lợi ích nhiệt giảm mạnh theo khoảng cách, vị trí, sự phân bố và khả năng tiếp cận các mảng xanh cũng quan trọng không kém diện tích cộng dồn. Một công viên lớn nằm xa khu dân cư không tạo ra cùng hiệu ứng nhiệt tại chỗ như mạng lưới không gian xanh được phân bố gần nơi con người sinh sống và làm việc.

Ở một hướng nghiên cứu khác về dữ liệu không gian, Phụ nữ Mới từng giới thiệu việc kết hợp UAV và quét laser để tạo mô hình 3D chi tiết cho đô thị. Những cách tiếp cận này khác nhau về mục tiêu, nhưng cùng cho thấy dữ liệu địa không gian đang được sử dụng để chuyển những đặc điểm của thành phố thành các đại lượng có thể đo, so sánh và kiểm tra.

TS Nguyễn Kim Anh. Ảnh nhân vật cung cấp, đăng trên Cổng thông tin điện tử Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

Thêm 10% thảm thực vật không tạo ra một “lá chắn nhiệt”

Nhóm nghiên cứu còn dùng mô hình Random Forest để thử các kịch bản thay đổi lớp phủ. Trong mô phỏng, khi thảm thực vật tăng 10%, nhiệt độ bề mặt trung bình giảm khoảng 0,56°C vào mùa hè và 0,30°C vào mùa đông. Nếu thảm thực vật giảm 10%, chiều tác động đảo ngược: nhiệt độ tăng lần lượt khoảng 0,58°C và 0,36°C.

Điểm đáng chú ý nằm ở phép thử tiếp theo. Khi đưa thêm kịch bản nền khí hậu ấm lên 1,5°C, lợi ích nhiệt do tăng thảm thực vật bị bù hết. Ngay cả trong kịch bản tăng 10% thảm thực vật, nhiệt độ bề mặt vẫn cao hơn khoảng 0,94°C vào mùa hè và 1,2°C vào mùa đông so với trạng thái cơ sở mà mô hình sử dụng.

Vì vậy, nghiên cứu không cung cấp căn cứ để nói rằng trồng thêm cây có thể tự giải quyết bài toán nóng lên của đô thị. Nó cho thấy điều hẹp hơn nhưng hữu ích hơn: xanh hóa có tác dụng làm mát có thể đo được, song mức độ và phạm vi đều có giới hạn; khi nền khí hậu tiếp tục ấm lên, những biện pháp thích ứng tại chỗ phải đi cùng các giải pháp rộng hơn.

Các kịch bản tăng hoặc giảm 10% thảm thực vật cũng là kết quả mô phỏng, không phải cam kết rằng cứ trồng thêm 10% cây ở bất kỳ khu vực nào thì nhiệt độ chắc chắn giảm đúng 0,56°C. Loại cây, mật độ tán, độ ẩm, vật liệu xây dựng, hình thái đô thị và điều kiện khí tượng đều có thể làm kết quả tại từng địa điểm khác nhau.

Không gian xanh tại sân golf Long Biên, Hà Nội vào mùa hè năm 2024, ảnh do TS Nguyễn Kim Anh chụp trong một nghiên cứu liên quan về giám sát không gian xanh bằng viễn thám.

Từ nhận diện mảng xanh đến đo tác động nhiệt

Công trình về nhiệt độ bề mặt nối tiếp một hướng nghiên cứu mà TS Nguyễn Kim Anh theo đuổi trong nhiệm vụ VAST01.01/24–25. Trước đó, nhóm sử dụng dữ liệu Sentinel-2, Landsat cùng kỹ thuật nhận dạng đặc trưng để phát hiện và lập cơ sở dữ liệu các sân golf trong vùng đô thị Hà Nội.

Nghiên cứu công bố trên Progress in Earth and Planetary Science cho thấy phương pháp kết hợp Sentinel-2 với phân tích trộn phổ và nhận dạng đặc trưng xác định đúng hơn 85% diện tích sân golf; tỷ lệ phân loại nhầm giảm từ 18% khi dùng Landsat xuống 7% với Sentinel-2. Cơ sở dữ liệu theo chuỗi thời gian bao phủ hơn 2.500 ha, tạo nền để theo dõi sự thay đổi của những dạng không gian xanh có cấu trúc tương đối đặc thù.

Bước chuyển từ “nhận diện được mảng xanh ở đâu” sang “đo được nó ảnh hưởng tới nhiệt độ xung quanh như thế nào” khiến chuỗi nghiên cứu có thêm giá trị ứng dụng. Trong bài báo mới, TS Nguyễn Kim Anh là một trong hai đồng tác giả đầu được ghi nhận đóng góp ngang nhau. Phần CRediT cho thấy bà tham gia từ xây dựng ý tưởng, phương pháp, xử lý và phân tích dữ liệu đến viết bản thảo, quản lý dự án; phần lời cảm ơn xác nhận bà là chủ nhiệm nhiệm vụ VAST01.01/24–25. Kết quả vì thế không phải thành tựu của một cá nhân duy nhất, nhưng vai trò học thuật của nữ tiến sĩ trong công trình có thể xác định rõ từ bài báo gốc.

Đây cũng là sự tiếp nối về phương pháp trong quá trình nghiên cứu của bà. Năm 2021, Phụ nữ Mới từng giới thiệu nghiên cứu Landsat về độ mặn đất ở Trà Vinh của TS Nguyễn Kim Anh và cộng sự. Cùng là dữ liệu quan sát Trái đất từ vệ tinh, nhưng bài toán lần này dịch chuyển từ giám sát đất nông nghiệp ở Đồng bằng sông Cửu Long sang nhiệt đô thị và không gian xanh ở miền Bắc.

Điểm có thể sử dụng từ nghiên cứu mới không nằm ở một khẩu hiệu “thành phố cần nhiều cây xanh hơn”. Dữ liệu gợi ra yêu cầu cụ thể hơn: phải biết mảng xanh nằm ở đâu, phạm vi làm mát thực tế đến đâu và phần dân cư nào có thể hưởng lợi. Khi hiệu ứng suy giảm nhanh sau vài trăm mét, bài toán quy hoạch không chỉ là tăng một con số diện tích xanh, mà còn là tổ chức mạng lưới xanh đủ gần, đủ liên tục và phù hợp với cấu trúc đô thị.

2,14°C là nhiệt độ bề mặt, không phải nhiệt độ không khí

Nhiệt độ bề mặt đất – Land Surface Temperature, viết tắt LST – phản ánh mức nóng của bề mặt mà cảm biến vệ tinh quan sát, chẳng hạn mái nhà, mặt đường, đất, cỏ hoặc tán cây. 

Nó khác với nhiệt độ không khí thường xuất hiện trong bản tin thời tiết. Vì vậy, kết quả giảm 2,143°C trong nghiên cứu của nhóm TS Nguyễn Kim Anh phải được hiểu là chênh lệch nhiệt độ bề mặt vào mùa hè ở vành đai 0–100 m gần không gian xanh, không phải Hà Nội giảm 2,143°C nhiệt độ không khí.