Các đảo nhiệt đô thị ảnh hưởng đến nhiệt độ và tình trạng của cây

Chị Võ Thùy Trang hiện đang nghiên cứu về các tác động của đô thị lên khí hậu, và cách giảm thiểu hiệu ứng đảo nhiệt thông qua tối ưu hóa hiệu quả của việc chăm sóc và quản lý các cây đơn lẻ và các quần thể cây trong môi trường siêu đô thị. Đây là đề tài luận án tiến sĩ của chị.

Đảo nhiệt đô thị (Urban heat island) là thuật ngữ để chỉ một khu vực đô thị nóng hơn đáng kể so với các khu vực ngoại ô xung quanh. “Đây là công bố đầu tiên của cô ấy trong chương trình Tiến sĩ ATS, nghiên cứu này đã chứng minh các cảm biến thế hệ mới trong không gian có thể giải quyết các vấn đề môi trường đô thị phức tạp ở độ phân giải cao trong không gian và thời gian như thế nào”, TS Leiqiu Hu, trợ lý giáo sư về khoa học khí quyển, chính là người cố vấn cho chị trong đề tài này, và cũng là đồng tác giả của bài báo, nhận định.

Trong nghiên cứu này, chị Trang đã sử dụng dữ liệu từ thiết bị ECOSTRESS gắn trên Trạm vũ trụ quốc tế (ISS). Chị Võ Thùy Trang cho biết, việc phân tích các dữ liệu này có thể giúp xác định sức khỏe của cây cối trong môi trường đô thị phức tạp, thông qua quá trình sử dụng các quan trắc cảm nhận từ xa; và nó có thể ảnh hưởng đến các loài được trồng và mô hình trồng cây trong cảnh quan đô thị.“Cách tiếp cận của chúng tôi trước tiên là giảm bớt việc phải thu thập thủ công dữ liệu về sức khỏe của cây”, chị chia sẻ. “Bằng cách xem xét cách cây cối đô thị tương tác với ba yếu tố môi trường – lượng cây xanh, khoảng cách đến các khu vực có nước và chiều cao công trình; chúng ta có thể cải thiện vị trí của cây và các yêu cầu bổ sung đối với điều kiện phát triển của chúng, như việc tưới tiêu.”

Nghiên cứu cho thấy các bề mặt cứng như gạch, nhựa đường hoặc bê-tông, loại lớp phủ lên mặt đất và số lượng lẫn kích thước của các vùng nước gần đó đều ảnh hưởng đến nhiệt độ tán cây và sức khỏe của cây trong lĩnh vực vi khí hậu đô thị. Nó còn ảnh hưởng đến khả năng của cây cối trong việc chống lại hiệu ứng đảo nhiệt đô thị.

“Chúng tôi nhận thấy rằng nhiệt độ cây thay đổi đáng kể giữa các quận của thành phố New York. Ví dụ, nhiệt độ cây ở Staten Island – quận xanh nhất – thấp hơn và đồng nhất hơn nhiều so với ở Manhattan, nơi có hình thái công trình phức tạp nhất”, chị Võ Thùy Trang nhận định. “Điều đó cho thấy có sự tương tác giữa hình thái đô thị và cây cối đô thị."

“Các kết quả này sẽ gợi mở cho chúng tôi những nghiên cứu trong tương lai về khả năng làm mát của cây đô thị trên khắp các thành phố, vì nhiệt độ tán cây là một biến số quan trọng ảnh hưởng đến quá trình làm mát qua bay hơi và thoát hơi nước”, TS Hu cho biết.

Nghiên cứu còn đề xuất một số phương pháp nhằm giảm thiểu nhiệt ở các khu vực đông đúc, như biến mặt tiền và mái của các tòa nhà thành những khu vực xanh, đồng thời cung cấp hệ thống tưới tiêu cần thiết để ứng phó với tình trạng khô hạn hiện nay ở các đảo nhiệt. “Đối với các thành phố ở sâu trong đất liền, thiếu các vùng nước, tốt hơn hết là nên tập hợp các loại cây lại với nhau hơn là cô lập chúng thành những mảng nhỏ, cũng như nên cung cấp đủ nước tưới cho chúng. Khoảng xanh bao phủ càng lớn thì nhiệt độ cây càng thấp”, chị Trang chia sẻ.

“Điều thú vị là nhiệt độ bề mặt của cây cối đô thị thay đổi theo ngày và theo không gian trên khắp siêu đô thị, điều này nhấn mạnh ảnh hưởng của các hiệu ứng đô thị đối với cây xanh”, chị nói. “Bằng cách hiểu được cơ chế thúc đẩy, tôi thực sự nghĩ rằng sức khỏe của cây đô thị có thể được cải thiện”.

Bộ dữ liệu có sẵn miễn phí từ ECOSTRESS, công cụ cảm biến dựa trên ISS, đã được sử dụng trong nghiên cứu với hình ảnh Nhiệt độ bề mặt đất (LST) có độ phân giải không gian vừa phải - khoảng 70 mét. Chị Võ Thùy Trang đã sử dụng một phương pháp thống kê để trích xuất nhiệt độ của cây, rồi áp dụng thuật toán đó cho toàn bộ thành phố New York.

Có thể nói, chị đã áp dụng một phương pháp lập trình song song để xử lý và tính toán hình ảnh nhằm giảm thiểu thời gian xử lý.“Do đó, chúng tôi có thể có bản đồ nhiệt độ cây cho toàn bộ thành phố New York trong vòng chưa đầy một tiếng”, chị Trang nói. “Tôi hy vọng rằng, trong tương lai, chúng tôi có thể áp dụng nghiên cứu ở quy mô lớn hơn, để từ đó có được bức tranh về mức độ khỏe mạnh của cây cối trên toàn nước Mỹ, với các vùng khí hậu khác nhau”.