Chống nóng bằng hạ tầng

Trong bài đăng trên website Viện Tài nguyên thế giới (WRI) giữa tháng 7, một nhóm nghiên cứu cho biết nguyên nhân khiến nhiều thành phố đang nóng lên nhanh gấp đôi mức trung bình toàn cầu không chỉ đến từ thời tiết, mà còn đến từ chính cách con người xây dựng thành phố.

Những con đường trải nhựa, các tòa nhà bê tông, vỉa hè lát gạch - tất cả những cấu trúc quen thuộc đó đều hấp thụ và giữ nhiệt vào ban ngày, sau đó nhả dần vào ban đêm. Điều này biến thành phố thành một "hòn đảo nhiệt" khổng lồ, nơi nhiệt độ luôn cao hơn vùng nông thôn lân cận.

Tuy nhiên, nếu được thiết kế khéo léo, chính hạ tầng đô thị có thể trở thành giải pháp giúp thành phố mát hơn mà không cần đến những chiếc máy lạnh ngốn điện.

Hạ tầng chống nóng

Mấu chốt nằm ở hạ tầng bề mặt - bộ phận tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng, không khí và con người, cụ thể là mái nhà và mặt đường. Cách chúng phản ứng với ánh nắng - hấp thụ, phản xạ, lưu giữ hay chuyển hóa năng lượng - đều ảnh hưởng đến cảm giác nóng hay mát mà người dân cảm nhận. 

Vì thế, theo nhóm nghiên cứu WRI, chỉ cần những thay đổi đơn giản như sơn trắng mái nhà, dùng chất liệu phản quang, hay trồng thêm cây trên đường, hiệu quả có thể mang đến bất ngờ lớn.

Ở miền nam Tây Ban Nha, nông dân vùng Almería sơn trắng mái nhà kính để phản xạ ánh nắng. Họ nhận thấy không khí khu vực đó mát hơn khoảng 1,6 độ C so với vùng lân cận. Thành phố Phoenix (Arizona, Mỹ) phủ một lớp phản quang lên vỉa hè, giúp giảm nhiệt độ bề mặt hơn 7 độ C so với vỉa hè thông thường.

Viết trên The Conversation, hai nhà nghiên cứu sinh thái đô thị Ian Smith và Lucy Hutyra từ Đại học Boston cho biết sơn một lớp sơn phản quang lên mái nhà hoặc thay vật liệu lợp bằng màu sáng còn có thể giảm nhiệt độ bên trong căn hộ từ 1 - 3 độ C. 

Nhờ vậy, nhiều hộ gia đình ở Malaysia tiết kiệm được tới 13% điện năng tiêu thụ mỗi năm. Một nghiên cứu thậm chí cho thấy mái phản quang có thể giảm tới 27% mức tiêu thụ điện vào giờ cao điểm.

Còn cây xanh - một "vũ khí" hữu hiệu quen thuộc trong cuộc chiến chống nắng nóng - thì sao? Nghiên cứu cho thấy bóng râm từ cây có thể khiến bề mặt bên dưới mát hơn đến 25 độ C so với mặt đường bị nắng chiếu trực tiếp. 

Một dãy nhà có cây che phủ thường mát hơn khoảng 1,5-2 độ C so với dãy không có cây; trong khi ở những đô thị ít cây xanh, nhiệt độ có thể cao hơn tới 5-6 độ C so với những khu ngoại ô gần đó.

Nhóm nghiên cứu WRI bổ sung rằng cây xanh còn có một lợi ích nữa mà ít người để ý: chúng "đổ mồ hôi" giúp hạ nhiệt không khí xung quanh, gần giống cách cơ thể con người đổ mồ hôi để tự làm mát. Có thể nói cây xanh đã âm thầm hút nhiệt khỏi môi trường. Đó là lý do vì sao ta luôn cảm thấy công viên và bãi cỏ mát mẻ hơn vỉa hè xi măng.

Thành phố Medellín (Colombia) đã tận dụng hiện tượng này bằng cách tạo ra mạng lưới hành lang xanh - những tuyến đường trồng cây nối liền các công viên. Nhờ đó, nhiệt độ trung bình trong thành phố đã giảm khoảng 2 độ C. 

Tuy nhiên, khi cây xanh bốc hơi, độ ẩm cũng tăng theo, và nếu không cân bằng tốt sẽ khiến thời tiết trở nên ngột ngạt hơn. Vì vậy, nhóm WRI lưu ý các nhà quy hoạch cần tính đến cảm giác nóng thực tế do nhiệt độ và độ ẩm gộp lại khi thiết kế không gian xanh.

Không có công thức chung cho mọi nơi

Nhưng liệu có phải chỗ nào trồng cây cũng hiệu quả? Hay thành phố nào cũng nên đổi màu mái nhà? Smith và Hutyra đã tìm hiểu tác động của cả hai giải pháp này ở nhiều thành phố và khu dân cư khác nhau trước khi đi đến kết luận: không có công thức chống nóng chung cho mọi đô thị. Chỉ là, nếu biết rõ điều kiện cụ thể của từng nơi, mỗi đô thị đều có thể "bốc đúng thuốc cho đúng bệnh".

Ở những nơi khô hạn và nắng nóng quanh năm, mỗi chuyện tưới cây cũng có thể gây áp lực lên nguồn nước vốn đã thiếu. Chưa kể, không phải cứ trồng hôm nay là ngày mai mát. Cây cần hàng chục năm để lớn đủ tỏa bóng và hạ nhiệt đáng kể, trong khi phí chăm sóc hằng năm không hề rẻ. 

Ở Boston, một cây có thể tiêu tốn khoảng 900 USD mỗi năm để duy trì, dù Smith và Hutyra phát hiện ra rằng trồng cây có thể làm mát thành phố này hiệu quả hơn tới 35% so với lợp mái phản quang.

Vấn đề lớn hơn là: những khu phố có không gian lý tưởng để trồng cây thì không phải là nơi cần làm mát nhất, ngược lại, nơi chịu nắng nóng dữ dội nhất lại quá chật chội để trồng thêm cây. 

Ngoài ra, dù chi phí bảo trì thấp hơn nhiều so với việc trồng và chăm sóc cây, mái nhà phủ chất liệu phản quang cũng có điểm yếu: chúng chỉ hiệu quả nhất với mái nhà bằng phẳng của các tòa nhà lớn, còn những mái nghiêng lợp ngói không phản xạ được nhiều.

Vì vậy, Smith và Hutyra đã nghĩ cách dung hòa giữa hai phương pháp. Họ tính toán, nếu Boston đầu tư khoảng 34 triệu USD, tức chưa đến 1% ngân sách hoạt động hằng năm, để trồng 2.500 cây mới và lắp đặt 3.000 mái nhà phản quang ở các khu vực dễ tổn thương nhất, thành phố này có thể giảm khoảng 0,6 độ C vào những chiều hè cho gần 80.000 người dân. Con số nghe có vẻ khiêm tốn nhưng đủ giúp giảm số ca đột quỵ do nóng, tăng hiệu suất lao động và tiết kiệm tiền điện đáng kể.

Nhưng không phải thành phố nào cũng giống Boston. Theo Smith và Hutyra, thành phố này có nhiều mái nhà phẳng, màu tối, chỉ phản xạ khoảng 12% ánh sáng mặt trời. Nếu thay bằng mái phản quang có thể phản xạ hơn 65%, hiệu quả làm mát sẽ rõ rệt. Hơn nữa, khí hậu ở đây đủ ẩm để cây xanh phát triển, nên kết hợp cả hai giải pháp đều khả thi.

Ở những thành phố khô nóng như Phoenix, cây xanh cần nhiều nước để sống, trong khi mái nhà sáng màu đã phổ biến. Ở đó, hiệu quả của hai giải pháp sẽ khác đi.

Trong khi đó, nhiều thành phố chỉ chọn độc một phương pháp. Chẳng hạn ở Louisville, bang Kentucky, chính quyền chi tới 2.000 USD hỗ trợ mỗi hộ dân làm mái mát, và tới 5.000 USD cho doanh nghiệp có mái phẳng dùng sơn phản quang.

Nhóm nghiên cứu WRI cũng đồng tình rằng hiệu quả sẽ rõ ràng hơn khi kết hợp linh hoạt các giải pháp tùy theo điều kiện và mục tiêu cụ thể của từng thành phố. Ví dụ, nếu một thành phố muốn vừa giảm nhiệt độ tổng thể, vừa làm mát các khu vực đông người như trạm xe buýt, khu chợ, trung tâm thương mại thì chiến lược lý tưởng là phối hợp đa tầng. 

Quy mô lớn như sơn trắng mái nhà và làm mặt đường phản quang sẽ giúp cả thành phố giảm nhiệt, còn quy mô địa phương như trồng cây và dựng mái che ở nơi nhiều người qua lại sẽ giúp làm mát ngay tức thì cho người dân.

Nơi thất bại, chỗ thành công

Theo Thomson Reuters Foundation, Ấn Độ khởi động Kế hoạch hành động ứng phó nắng nóng (HAPs) từ năm 2013 để bảo vệ sức khỏe cộng đồng, an ninh lương thực và lao động ngoài trời trước nhiệt độ cực đoan. Sau hơn 10 năm, kết quả chưa như kỳ vọng.

Hiện hơn 250 địa phương ở 23 bang đã có HAPs, nhưng hầu hết chỉ dừng ở ứng phó sau khi nắng nóng xảy ra, như trạm nước uống công cộng, đổi giờ học, phát cảnh báo. Các bước dài hạn như quy hoạch đô thị hay nhà ở thích ứng khí hậu hầu như vắng bóng; cải tiến chiến lược chủ yếu nằm ở y tế.

Trở ngại lớn là quyền sử dụng đất và hạ tầng, dẫn tới nghịch lý nơi cần cây xanh vẫn nóng, nơi mát lại thêm mát. Trong khi đó, giải pháp cấp quốc gia như chuyển sang năng lượng sạch được ưa chuộng hơn, khiến địa phương thiếu động lực cho chiến lược bền vững. 

"Tôi vẫn đang chờ xem có thành phố nào làm được tất cả các biện pháp ngắn hạn và dài hạn, có nền tảng pháp lý, có sự tham gia của người dân và thực sự được triển khai hiệu quả" - Aditya Valiathan Pillai, đồng tác giả một bài phân tích về HAPs được công bố hồi tháng 3, đúc kết.

Trong khi đó, giữa cái nắng như thiêu đốt vào buổi chiều ở Dubai (UAE), người ta vẫn có thể tìm thấy sự dịu mát tự nhiên trong những con hẻm nhỏ ở khu phố cổ Al Fahidi, nơi đã tồn tại hàng thế kỷ trước khi con người phát minh ra máy lạnh. 

Như tác giả Soumya Gayatri viết cho BBC: "Ở đây, ánh nắng chói chang dường như bị chặn lại bởi những bức tường cao, còn những cơn gió mát lành lại len lỏi từ đâu thổi đến. Một cảm giác dễ chịu kỳ lạ, như thể có ai đó mở quạt giữa sa mạc. Vẻ hào nhoáng của thành phố hiện đại nhường chỗ cho sự sáng tạo giản dị nhưng vô cùng thông minh của một nền kiến trúc hiểu rất rõ phải sống sao trong cái nóng khắc nghiệt".

Kiến trúc ở Al Fahidi dùng tháp gió (barjeel) hứng gió từ bên ngoài và dẫn luồng không khí mát ấy xuống bên trong nhà, đồng thời đẩy hơi nóng thoát lên trên - một cơ chế thông gió tự nhiên nhưng hiệu quả đến mức có thể giảm nhiệt độ trong nhà tới 10 độ C. 

Kiến trúc này cũng kết hợp nhiều yếu tố khác: sân trong có thể giảm nhu cầu làm mát tới 18%, cửa sổ lưới mashrabiya làm giảm nhiệt độ trong phòng tới 3 độ C, vách đá san hô màu sáng, lối đi hẹp (sikka) và cây cối tán rộng. 

Người dân còn sử dụng các màu sơn sáng bên ngoài nhà để phản chiếu ánh nắng, xây mái hiên rộng và trồng cây xanh bao quanh, giúp giảm bụi, chắn gió nóng và duy trì luồng khí mát. Tất cả phối hợp tạo thành một hệ sinh thái làm mát thụ động, tối ưu hóa gió, tăng bóng râm và giảm tiếp xúc trực tiếp với mặt trời.

Ứng dụng kiến trúc tương tự, thành phố Masdar ở ngoại ô thủ đô Abu Dhabi cũng có nhiệt độ trung bình thấp hơn 10 độ C so với khu vực xung quanh, và các tòa nhà sử dụng ít hơn 40% điện năng so với những tòa nhà thông thường tại Abu Dhabi. Và không chỉ ở Trung Đông, các kỹ thuật làm mát tự nhiên này còn xuất hiện trong nhiều công trình ở Ấn Độ, Nhật Bản, Anh và Mỹ.

Điểm chung của tất cả công trình kể trên không nằm ở vật liệu hay công nghệ, mà là triết lý thiết kế: tạo ra không gian sống thích ứng với khí hậu thay vì chống lại nó. 

"Ngày nay, nếu thật sự thấu hiểu môi trường xung quanh và thiết kế thuận theo tính chất của nó, ta có thể làm mát nhà ở một cách bền vững mà không cần dùng đến nhiên liệu hóa thạch" - Vrushali Mhatre, giảng viên kiến trúc Đại học Heriot-Watt (Dubai), khẳng định.