Mục lục bài họcĐang ở d07-b2
Urban Stress, Microclimate and the Sustainable City
The urban heat island. Cities are warmer than their surroundings, and the difference is greatest on a clear, calm night. The reason is that the heat island is not a story about cities heating faster but about cities cooling more slowly. Three groups of mechanisms produce it. The city absorbs more: dark surfaces have low albedo, and concrete, brick and asphalt have high thermal mass, storing heat through the day and releasing it through the night. The city loses less: with little vegetation and with rainfall removed rapidly by drains, there is almost no evapotranspiration to carry heat away as latent heat; urban canyons between tall buildings reflect longwave radiation between surfaces instead of letting it escape to the sky; and surface roughness reduces wind speed, so heat is not advected away. The city also generates heat from vehicles, industry, heating and air conditioning — and air conditioning is a positive feedback, since it moves heat from inside buildings into the street.
Air quality. Urban air pollution comes from combustion in vehicles, power generation, industry and domestic fuel, producing particulates, nitrogen oxides, sulphur dioxide and ground-level ozone formed photochemically. Dispersion, not just emission, determines concentration: a temperature inversion, in which a warm layer sits above cooler surface air, prevents vertical mixing and traps pollutants, which is why basin cities such as Mexico City and Los Angeles suffer severe episodes. Health costs fall disproportionately on the poor, who live nearer major roads and industry and have less access to health care.
Informal settlement. Around a billion people live in informal settlements. They exist because formal housing supply and incomes do not meet, so households build on land they can occupy without paying for it — steep slopes, floodplains, rail margins, land beside waste sites. The consequence is compounded hazard exposure and, crucially, the absence of tenure: without secure tenure households will not invest in improving their own dwellings, and authorities will not install water, sanitation or drainage because to do so is read as legalisation. In-situ upgrading with granted tenure therefore usually outperforms clearance and relocation, which fails when it moves people away from their livelihoods.
The sustainable city. Effective strategies address density, transport and metabolism together. Compact, mixed-use development shortens trips at source; mass transit and cycling infrastructure work only if density supports them, which is why bus rapid transit in Curitiba and Bogota succeeded where isolated transit projects have not. Green roofs, urban trees, permeable surfaces and daylighted rivers reduce heat and runoff simultaneously. Circular measures close loops in water, waste and energy. The persistent difficulty is that the benefits are diffuse and long term while the costs and disruption are immediate and local.
Đảo nhiệt đô thị. Thành phố ấm hơn vùng xung quanh, và chênh lệch lớn nhất vào những đêm quang mây lặng gió. Lý do là đảo nhiệt không phải chuyện thành phố nóng lên nhanh hơn mà là chuyện thành phố nguội chậm hơn. Ba nhóm cơ chế tạo ra nó. Thành phố hấp thụ nhiều hơn: bề mặt sẫm màu có suất phản xạ thấp, và bê tông, gạch cùng nhựa đường có nhiệt dung lớn nên tích nhiệt suốt ngày rồi nhả ra suốt đêm. Thành phố mất nhiệt ít hơn: vì ít thảm thực vật và vì nước mưa bị hệ thống cống dẫn đi ngay, gần như không còn bốc thoát hơi để mang nhiệt đi dưới dạng nhiệt ẩn; các hẻm phố giữa những toà nhà cao phản xạ bức xạ sóng dài qua lại giữa các bề mặt thay vì để nó thoát lên bầu trời; và độ nhám bề mặt lớn làm giảm tốc độ gió nên nhiệt không bị mang đi. Thành phố còn sinh thêm nhiệt từ xe cộ, công nghiệp, sưởi và điều hoà — và điều hoà là một vòng phản hồi dương, vì nó chuyển nhiệt từ trong nhà ra ngoài đường phố.
Chất lượng không khí. Ô nhiễm không khí đô thị đến từ quá trình đốt cháy trong xe cộ, sản xuất điện, công nghiệp và chất đốt sinh hoạt, tạo ra bụi mịn, các oxit nitơ, lưu huỳnh điôxít và ôzôn tầng mặt hình thành qua phản ứng quang hoá. Nồng độ được quyết định bởi khả năng phát tán chứ không chỉ bởi lượng phát thải: nghịch nhiệt — hiện tượng một lớp không khí ấm nằm trên lớp không khí lạnh sát mặt đất — ngăn xáo trộn theo phương thẳng đứng và nhốt chất ô nhiễm lại, đó là lý do các thành phố nằm trong lòng chảo như Mexico City và Los Angeles hay gặp những đợt ô nhiễm nghiêm trọng. Chi phí sức khoẻ rơi không cân xứng vào người nghèo, vốn sống gần các trục đường lớn và khu công nghiệp hơn và ít khả năng tiếp cận y tế hơn.
Khu định cư tự phát. Khoảng một tỷ người đang sống trong các khu định cư tự phát. Chúng tồn tại vì nguồn cung nhà ở chính thức và mức thu nhập không gặp nhau, nên hộ gia đình dựng nhà trên mảnh đất họ có thể chiếm mà không phải trả tiền — sườn dốc, bãi ngập, hành lang đường sắt, khu ven bãi rác. Hệ quả là mức phơi nhiễm tai biến chồng chất, và quan trọng hơn cả là tình trạng không có quyền sử dụng đất hợp pháp: thiếu quyền ổn định thì hộ dân không dám đầu tư cải thiện chính căn nhà của mình, còn chính quyền không lắp đặt hệ thống cấp nước, vệ sinh hay thoát nước vì làm vậy bị hiểu là hợp thức hoá. Vì vậy nâng cấp tại chỗ kèm công nhận quyền sử dụng thường cho kết quả tốt hơn hẳn so với giải toả và di dời, vốn thất bại khi nó đưa người dân rời xa nơi kiếm sống.
Thành phố bền vững. Các chiến lược hiệu quả xử lý đồng thời mật độ, giao thông và chuyển hoá vật chất. Phát triển nén và hỗn hợp chức năng rút ngắn chuyến đi ngay từ gốc; giao thông công cộng khối lượng lớn và hạ tầng xe đạp chỉ hoạt động khi mật độ đủ để nuôi chúng, đó là lý do hệ thống xe buýt nhanh ở Curitiba và Bogota thành công trong khi nhiều dự án giao thông đơn lẻ thì không. Mái nhà xanh, cây xanh đô thị, bề mặt thấm nước và việc mở lại các dòng sông bị vùi lấp làm giảm đồng thời cả nhiệt lẫn dòng chảy mặt. Các biện pháp tuần hoàn khép kín vòng nước, chất thải và năng lượng. Khó khăn dai dẳng là lợi ích thì phân tán và dài hạn, trong khi chi phí cùng sự xáo trộn thì tức thời và cục bộ.
Số liệu quan trắc cho thấy chênh lệch nhiệt độ giữa trung tâm thành phố và vùng nông thôn lân cận đạt khoảng 5 độ vào một đêm quang mây lặng gió, nhưng chỉ khoảng 1 độ vào một buổi chiều nhiều mây có gió mạnh. Giải thích.
Ý cốt lõi phải nêu ngay: đảo nhiệt là hiện tượng NGUỘI CHẬM, không phải hiện tượng NÓNG NHANH. Ban ngày, cả thành phố lẫn vùng nông thôn đều nhận gần như cùng một lượng bức xạ Mặt Trời, nên nhiệt độ ban ngày của hai nơi không chênh nhau nhiều. Khác biệt xuất hiện sau khi Mặt Trời lặn, ở tốc độ mất nhiệt.
Vì sao đêm làm chênh lệch lớn. Đồng ruộng và mặt đất phủ cỏ có nhiệt dung nhỏ và bề mặt thoáng, nên mất nhiệt nhanh qua bức xạ sóng dài và nguội nhanh. Khối bê tông, gạch và nhựa đường của thành phố đã tích một lượng nhiệt lớn suốt ngày và nhả ra rất chậm suốt đêm. Cùng lúc, các hẻm phố giữa nhà cao tầng làm giảm phần bầu trời mà mỗi bề mặt "nhìn thấy", nên bức xạ sóng dài phát ra bị các bề mặt đối diện hấp thụ và phản xạ lại thay vì thoát lên trời. Hai cơ chế này chỉ hoạt động vào ban đêm, khi mất nhiệt bức xạ là quá trình chi phối.
Vì sao mây thu hẹp chênh lệch. Mây hấp thụ bức xạ sóng dài phát ra từ mặt đất rồi phát lại xuống dưới, nên nó làm chậm quá trình nguội ở CẢ HAI nơi. Nhưng vùng nông thôn vốn nguội nhanh nên được lợi nhiều hơn từ hiệu ứng này, trong khi thành phố vốn đã nguội chậm nên hầu như không thay đổi. Khoảng cách giữa hai nơi vì thế thu hẹp lại.
Vì sao gió thu hẹp chênh lệch. Gió gây xáo trộn cơ học, trộn lẫn không khí ấm trên thành phố với không khí mát từ vùng ngoại vi thổi vào, và mang nhiệt đi theo phương ngang. Khi tốc độ gió vượt một ngưỡng nhất định, sự trộn này đủ mạnh để gần như xoá bỏ đảo nhiệt. Đây cũng là lý do một số thành phố quy hoạch hành lang thông gió — giữ các dải mở nối từ vùng ngoại vi vào trung tâm để không khí mát ban đêm có đường đi vào.
Hệ quả để viết trong bài. Vì cơ chế nằm ở mất nhiệt và ở nhiệt dung của vật liệu, biện pháp giảm nhiệt hiệu quả phải tác động đúng vào đó: mái nhà và mặt đường màu sáng để nâng suất phản xạ, cây xanh và mặt nước để phục hồi bốc thoát hơi và tạo bóng, bề mặt thấm nước để giữ ẩm lại trong đô thị, và hành lang thông gió để phục hồi khả năng tản nhiệt bằng gió.
Một chính quyền đô thị cân nhắc hai phương án cho một khu định cư tự phát 40 000 dân nằm trên sườn dốc gần trung tâm: giải toả và tái định cư tại một khu chung cư mới cách đó 25 km, hoặc nâng cấp tại chỗ kèm công nhận quyền sử dụng đất. Hãy phân tích và khuyến nghị.
Bước 1 — chẩn đoán đúng vấn đề trước khi chọn phương án. Khu định cư tự phát không phải là vấn đề nhà ở thuần tuý; nó là hệ quả của việc giá nhà ở chính thức nằm ngoài tầm thu nhập. Vì vậy bất kỳ phương án nào không làm thay đổi mối quan hệ giữa thu nhập và chi phí ở đều chỉ chuyển vấn đề đi nơi khác.
Bước 2 — vì sao tái định cư xa thường thất bại. Bốn cơ chế lặp lại ở rất nhiều nước. Sinh kế: phần lớn thu nhập ở khu tự phát đến từ lao động phi chính thức trong bán kính đi bộ hoặc đi xe rẻ tới trung tâm; chuyển ra 25 km nghĩa là mất việc hoặc mất một phần lớn thu nhập cho chi phí đi lại. Chi phí ở mới: căn hộ chung cư kéo theo phí quản lý, tiền điện nước theo đồng hồ và có thể cả khoản trả góp — những dòng chi phí tiền mặt cố định mà thu nhập bấp bênh không kham nổi. Mạng lưới xã hội: hệ thống trông trẻ, vay mượn và tìm việc dựa vào hàng xóm bị phá vỡ, và đó là mạng lưới an sinh thực tế của hộ nghèo. Kết cục quan sát được: một tỷ lệ đáng kể hộ dân bán hoặc cho thuê lại căn hộ được cấp rồi quay về một khu tự phát khác gần trung tâm — nên nhà nước đã chi rất nhiều tiền để tạo ra một khu tự phát mới ở chỗ khác.
Bước 3 — vì sao công nhận quyền sử dụng đất lại là đòn bẩy mạnh nhất. Quyền ổn định thay đổi hành vi của cả hai phía. Về phía hộ dân, nó biến căn nhà từ một khoản có thể mất trắng bất cứ lúc nào thành một tài sản, nên hộ dân bắt đầu đầu tư nâng cấp bằng chính tiền của mình — thực tế cho thấy tổng đầu tư tự phát này lớn hơn nhiều so với ngân sách nhà nước có thể bỏ ra. Về phía chính quyền, nó gỡ bỏ rào cản pháp lý để lắp đặt đường ống nước, hệ thống thoát nước và điện; mà thoát nước chính là biện pháp giảm rủi ro trượt lở quan trọng nhất trên một sườn dốc.
Bước 4 — khuyến nghị, và nêu rõ giới hạn. Khuyến nghị nâng cấp tại chỗ kèm công nhận quyền sử dụng, với ba thành phần: hạ tầng nước sạch, vệ sinh và đặc biệt là thoát nước mặt; mở một số tuyến đường tối thiểu đủ cho xe cứu hoả và xe cứu thương, kèm bồi thường cho các hộ phải dịch chuyển trong nội bộ khu; và một chương trình tín dụng nhỏ để hộ dân tự gia cố nhà. Giới hạn phải nêu thẳng: một phần của khu vực có thể nằm ở vùng rủi ro không thể chấp nhận được — ngay dưới một mái dốc mất ổn định chẳng hạn — và với riêng phần đó thì tái định cư là bắt buộc, nhưng phải tái định cư gần và giữ được khả năng tiếp cận nơi làm việc. Ngoài ra, việc công nhận quyền sử dụng làm giá đất trong khu tăng lên, nên cần cơ chế chống việc hộ nghèo nhất bán đi rồi lại rơi vào một khu tự phát khác.
Bẫy 2 — quy ô nhiễm không khí hoàn toàn về lượng phát thải. Nồng độ phụ thuộc cả vào khả năng phát tán; nghịch nhiệt trong lòng chảo có thể tạo ra đợt ô nhiễm nghiêm trọng mà lượng phát thải không hề tăng.
Bẫy 3 — coi khu định cư tự phát là vấn đề cần dọn sạch. Nó là hệ quả của khoảng cách giữa thu nhập và giá nhà chính thức; giải toả mà không đổi được khoảng cách đó chỉ tạo ra khu tự phát mới ở chỗ khác. Quyền sử dụng đất là đòn bẩy mạnh nhất vì nó mở khoá cả đầu tư của hộ dân lẫn hạ tầng của nhà nước.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương Urban Environments gồm 14 câu trắc nghiệm và 5 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.