Bản đồ nhiệt: Đường nào cháy da, phố nào đổ lửa

Nhà khoa học công dân (citizen scientist) là cách gọi những người không chuyên tình nguyện tham gia đóng góp vào các chương trình nghiên cứu khoa học. Theo tạp chí Knowable ngày 5-3, từ năm 2017, hơn 80 cộng đồng khoa học quần chúng đã chung tay thực hiện dự án lập bản đồ nhiệt dưới sự giám sát của Cơ quan Quản lý khí quyển và đại dương quốc gia Mỹ (NOAA). NOAA cũng hỗ trợ một số chiến dịch bản đồ nhiệt quốc tế ở các thành phố như Nairobi (Kenya) và Salvador (Brazil).

Nhiều quan chức địa phương đã bắt đầu sử dụng dữ liệu này để lập kế hoạch thích ứng và đối phó với tình trạng gia tăng nhiệt độ tại các đô thị.

Sống chung một thành sao mà chỗ hanh chỗ mát

Vào một ngày trời trong veo không một gợn mây, nóng đến oi ả giữa tháng 8-2024, tác giả Ula Chrobak của Knowable cùng 75 tình nguyện viên khác đã gắn cảm biến nhiệt hình thù giống như ống thở lặn biển lên cửa xe hơi, rồi chia nhau tỏa đi 20 tuyến đường quanh thành phố Reno (bang Nevada, Mỹ) đủ ba buổi sáng, chiều, tối.

Khi nhóm của Chrobak lái một vòng chậm rãi quanh khu Galena - nơi có những căn nhà lớn, giá trị trung bình trên 1 triệu USD, nằm giữa những bụi ngải đắng, mặt trời vẫn chưa lặn dù lúc đó đã 7h tối, nhiệt độ lên đến 33,33°C. 

Khi họ đi trọn một vòng, hoàng hôn đã buông xuống và nhiệt độ trong xe giảm xuống 28,33°C. Tuy nhiên, khi họ di chuyển về trạm tình nguyện ở trung tâm thành phố, nhiệt độ lại tăng lên 31,67°C.

Reno vừa lập được một kỷ lục mà có lẽ chẳng ai mong muốn: là nơi nóng lên nhanh hơn bất kỳ thành phố nào khác ở Mỹ trong số 241 thành phố được tổ chức Climate Central (Mỹ) phân tích. 

Trong khi nhiệt độ toàn nước Mỹ tăng trung bình 1,44°C từ năm 1970 đến 2023, mức tăng ở Reno lên tới 4,22°C. Tháng 7-2024 được ghi nhận là tháng nóng nhất trong lịch sử thành phố này.

Và như kết quả đo lường của nhóm "đội nắng lập bản đồ nhiệt" cho thấy nhiệt độ ở Reno không đồng đều. Vào mùa hè, khu vực gần sân bay cảm giác như lò lửa, đối lập với những mái nhà giàu dưới bóng bạch dương gần sông Truckee. 

Lề đường của những trung tâm mua sắm và sòng bạc ở trung tâm thành phố gần như không biết mát là gì, trong khi các khu vực có nhiều không gian xanh ở phía nam Reno lại dễ chịu hơn.

Hiệu ứng đảo nhiệt đô thị

Chênh lệch nhiệt độ là hiện tượng thường thấy giữa các thành phố và những vùng xung quanh, cũng như giữa các khu vực trong cùng một thành phố. Hiện tượng này được gọi là "hiệu ứng đảo nhiệt đô thị".

Nguyên nhân là do đường sá, bãi đậu xe và mái nhà hấp thụ nhiệt nhiều hơn đất đai và thực vật. Các tòa nhà trong thành phố tạo ra các bề mặt giữ nhiệt và làm giảm lưu thông gió mát. Các hoạt động của người dân ở thành thị, từ việc sử dụng ô tô và thiết bị gia dụng, cho đến chỉ đơn giản là tồn tại (cơ thể con người sinh ra nhiệt) cũng tạo ra nhiệt độ cao hơn.

Biến đổi khí hậu đang làm tăng hiệu ứng này. Trong khi nhiệt độ không khí toàn cầu đã tăng khoảng 1,11°C, "nhiệt độ ở các thành phố tăng nhanh gấp 5-6 lần", nhà khoa học kiến trúc Mat Santamouris tại Đại học New South Wales (Úc) cho biết. Trong các đợt sóng nhiệt, hiệu ứng đảo nhiệt càng khuếch đại dữ dội hơn, làm cho chênh lệch nhiệt độ giữa đô thị và những khu vực chưa phát triển càng lớn.

Ở Sydney, nơi Santamouris sinh sống, số ngày có nhiệt độ trung bình vượt quá 18,33oC - ngưỡng nhiệt độ thoải mái mà không cần làm mát - trong một năm đã tăng gấp ba lần kể từ năm 1990. Mức tăng này cao gấp 10 lần so với các khu vực lân cận.

Ngay trong cùng một thành phố, hiệu ứng đảo nhiệt cũng không đồng đều, mà theo Chrobak là do sự khác biệt giữa các tầng lớp xã hội và các bộ phận dân cư sống tại đó. Những khu vực giàu có thường có nhiều cây xanh, công viên và các công trình liên quan đến nước, trong khi các cộng đồng nghèo có nhiều bề mặt hấp thụ nhiệt hơn và ít bóng cây hơn.

Các chiến dịch tình nguyện lập bản đồ nhiệt đã phát hiện sự chênh lệch lên đến 11,11oC giữa các khu vực trong cùng thành phố, theo Joey Williams từ công ty tư vấn CAPA Strategies.

Những bản đồ cần thiết

Ở Reno, số liệu thu thập cho thấy sự chênh lệch nhiệt độ tối đa lên tới 12,78oC, trong đó khu vực phía nam mát hơn 5,56oC so với những "đảo nhiệt", do yếu tố độ cao và không gian xanh.

Điều đáng nói là nhiệt kế chính của Reno đặt tại sân bay thành phố không thể phản ánh sự khác biệt trên. Ngay cả vệ tinh đo nhiệt độ cũng không thể làm được điều này, bởi độ phân giải của chúng quá thô - chỉ đạt 30x30m và chỉ thích hợp diễn tả các mô hình khí hậu và thời tiết lớn, khái quát.

"Vệ tinh không thể cho bạn biết cảm giác của bạn khi đi bộ trên phố" - Max Cawley, giám đốc nghiên cứu và hợp tác khí hậu tại Bảo tàng Khoa học và Cuộc sống ở thành phố Durham, bang North Carolina, cho biết. Vì vậy, cần đến các dự án lập bản đồ nhiệt do cộng đồng thực hiện để lấp vào lỗ hổng trên (bản thân Cawley là người điều phối chiến dịch lập bản đồ nhiệt ở Durham).

Các nhà khoa học công dân ghi lại nhiệt độ và độ ẩm từng giây tại những vị trí cụ thể, cách mặt đường 1,5m. Việc đo đạc và lập bản đồ chính xác thế này là công tác quan trọng nhất để đối phó với tác hại của nhiệt độ cao.

Khi biến đổi khí hậu khiến các đợt nắng nóng trở nên khắc nghiệt, thường xuyên và kéo dài hơn, số lượng bệnh tật và ca tử vong liên quan đến nhiệt độ cũng gia tăng. Mỗi 1oC tăng lên có thể làm tăng 11% bệnh tật liên quan đến nhiệt. 

Một nghiên cứu ở California cho thấy nhiệt độ tăng 5,56°C khiến số ca tử vong tăng 2,3%, chưa kể gia tăng số lượng bệnh nhân nhập viện do các vấn đề về thận, tim mạch, tiểu đường và mất cân bằng điện giải. Trẻ em và người trên 65 tuổi là đối tượng dễ bị ảnh hưởng nhất.

Bản đồ nhiệt độ với độ phân giải cao có thể giúp quan chức xác định các khu vực có nguy cơ cao nhất, từ đó lên kế hoạch ứng phó, đặc biệt là ở những khu vực nghèo khó, ít khả năng sử dụng máy lạnh và các phương tiện làm mát.

Những bản đồ tập hợp dữ liệu từ cảm biến nhiệt "giúp xác định chính xác những nơi cần trồng thêm cây xanh, từ đó giúp người dân chống chọi với ngày hè nóng bức" - Brian Beffort, quản lý bền vững của hạt Washoe, nói với Knowable.

Các bản đồ nhiệt cũng chỉ ra nơi cần phủ vật liệu phản chiếu và cải thiện thiết kế đô thị để giảm nhiệt độ, cũng như áp dụng các biện pháp làm mát khác phù hợp với từng khu vực. 

Chẳng hạn, kết hợp phủ mái và vỉa hè bằng vật liệu phản chiếu với trồng cây xanh có thể giảm đến 2,78oC nhiệt độ. Những dự án như vậy không chỉ cải thiện chất lượng sống mà còn giảm thiểu tác động của hiệu ứng đảo nhiệt đô thị và giúp dự đoán tác động của biến đổi khí hậu.

Sau chiến dịch lập bản đồ nhiệt ở thành phố Toledo, bang Ohio, các quan chức phát hiện các khu vực nắng nóng trùng với những nơi thiếu đầu tư cơ sở hạ tầng và ô nhiễm nặng. Năm 2022, một khoản tài trợ 6,1 triệu USD được bảo đảm để trồng hơn 10.700 cây tại đây.

Tại khu vực Raleigh-Durham, bang North Carolina, dữ liệu bản đồ nhiệt từ chiến dịch năm 2021 giúp xác định những con phố cần phun titanium dioxide phản quang, một lớp phủ giúp hạ nhiệt độ mặt đường. Dữ liệu này cũng được trưng bày tại Bảo tàng Sự sống và Khoa học và được đưa vào chương trình giảng dạy vật lý và lịch sử của trường công.

Từ những thành công bước đầu này, hiện các nhà nghiên cứu, quan chức địa phương và lãnh đạo tổ chức phi lợi nhuận vẫn đang tiếp tục hợp tác thực hiện các chiến dịch lập bản đồ nhiệt ở nhiều thành phố khắp nước Mỹ, Knowable cho biết. Họ tin rằng mặc dù biến đổi khí hậu là một thách thức lớn, nhưng những nỗ lực thế này cho thấy chúng ta có thể kiểm soát và giảm thiểu vấn đề này ở cấp địa phương.

Khi nói đến hiệu ứng đảo nhiệt đô thị, Tom Albright, phó khí tượng viên kiêm nhà địa lý học tại Đại học Nevada, khá lạc quan: "Chúng ta sẽ không thấy hiệu ứng này tăng tốc. Tôi nghĩ rằng chúng ta có nhiều khả năng kiểm soát nó hơn ở cấp độ địa phương".

Riêng với các tình nguyện viên, tham gia chiến dịch mang đến cho họ những trải nghiệm bất ngờ. "Trực tiếp tham gia chiến dịch thế này khiến thông tin về chênh lệch nhiệt độ [giữa các khu vực trong cùng một thành phố] không còn chỉ là dữ liệu nữa mà là một trải nghiệm" - Beatrice Miringu, điều phối viên phát triển bền vững của Toledo, chia sẻ với Knowable.

Tại thành phố Portsmouth (bang Virginia, Mỹ), các nhà nghiên cứu tại Đại học Virginia Wesleyan đang thực hiện một nghiên cứu kéo dài hai năm về đảo nhiệt trong thành phố, với ưu tiên làm mát các khu dân cư có thu nhập thấp hoặc khu vực có nhiều người da màu.

Theo báo The Virginian-Pilot ngày 10-3, năm đầu tiên của dự án tập trung vào việc lập bản đồ các điểm nóng trong giới hạn thành phố, và năm thứ hai tập trung vào ý kiến đóng góp từ cộng đồng cư dân về việc trồng 500 cây xanh và các nỗ lực khác.

Mùa hè năm ngoái, các tình nguyện viên đã lái xe trên các tuyến đường dài gần 10km trên khắp Portsmouth với các cảm biến nhiệt để xác định các điểm nóng. Bản đồ nhiệt lập sau đó sẽ giúp xác định các khu vực có khả năng được phục hồi, chống hiệu ứng đảo nhiệt nhiều nhất.