Luận văn mối quan hệ giữa nhiệt Độ Đô thị và quá trình Đô thị hóa nhiệt Độ Đô thị và lớp phủ thực vật của thành phố hà nội

Các tác động của con người đến thắm thực vật có thể ảnh hưởng đến khí hậu của địa phương, khu vực vả thậm chỉ toàn cầu, do sự thay đổi của đóng nhiệt và sự phần phối năng lượng trong hệ

ĐẠITIỌC QUÔC GIA TIẢ NỘI

KHOA SAU DAI HOC

NGUYÊN THỊ BÍCTII NGỌC

MỖI QUAN HỆ GIỮA NHIỆT ĐỘ ĐỖ THỊ VÀ QUÁ TRÌNH

ĐÔ THỊ HÓA, NHIỆT ĐỌ ĐÔ THỊ VÀ IỚP PHÙ THỰC VẬT

CỦA TP HÀ NỘI

LUAN VAN THAC SI BIEN DOI KHi HẬU

HA NOI - 2013

ĐẠI HỌC QUÔC GIA HÀ NỘI

KHOA SAU DẠI HỌC

NGUYÊN TIIỊ BÍCH NGỌC

MỖI QUAN TIỆ GIỮA NIIỆT ĐỘ ĐỒ THỊ VÀ QUÁ TRINII

ĐÔ THỊ HÓA, NHIỆT ĐỘ ĐÔ THỊ VÀ LỚP PHỦ THỰC VẬT

LUẬN VAN THAC SI BIEN DOI KHi HAU

Chuyên ngành: BIÊN ĐI KHÍ HẬU

Mã số: Chương trình đào tạo thí điểm

Người hướng dẫn hhoa học: PGS TS Phạm Văn Cự

IIA NOI - 2013

LỜI CẮM ƠN

Trước hết, tôi xin bày bổ lỏng biết ơn chân thành nhất tới

PGS T8 Phạm Văn Cự, người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều

kiện cho tôi trong suốt thời gian làm luận văn tốt nghiệp

Tdi xin cam ơn các thầy cỗ giáo, gác cán bộ Khoa Sau đại học - Đại học

Quốc Gia Hà Nội, Trung tâm nghiên cứu biến đổi khí hậu loàn cầu, các

bạn bè, đẳng nghiệp, người thân đã giúp đỡ, đóng góp ý kiến, khích lệ tôi

trong quá trình nghiên cứu vả hoàn thánh luận văn tất nghiệp

Tuy đã cố gắng nhưng do thời gian và điều kiện có hạn nên không tránh khỏi những thiểu sót Kính mong nhận được sự góp ý của thầy cô và các bạn

Hà Nội, ngày 05 tháng 12 năm 2013

Toe viên

Nguyễn Thị Bích Ngọc

MỤC LỤC

DANH MUC BANG

DANH MUC HINH

MG DAU

CHUGING 1 TONG QUAN co co,

1.1 Nhiệt độ bễ mặt

1.1.1 Khái niệm nhiệt độ bê mặt và ác bộ bộ cảm viễn thám hing, ngoai nhiệt 1

3 Cơ chế thù nhận ảnh hông ngoại nhiệt

1.3 Cơ sở lý (huyết liên quan nhiệt độ bể mặt đồ thị

13.1 Nhiệt độ và độ phát xa trong năng lượng bức xatrái Đất 223

CHƯƠNG 3: CƠ SỐ DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PITIÁP NGHIÊN CỬU 29

2.1.1 Vị trí địa lý và điều kiện tư nhiên I9]

2.1.2 Tỉnh hình phát triển đô thị Hả Nồi [10]

2.2 Cơ sở dữ liệu ¬

2.2.1 Tiêu chỉ chọn đữ liệu viễn thám

2.2 Cáo dữ liệu khac coe

2.3.5 8o sánh kết quả với số liệu khí tượng

CHUONG 3: KET QUÁ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Hiển đổi đô thị và mặt không thẩm

3.3 Hiển đổi nhiệt độ đồ thị giai đoạn 1993-2009 .40

3.4 Mỗi quan hệ giữa nhiệt độ bê mặt và các loại đất phử khác nhau 2 SB

3.5 Mỗi quan hệ giữa nhiệt độ và chủ số NDVT -54

3.6 Biến đổi nhiệt độ không khi tử số do trạm khí tượng mặt dat

3.6.1 Biển thiên nhiệt độ không khí trung bình năm

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIET TAT

TFOV _ Trường nhìn tức théi (Instantancous Field of View)

Is Điện số phân tram diện tích mặt không thâm

GCPs Diễm không chế mặt đất (Ground Control Points)

LST WNhiét dé bé mat lop ph (Land Surface Temperature)

LSE D6 phat xa bé mit lép phti (Land Surface Emissivity)

MET Mặt không thầm

ND Biển sé phần trăm lớp phủ thực vật

NDVI Chỉ sô phân biệt thực vật chuẩn hóa, gọi tắt là chỉ số thực vật

Ts Biển sô nhiệt độ bê mặt

UIIL Dao nhiét 46 thi (Urban [leat Island)

DANIIMUC BANG

Bang 1 1: Dc trung ctia sensor va dé phin gidi khôn gian của ảnh Landsat 7 ITM+

Bảng 3 1: Thống kẻ nhiệt độ bê mặt trung bình vào các thời điểm ảnh về tình ghỉ nhận

DANII MỤC IIÌNIT

: Sự cân bằng năng lượng trong hệ thông khí hậu 12

Đường di của năng lượng bức xạ, phát xạ đến bộ căm trên vệ tỉnh 13

Thay đổi nhiệt dộ bức xa của các vật liệu bê suất khác nhau trong chủ wy

27

Hinh 2 2 Ban dé Héng Bite 1470 (do Bigt Lam về lại năm 1956) 31 Hình 2 3: Bán đỗ quy hoạch thánh phố Hà Nội từ 1873-1943 _ Tình 2 4: Quy hoạch tổng thể Hà Nội 1960 — 1964 và 1978 — 1982 33 THàh 2 5: Bán đỗ quy hoạch Hà Nội các năm 1992, 1996, 1998 34

Hinh 3 1: Ban đồ phân bố không gian đô thị TP Hà Nội tại thời điểm chụp qua cáo

Hình 3.2: Hiểu đồ tăng trướng diện tích không gian đề thị giai đoạn -.45 Tình 3 3: Bản đỗ biên dông không gian đô thị "— - THình 3 4: Chỉ số thực vật các quận, huyện năm 1993, 2000, 2005, 2009 49

Tinh 3 §: Ban đỗ phân bố nhiệt độ bề mặt đô thị TP Hà Nội trên 4 năm ảnh vệ tỉnh tại

Hình 3 6: Xu hưởng nhiệt độ bề mặt trừng bình toàn LP Hà Nội theo 4 năm ảnh vệ

Tình 3 7: Xu hướng nhiệt độ bể mặt trung bình khu vực nội đ theo - 53

Hinh 3 8: Nhiét 46 bé mat trưng bình của các kiểu bẻ mặt đất trên 4 năm s4

THình 3 9: Chi sé NDVI cde quan huyện "` Hình 3 10: Nhiệt độ bẻ xuật trung bình các quận huyện — voces SD Tình 3 11: Vị trí các Irạm khí tượng, - 35

TRình 3.12: Nhiệt độ không khí trung bình Irạm T.áng qua lừng giai ¡ đoạn 36

inh 3 13: So sánh nhiệt độ trung bình trong 3 thời kì của 8 trạm - 57 Hình 3.14: Sơ sánh nhiệt độ trung bình năm giữa tam Lang va Ba Vi 58 THình 3.15: So sánh nhiệt độ trung bình tháng giữa tam Lang và Ba Vì 59

MO DAU

Sự phát triển các thành phố lớn gây ra thay đổi bề mặt phủ và các tác

đông khác, bao pồm thay đổi thời tiết và khi hậu Sự phát triển của các thành phổ theo sau quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa trong những thập kỉ gần

đây, là một trong những vấn đề quan trọng được thảo luận trong Uý ban liên

chính phủ về biến đổi khí hậu Các tác động của con người đến thắm thực vật

có thể ảnh hưởng đến khí hậu của địa phương, khu vực vả thậm chỉ toàn cầu,

do sự thay đổi của đóng nhiệt và sự phần phối năng lượng trong hệ thống

khí hậu [11]

c nhà khoa học đã nhận ra

con người làm thay đổi bễ mặt phủ, thay đổi sử dụng đất gây tác động lớn đối

với khí hậu khu vực [43]

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng đô thị hóa (ĐTII) dẫn đến mở rộng không

gian 46 thi theo nhu cầu phát triển về nhà ở cũng như các khu vực phục vụ cuộc

sống Đồ thị phát triển dẫn theo sự xuất hiện ngày cảng nhiều các bề mặt không tham (MKT), déng thi lam thay dỗi các dặc tỉnh nhiệt của đất, quỹ năng lượng

ở bề mặt Trái Đất, thay đổi các tính chất tuần hoàn của khí quyển xung quanh,

tạo ra một lượng lớn nhiệt thải từ các hoạt động nhân sinh vả dẫn đến một loạt

các thay đổi trong hệ thống môi trường đô thị [27] Các công trình xây đựng

hình thành do quả trình đô thị hoá làm tăng độ gồ ghể, làm giảm tốc độ gió

lớp sắt mặt, căn trớ vận chuyển nhiệt ngang, pây hiệu ứng bẫy nhiệt giữa các

tường nha dẫn dến việc gia tầng nhiệt độ dễ thị Có nhiều yếu tố dóng póp vào

việc hình thành dio nhiệt đỗ thị, nhưng yếu tố đầu tiên là sự suy giảm lớp phủ

thực vật và thay thế bề mặt đất băng các vật liệu không thấm khiến cho lượng

nước di vào khí quyền íL hơn là Lừ bề mặt tự nhiên Các MIKT lập trung thu nhận bức xạ Mặt Trời ở bề mặt vả có thể cực tiểu hỏa chuyển tải năng lượng do di hướng lên (qua sự phần xa và đối lưu), di xuống (qua sự truyền dẫn) hoặc di

ngang (qua sự bình lưu và truyền dẫn) Hiệu ứng nay hau hết bắt nguồn gần bề mặt Trải Đất và sẽ lan truyền lên trên vào trong khí quyển

Các tác động của TH lên mỗi trường nhiệt tạo ra hiệu ứng đảo nhiệt đô

thị (JHJ) Hà Nội lả một trong hai trung tâm đô thị có tỉ lê đô thị hóa lớn nhất

cả nước [10] đồng nghĩa với việc tăng diện tích bŠ mặt không thấm và giảm

a

diện tích cây xanh Đây là nguyên nhân gây nên việc gia tăng hiện tượng đảo nhiệt đồ thị ở khu vực Hà Nội

Nghiên cứu về nhiệt bề mặt và đão nhiệt đỗ thị ở VN hiện vẫn còn hạn chế

và chỉ dựa vào dữ liệu ghi lại từ các trạm khí tượng trên mặt đất Số liệu từ các

tram khí tượng được đo hàng ngày và nhiều đợi, trong thời gian dài, nhưng chỉ phần ánh dược nhiệt độ khu vực xung quanh các trạm do, do đó không dam bảo chính xác cho toản vùng 'IYong khi đó, mặc dù độ phân giải thời gian thấp và ghi

chép lịch sử ngắn hơn, dữ liệu viễn thám có khả năng cưng cấp các phương tiện

để thu được các quan sát đồng nhất và thường xuyên về phản xạ và phát xạ của

bức xạ từ mặt đất ở tỷ lệ từ vĩ mô đến vi mô với độ phân giải không gian từ thân

đến cao Ngoài ra, viễn thám nhiệt có khá năng thực hiện phân tích chỉ tiết sự thay đổi nhiệt độ bề mặt cho một vùng mà không bị hạn chế bởi số điểm đo như

trạm khí tượng Có thể kết hợp phân tích nhiệt từ ảnh viễn thám và số liệu quan

trắc thời tiết tại các trạm khí tượng để thiết lập mối liên kết giữa nhiệt độ bê mặt

và sự thay đổi hiện trạng bề mặt đất Dên cạnh đó sự hình thành đảo nhiệt trên

các bễ mặt dô thị (SUHT) cũng sẽ dược phát hiện và có khả năng định lượng tốt hơn [9]

Thén nay, tư liệu viễn thám được sử dụng trong nhiều lĩnh vực Tư liệu viễn thám có ưu điểm là giảu thông tin, chủ kỳ thu nhận thông tin ngắn, xử lý trên diện rộng Công nghệ viễn thám là phương pháp tiếp cận hiệu quả trong

việc quan trắc môi trường, phân tích các mô hình phát triển đô thị và đánh giá

ảnh hưởng của chúng đến khí hậu khu vực đô thị TỨng dụng viễn thám hồng

ngoại nhiệt (viễn thám nhiệU trong nghiên cứu ước tính nhiệt bề mặt đô thị có

tính ưu việt đặc biệt là mức độ chỉ tiết của kết quả được thể hiện trên Loan vùng, chứ không chỉ là số do tại điểm quan trắc trong phương pháp do đạc truyền

thống

Từ những hiển biết về hiện tượng đảo nhiệt đô thị và quả trình đô thị hóa

ở thú đỗ Hà Nội, học viên dã dặt ra câu hỏi

- Quá trinh đô thị hóa điễn ra ở thú đô Hà

đến hiện tượng đảo nhiệt đô thị

ảnh hưởng như thế nào

- lớp phủ bề mặt đất tác đông như thé nao đến hiện tượng UHI

Dé tai nghiên cứu “Mắi quan hệ giữa nhiệt độ đô thị và quá trình đô thị hóa, nhiệt độ đô thị và lớp phú thực vật của TP Hà Nội” nhằm xác định mối

a

quan hệ giữa lớp phủ thực vật và nhiệt độ, mối liên quan đến hiện tượng dio

nhiệt đồ thị trong diễu kiện khí hậu biến dỗi hiện này

Nghiên cứu nảy sẽ cung cấp cơ sở khoa học cho việc giảm nhẹ hiện tượng,

đão nhiệt đô thị bằng lớp phủ thực vật, góp phần vào các nỗ lực được thực

hiện để phát triển môi trường sống đô thị và các thành phố thích ứng với biến dỗi khí hậu toàn cầu

Trong nghiên cứu, học viên sử dụng bộ dữ liện vệ tinh Landsat cing

với các dữ liệu trạm thời tiết để hiểu được mối quan hộ giữa thám thực vật,

nhiệt độ bÈ mặt và nhiệt độ không khí

1 Mục tiêu của luận văn:

Nghiên cứu mối quan hệ giữa nhiệt độ đỗ thị và quá trình đồ thị hóa, nhiệt

độ đô thị và lớp phú thực vật của Hà Nội trong giai đoạn 1993- 2009 bằng công

nghệ viễn thám

Dê thực hiện mục tiêu trên, đề tài phải giải quyết những nhiệm vụ sau:

- Tổng quan về đô thị và hình thái không gian đồ thị và về phương pháp

viễn thám ứng dụng trong nghiên cứu dô thị

- Xử lý dữ liệu viễn thám

- 8ử dụng phương pháp phân tích không gian nghiên cứu hình thành phát triển đô thị Hà Nội

- Tính nhiệt độ bề mặt

- Tìm mi quan hệ giữa nhiệt độ bề mặt và bề mặt phú

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: là nhiệt dộ bŠ mặt dối tượng trích xuất từ ánh về tình có kênh nhiệt với độ phân giải trung bình từ 60m đến 120m nhằm lâm rõ ảnh hướng của quá trình dễ thị hóa dến biến dỗi nhiệt dộ thông qua đảo nhiệt dô

thị Phạm vi nghiên cứu và giới hạn:

Về không gian: Khu vực Hà Nội

Về thời gian: Giai đoạn 1993 đến 2009

3 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp phân tích ánh viễn thám

10

- Phường pháp phần tích thống kê: Được sử dụng để phân tích, xử lý các

số liệu thu được

- Phương cứu bản đỗ: Lích hợp các bản đỗ với nhau trên nền Arcgis thao

tác trên bản đồ để phân tích, đánh giá kết quá

4 Bố cục luận văn:

Luận văn ngoài phần mở đầu và kết hiận gồm 3 chương

Tội dung chinh gdm:

Cac phan và chương của luận văn được bố cục theo thứ tự như sau:

Mỡ dầu

Chương 1: Tống quan

Chương 2: Cơ sở đữ liêu vả phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Kết luận

Tài liệu tham khảo

11

CHUONG 1 TONG QUAN

1.1, Nhiét độ bề mặt

1.1.1 Khái niệm nhiệt độ bề mặt và các bộ cảm viễn thám hồng ngoại nhiệt

Nhiệt đô bề mặt đất( LST) được coi là nhiệt đô của lớp nằm giữa bể mặt

đất và khí quyền [40] Phần lớn bức xạ mặt trời đều được hấp thụ bởi bề mặt đất

Sau đó, bề mặt Trái Đất lại bức xa vào khí quyển và không gian Sự cân bing

của lượng bức xạ mặt trời bị hấp thụ phụ thuộc vào hai yếu tố: khả năng truyền

dẫn của không khí và sự hấp thụ của vật liệu bề mặt

Nhiệt độ bề mặt đất duy trì bởi thành phần đến của bức xạ Mặt Trời, bức xạ sóng dài, thành phần thoát đi của bức xa hồng ngoại từ mặt đắt, thông lượng

nhiệt hiện và nhiệt ẩn, thông lượng nhiệt đi vào mặt đất Vì vậy, LST là yếu tố

chỉ thị tốt của cân bằng năng lượng ở bề mặt Trái Đất

12

hậu Vì vậy, nhu cầu đo lường liên tục LST ở quy mô toàn cầu và cấp vùng là

không thể thiếu được để đặc trưng các thay đổi khí hậu

Với những khu vực lớn và khu vực không thể đến được, việc đo lường LST

chỉ có thể được trích xuất từ các bộ cảm biến trên vé tinh cung cấp toàn cảnh bề

mặt Trái Đất Viễn thám có thể đo lường các đặc tính nhiệt của bề mặt lớp phủ

hoặc khí quyền như bức xạ điện từ phát ra, phản xa, tán xạ hay truyền dẫn Các

thiết bị thụ đông như bức xa kế, cảm nhân phát xạ từ đối tượng và trong các dải

bước sóng thích hợp, có thể được dùng để suy diễn nhiệt độ từ các bức xạ đo

được [3]

Viễn thám thụ đông đo lường bức xạ phát ra từ bề mặt trái đất trên từng

pixel phụ thuộc vào trường nhìn tức thời của bộ cảm bién (IFOV- instantaneous

field of view) dat trên về tỉnh

Hình 1 2 : Đường đi của năng lượng bức xạ, phát xạ đến bộ căm trên vệ tỉnh

Vung bude sóng điện từ 3- 35m thường được gọi là vùng hồng ngoại

trong viễn thám mặt đất Dải quang phổ điện từ này cho phép thu nhận bức xa

và ước tính nhiệt đô bề mặt, đặc biệt trong cửa số khí quyển từ §8- 14m Các

bô cảm biến thu nhận ảnh có chứa kênh hồng ngoại nhiệt có thể kể đến như

AVHRR (trên vệ tinh NOAA), MVIRI (Meteosat), AATSR (ENVISAT),

MODIS (TERRA) voi độ phân giải thấp tir 1km trở lên

13

Trong nghiên cứu đô thị thường yêu oầu độ phân giái cao hơn, trong đỏ có

các ảnh vệ linh thu nhận từ các bộ cảm biên như LANDSAT

Tiên nay ảnh Landsat có nhiều thế hệ với số lượng kênh phổ và độ phân

giải khác nhau Tuy nhiên, thể hệ anh Landsat TM được thu từ vệ tỉnh Landsat-4

và -5 và ảnh Landsat ZTMI được thu tir vé tinh Landsat-7 được sử dụng phd

biến nhất

Vệ tỉnh Landsat được thiết kế có bề rộng tuyến chụp là 185km Các giá trị

pixel duoc ma hoa 8 bit tức là ấp độ xám Lừ 0 + 255 Vệ tính Landsa( được

trang bi bd cam MSS (Multispectral Scanner), TM (Thematic Mapper) va ETM+ (Enhanccd Thematic Mapper Plus)

Bang 1 1: Đặc trưng của sensor và độ phân giải không gian của ảnh Landsat 7 ETM+

Kénh8 0.52 =0.90 Tục đến hông ngoại gan lãm

thiip:Mandsat.orgvn)

Ảnh về tĩnh Landsat dược sử dụng khả hiệu quả trong nhiều lĩnh vực khác nhau: thành lập bản để chuyên để, phân tích biển dộng (hiện trạng sử dụng dat,

lớp phú, biến dộng đường bờ), phân biệt các loại khoáng vật, phân biệt hiện

trạng thực phủ và đặc biệt dữ liệu từ Band 6 (gồm cả Band 61 va Band 62 được

ghi nhận ở hai mức low gain và high gain) là cơ sở quan trọng để thành lập bân

đỗ nhiệt độ bề mặt đất, giúp cho việu giám sát hiệu quả hiệu ứng nhà kinh, tác động của quá trình đỗ thị hóa dén việc gia tăng nhiệt độ cũng như diễn biển

trạng thái nhiệt độ trong những khoáng thời gian khác nhau ở những khu vực

khác nhau

Ảnh hồng ngoại nhiệt của Landsat mặc dù có độ phân giải thấp hơn ảnh các

bộ cảm biến khác nhưng lại có quỹ dao bay chụp toàn cầu và tư liệu lưu trữ lâu dải, rất thích hợp cho nhiều nghiên cửu ứng dụng, 'Irong nghiên cứu ước tính nhiệt đồ bề mặt đô thị có tính ưu việt đặc biệt là mức đô chỉ tiết của kết quả

14

được thể hiện trên toàn vùng, chứ không phải chỉ là số đo tại điểm quan trắc như trong phương pháp đo đạc truyền thống từ các trạm quan trắc khí tượng,

1.1.2 Cơ chế thu nhận ảnh hồng ngoại nhiệt

Trong vùng hồng ngoại nhiệt, bức xạ phát ra bởi Trái Đất lớn hơn nhiêu so với bức xạ phản xạ bởi Mặt Trời, do đó viễn thám vùng nảy được dùng đề khôi

Hinh 1 3: Phân loại sóng điện từ

Các bộ cảm biến vận hành chủ yếu phát hiện đặc tính bức xa nhiệt của các vật liệu mặt đất Tuy nhiên, các kênh phổ hữu ích bị hạn chế do cường độ bức xa phát ra và các cửa sổ khí quyển Cửa số khí quyền tốt nhất là 8-14tm [4] do có

sự hắp thụ vật chất của khí quyển là thấp nhất [5]

15

bon gaat Hồn ngoạt nhiệt

Hình 1 4: Cửa số khí quyền và các vùng phát xạ nhiệt

Thân lớn năng lượng bề mặt đất được các bộ oắm biển nhiệt thu nhận trong đãi bước sóng 10.5-12.5 pm, va duoc ding để ước tính nhiệt độ bề mặt đất và

các quá trình nhiệt khác [5] [6].[7] Các bô cảm biến thu nhân dữ liêu viễn thám hông ngoại nhiệt trong 2 cửa số 3-5yan và 8-14ium theo bức xạ phát ra một cách

tự nhiên

Bức xạ hồng ngoại nhiệt trong dải 8-14ùm dược phát ra từ bễ mặt tương

quan với nhiệt độ động năng và độ phát xạ bê mặt Tuy nhiên, để đạt được nhiệt

độ và độ phát xạ bề mặt từ đữ liệu hồng ngoại nhiệt cần có 2 điều kiện Thử

nhất, bức xạ đo được ở bộ cảm biến bị ảnh hưởng bởi khí quyền từ quá trình hap

thụ và phát x4 lại bỡi các khí, chủ yếu là hơi nước trong vùng hồng ngoại của

phể diện từ Vi vậy, để dạt dược nhiệt độ bề mặt, cần phái hiệu chính khi quyển

qua việc sử dụng mô hình truyền bức xạ Lhử hai, bản chất không xác định được của các số đo nhiệt độ và độ phát xạ Nêu bức xạ nhiệt được đo trong 1 kênh,

thi sẽ có K—1 tham số không biết gồm N lớp độ phát xạ (đối với N kênh) và I lớn nhiệt độ bê mặt

Ước tính đô phát xa và nhiệt đô trong dữ liêu hồng ngoại nhiệt đa phố cần

các giả thiết bổ sung để giải biến không xác định[§] Các giả thiết thường liên quan đến các đo đạc độ phát xạ trong phỏng thí nghiệm hoặc trên thực tế

16

Giá trị bức xã thu nhận trong dai hồng ngoại nhiệt của phê điện từ trên các

bộ cảm biển về tỉnh gầm 3 thành phần: (1) phát xạ bẺ mặt được truyền qua khi

quyén (teBA); (2) bite xa hướng dưới được phát ra bởi khí quyễn được phản xạ

bởi bề mặt và truyền qua khí quyển đến bộ cảm (x(1-e)L2.|) và (3) phát xạ từ khí

quyền được truyền qua khí quyền ở trên điểm phát xạ QLAˆ)

Minh hoa diéu nay qua phương trình truyền bức xạ như sau:

Lsensor, ^ = t [e BA + (1 - c} LA] - LAT)

‘Trong dé, + và ¢ 1a dd trayén qua va dé phat xa

Thanh phin (2) va (3) phy thuée vao các điều kiện khí quyển Các thông số

này thường được đo đạc đồng thời củng lúc thu nhận ảnh tir vé tinh, dùng để

hiệu chỉnh khí quyển cho các bái Loán liên quan bằng các mô hình như MODTRAN, ATCOR Thue tế các số do điều kiện khí quyển không sẵn có, do

đó việc hiệu chỉnh khí quyển cho việc khôi phục lại các số đo mặt đất là một

việc khó khăn đối với một vùng bất kỳ vào một thời điểm bất kỳ và thường bỏ

qua trong một số nghiên cứu ứng dụng

'Irong công thức (1), bức xạ bề mặt đất R2 được đo trong kênh bước sóng 3 gồm hai thành phần: RA — e BÀ + (1 - e) LÀJ(2)

To nhiệt độ khi quyền thường thấp hơn nhiệt độ mặt dất nên phần mặt dất hấp thụ dược bức xa phát ra tử khí quyén ((1 - =) LAL) thường rất nhỏ so với

phần phat xa cia mat dat Thực 4€ tinh toan, déi voi các bề mặt tự nhiền, bức xạ

bề mặt sẽ được biểu điển gần đúng như sau:

[9 RA — 2 BAG)

Nghiên củu đầu tiên về đão nhiệt đô thị đã được tiến hành vào những năm

1920 bởi nhà nghiên cứu tên Luke [Ioward quan sát thấy nhiệt độ ở London cao hơn so với các khu vực xung quanh và bắt đầu tiến hành các nghiên cứu nhằm

tim ra nguyên nhân cho vẫn dé nay Từ dó đến nay, hiện tượng dao nhiét dé thi vẫn luôn là một dễ tài thu hút sự quan tâm của các nhả khi hậu học; nhiều

nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng đãđượctiến hành tại các thành phế như

London, Vancouver, Tel Aviv, Singapore, Athens, Seoul va cd Melbourne Nhimg nghiên cứu này, đã chỉ ra rằng hiện tượng đảo nhiệt đô thị, được định

nghĩa như là sự chênh lệch giữa nhiệt độ của các vùng nông thông xung quanh với thành phổ, là do ảnh hưởng bởi một loạt các yếu tổ như: Trao đổi bức xạ

1

(bao gồm bức xe mặt trời và bức xe trái đất), Hoạt đông cúa gió, mật đô và loại

cây xanh, vật liệu (tỉnh chất về nhiệt vả khả năng hấp thụ nước của vật liệu), Những hoạt động phát thải nhiệt của con người

Ung dung viễn thám để xác định nhiệt độ bê mặt đất (LST) được phát triển

từ những năm 1980 Trong những năm gần đây, cùng với việc nâng cấp độ phân giải không gian và thời gian của các cảm biến cũng như sự cải tiến của những, cảm biến khí quyến, công nghệ để đo dac LST cing được cải tiến [39] Irong

phạm vi nghiên cửu toàn cầu, ảnh IMODIS được sử đựng để định lượng và giám gắt LST [40], đánh giá LST ở các thành phế lớn [39] Những nghiên cứu này sử

dụng các ảnh có độ phân giải thời gian cao và độ che phủ rộng của cảm biển

MODIS để danh giá nhiệt độ bề mặt đô thị của các thành phố lớn trên thể giới

Trần Hùng vả cộng sự năm 2005 đã nghiên cứu hiện tượng đảo nhiệt đô thị

(UHD ở 8 thành phố châu Á bao gỗm: Tokyo, Đắc Kinh, Thuong Hai, Scoul,

Manila và Hồ Chỉ Minh Sự biến dổi về không gian của LHI ở mỗi thành phố

phụ thuộc vảo bề mặt che phủ của dô thị, đặc trưng bởi cây xanh vả mật dộ xây

đựng

Nam 2007, Jusuf va cong sự đã tiên hành nghiên cứu ảnh hưởng của độ che

phủ dất dến UHI & Singapor bing cách sử dựng dữ liệu Landsat ETM+ va dé liệu diễu tra lưu dộng Nghiên cứu dã chỉ ra ảnh hưởng của từng loại đất dến nhiệt độ đô thị cả ban ngày và ban đêm Vào ban ngây, nhiệt độ khu vực công

nghiệp và trung tâm thương mại đạt trung bình là 36,9°C và 38.3°C

Ở Việt Nam, trong những năm gần đây dã có một số nghiên cứu ứng dụng

viễn thám hồng ngoại nhiệt trong việc ước tính giá trị nhiệt đệ cho khu vực đô

thị Trần Thị Vân (2010) và Le Anh Quan (2012) d& str dung Landsat ETM+

nghiên cứu sự thay đổi nhiệt độ bề mặt đê thị dưới tác động của sự thay đổi lớp phủ đất tại thành nhố Hỗ Chí Minh và Hà Nội Các nghiên cứu chỉ ra mối tương

quan giữa hiện tượng UHI với việc mỡ rộng các khu dé thi Diện tích mặt không

thấm tang làm nhiệt độ tăng đồng thời với việc giảm mặt nước và lớp phủ thực

vật Dây là bằng chứng rõ ràng của tác động đô thị hóa đến sự thay đối khí hậu

đồ thị

18

1.2 Mặt không thắm trong nghiên cứu đỗ thị

1.2.1 Định nghĩa

Tính không thẩm nước (Imperviousness) là đơn vị vật lý [9], đặc trưng bởi

vật liệu xây dựng và ngăn cắn sự thấm thấu nước váu

sự đóng kín bé mặt từ

trong lòng dất Các MKT là các mặt xây dựng nhân tạo như mái nhá, lối dị bộ,

đường giao thông bãi đỗ, kho chứa được phủ bởi các vật liêu không thắm như

nhựa đường, bê tông, đá và các vật liệu xây dựng [10] Dây là yếu tố chỉ thị rất

hữu ích ding để tỉnh tác động của phát triển đất đai lên cảnh quan

MKT là các mặt nhân tạo, là một yếu tổ chí thị dô thị và môi trưởng do có

liên quan đến việc xây dựng nên chúng Cáo MKT nay lam thay đỗi tính chất khí

hậu đô thị và nguồn tài nguyên nước Nước mưa chây tràn trên các MKT đô thị, thậm chí mưa lớn có thể xảy ra lũ quét Sự chảy tran nhanh và khan hiếm thực

vật trên các hÈ mặt náy cũng lảm giảm lượng nước bốc thoát hơi Năng lượng Mặt Trời dến bề mặt nhiều, thay vi có thể dược dùng để bốc hơi nước, lại dược chuyển dỗi thành nhiệt hiện Điều này làm tặng dáng kể nhiệt độ các bề mặt này

và của lớp không khí bên trên Các MET ở đô thị có tỉnh dẫn nhiệt và khả năng

lưu giữ nhiệt cao so với các mặt thấm có lớp phủ thực vật Sự khác biệt trong,

các đặc tính nhiệt của các vật liệu bề mặt ở khu dô thị số với các khu vực thắm nude ty nhién có ý nghĩa sâu sắc không chỉ dỗi với nền vì khi hậu mà còn đổi với sức khöe của sông suối trong lưu vực Nhiều loại chất õ nhiễm, xuất phát từ

nhiều nguồn, tích lữy trên các MKT đô thị Sau đó chúng được cuốn trôi vào các khối nước, làm thoái hóa chất lượng nước nghiêm trọng và làm hại đến đời sống

thủy sinh Hơn nữa, nhiệt độ đóng chảy tràn nước mưa vào múa hé có thể tăng

lên đột ngột qua sự dẫn nhiệt từ các MT ác hình thức ô nhiễm nước này xây

ra trên các khu dắt rộng lớn hình thành nên vủng ô nhiễm

Cáo quá trình đô thị hóa ở các thành phố thưởng liên quan đến các

bởi vì chúng liên quan đến quá trình bê tông hóa bề mặt Xét về góc độ sử dụng

đất, chúng liên kết thích hợp với các kiểu thực phủ đô thị và biến động thực phủ 'Irong việc ra quyết định sử dụng đất ở khu vực đô thị hóa, cần phải xem xét các

MET vi cic nguyén nhan sau:

- Đô thị hỏa làm thay di sâu sắc các chu kỷ thủy vin vả chất lượng nước

cục bộ của một lưu vực

19

- Các đặc tính nhiệt và phần xa ủa các MT được liên kết với hiệu ứng

đão nhiệt dô thị (urban heaL island), mà nó ảnh hướng dến sự tiện nghỉ và sức

khoẻ của con người do sự thay déi các dòng thông lượng nhiệt hiển va nông độ các chất ô nhiễm Nhiệt độ nước cháy trăn nóng ấm làm giảm lượng oxy hoà tan trong nước sông, làm cho đời sống thủy sinh khó khăn hơn

- Việc tăng tính không thắm tương quan với sự thay dỗi tính chất mỹ học của cảnh quan một khu vực, chỉ thị một sự dịch chuyển từ cảnh quan rừng và

nông thôn sang môi trường đô thị Đây cũng là thước đo của sự phát triển đô thị

trực tiếp và không trực tiếp (đo bảnh trướng đồ thị) Các thay đổi này ảnh hưởng

đến chất lượng đời sống của các cư dân ở bên trong khu vực [10]

1.2.2 Các dặc trưng vật lý của Mặt không thấm

Sự phát triển đô thị làm thay đổi đất từ rừng, cỏ và đất trồng trọt sang các

MRT, lam cho các cân bằng giữa năng lượng Mặt Trời đến va di khỏi mặt đất cũng thay đổi Bức xạ Mặt Trời dạt đến bề mặt Trái Đất bị phản xa, hân thụ va chuyển đổi sang nhiệt hiện hoặc được dùng trong bếc thoát hơi nước rong dó,

một phần trăm rất nhỏ của bức xạ Mặt Trời được dùng trong quang hợp Khí quyển được đốt nóng chủ yếu bởi năng lượng bức xạ từ bề mặt Trái Đất chứ

không phái nhiệt trực tiếp từ Mặt Trời Vị vậy, các vật liệu bề mặt sẽ tác dộng đến lượng bức xạ Mặt Trời bị phần xa hay hấp thụ, và cũng ảnh hưởng đến dòng

nhiệt từ bề mặt đất vào khí quyền Lần lượt, diều này anh hưởng dến nhiệt độ và

độ âm của không khi lớp trên

Sự chuyển đối các mặt thấm sang MKT làm thay đổi cần bằng năng lượng

qua các thay đối

- Albede của các bề mặt;

~ Nhiệt dung riếng và Linh dẫn nhiệt của các bễ mặt,

- Tỷ số nhiệt hiện trên nhiệt ẩn truyền từ bề mặt vào khí quyền

Albedo

Albedo 14 phin trim bire xa Mat Trời đến bị phần xạ bởi bể mặt Nó xác

định các tỷ lệ tương đối của nhiệt và bay hơi bề mặt do năng lượng bức xạ phát

Ta bởi các bề mặt trả vào không gian và không được chuyển đối thành nhiệt hiện

hay nhiệt ấn Cảng ít năng lượng dược phản xạ bởi bể mặt nghĩa là cảng nhiều

20

ning lượng được hấp thu và chuyển đi thành năng lượng nhiệt Nhiễu kiểu bề

mặt thường được tìm thấy trong các lưu vực đều có đặc tính phản xạ khác nhau

va ty 18 MKT cao làm thay đổi sâu sắc tỷ lê năng lượng Mặt lrời đến bị phản xạ hay hập thụ Do đô thị hỏa, albedo téng céng của các MKT đô thị khoảng 10% ít hơn của các bề mặt nông thôn [43], dẫn đến 14 phần trăm bức xạ hấp thy cao

hơn

Nhiệt dung riêng và tính dẫn nhiệt

Cac vật liệu bề mặt khác nhau phân biệt bỡi: Tổng năng lượng nhiệt chúng

có thể lưu giữ, Khả năng dẫn nhiệt của chúng Miột vải vật chất, ví đu nước, có thể hap thụ và lưu giữ đáng kế năng lượng trước khi tăng nhệt độ; tương tự các vật chất này có thể mất nhiều năng lượng trước khi giảm nhiệt độ Ngược lại,

một vải vậL chất trải qua sự Lăng hoặc giảm nhanh chóng nhiệt độ với việc thu

được hay mất đi một lượng nãng lượng khá nhỏ Mỗi quan hệ này giữa năng

lượng nhiệt và nhiệt độ có liên quan đến nhiệt đụng riêng của vật chất] Các vật

liệu xây dựng như gạch, bê tông đá, cát có nhiệt dung cảng thấp thi chỉ cần một

lượng nhiệt nhỏ đốt nóng cũng có thể làm tăng cao nhiệt độ ngay tức khắc

Sự dẫn nhiệt lả quả trình truyền nhiệt quan trọng ở bề mặt Trái Đất Một

khi năng lương bức xạ được hap thụ và chuyển sang nhiệt hiện, nó được truyền bằng sự dẫn nhiệt đến các khu vực nhiệt độ thấp hơn trong không khí và đất xung quanh Nhiét bề mặt được dẫn vào trong đất là nơi sẽ lưu giữ và phát ra lại

Tỉnh dẫn nhiệt nhanh có thể làm cho nhiệt thầm sâu hơn Chất rắn thường là vật

dẫn nhiệt tắt hơn chất lông và chất lông dẫn nhiệt tốt hơn khi Các MIKT đô thị

đây đặc như bệ tông, đá và nhựa đường, dẫn nhiệt hiệu quả hơn và hap thu nhiét

nhiều hơn các mặt thâm mmâ chủng đã thay thế [10] Nước chứa trong cỏ và đất

có nhiệt dung riêng cao so với nhựa đường, vi vậy nhiệt độ của cổ không tăng

nhanh như là của bãi đỗ Nhiệt độ ngày của các MET đô ln trong suốt mùa hè

có thể rất nóng Tuy nhiên, không khi là vật dẫn nhiệt kém, nếu không thì nhiệt

độ không khi trên các bé mat nay sẽ khó chia và nguy hiém hơn cho sức khoẻ con người

Các Uy số của nhiệt hiện / nhiệt ân

Tăng lượng nhiệt ở mặt đất đi vào khí quyển ở dạng nhiệt hiện hoặc nhiệt

ẩn Nhiệt hiện là năng lượng hồng ngoại có thế được cảm nhận và đo bằng nhiệt

kế 1 là lượng năng lượng yêu cầu để làm tăng nhiệt độ cúa 1g vật chất lên 1°C

21

hoặc là tý số của phần năng lượng thu được hay mất đi trên số tăng hay giảm

được bếc hơi từ bề mặt Chính sự ngưng tụ làm phỏng thích nhiệt an vào khí

quyển dưới đạng nhiệt hiện Ấn nhiệt không thể cảm nhận và đo bằng nhiệt kế

Mối quan hệ giữa nhiệt hiện và nhiệt Ẩn được mô tả bằng ty sé Bowen va chỉ sế nhiệt hiện [1 1] và được biểu điễn theo lý thuyết như sau:

B-Sl/LII SHI=B/(B+1)=$H/(8H+LH)

‘Trong dé, B - t¥ sé Bowen, SHI chỉ số nhiệt hiển SH nhiệt hiện, LH - nhiệt

ấn

Chỉ số nhiệt hiện thể hiện phần trăm của tổng năng lượng nhiệt (ở bề mặt) được đùng để làm tăng nhiệt độ không khí (bên trên) Giá trị chỉ số cảng cao, phần

trăm năng lượng sẵn có dùng cho nhiệt hiện cảng lớn Kgược lại, giá trị chỉ số

cảng thấp chỉ thị các déng thông lượng nhiệt Ấn vào khí quyển cảng cao, nghĩa

là việc làm lạnh do bắc hơi ở bÈ mặt lớn hơn Hơn nữa, các chỉ số nhiệt hiện của các bể mặt sa mạc và đô thị có giá trị gẵn nhau hơn so với của các bề mặt đô thị

và đồng có hay rừng Do đó, nhiệt độ ở các khu đô thị hóa cao hơn là ở các khu

nông thôn

Nói chúng, các MT có albedo thấp hơn, nhiệt dung riêng thấp hon va da

dẫn nhiệt cao hơn sơ với các mắt tự nhiên, cùng với việc làm lạnh do bốc hơi

nước bị giảm, làm tăng nhiệt độ ngày trên các khu đồ thị, đặc biệt suốt mùa hè Các yếu tổ này đóng góp vào hiện tượng gọi lả “đáo nhiệt đô thị” Việc chuyển đối không kiếm soát lớp phủ đất từ thấm thâu sang không thẩm là một

mối đe đọa nghiêm trọng đến sự thống nhất của môi trường tự nhiên và xây đựng trong một lưu vực và đe doa đến chất lượng cuộc sống của cư dan trong

quá trình phát triển vá đồ thị hóa

2

Thạm vị không gian vả sự thay đổi cáo MT ánh hướng đến khí hậu đồ thị

đo thay déi

các lớp biên khí quyền Vì vậy, sử dụng MKT như là yếu +6 chỉ thi để nhân dang

c thông lượng nhiệt hiện và nhiệt Ấn trong vòng bề mặt đô thị và

quy mô không gian và cường độ phát triển đô thị trong quá trình đô thị hóa là

hoàn toàn phủ hợp [3]

1.3 Cơ sở lý thuyết liên quan nhiệt độ bề mặt đô thị

1.3.1 Nhiệt độ và độ phát xạ trong năng lượng bức xạTrái Đất

Mặt trời là nguồn cung cấp nhiệt chủ yếu cho 'lrái Đất tiến lượt mình, Trái

Dat lại bức xạ vào khí quyến và không gian Các khí, hơi nước và thành phần

của khí quyển có thể hấp thụ và phát xạ mạnh mẽ đối với bước sóng trong phổ

bức xạ ở mặt đất Bức xạ Miặt Trời đi qua khí quyền, truyền năng lượng vào

không khí và 'Irái tiất gây ảnh hướng lên các diều kiện khí tượng, Trải đất hấp thụ hầu hết bức xa Mặt lrởi và cung cấp năng lượng cho quá trình quang hợp va

sự sống [3]

Binh luật Plank cho rằng vật den tuyệt đối (VĐTP) là một vật hấp phụ hoàn toán bức xạ tới và chuyển nỏ thành năng lượng bên trong, tạo ra sự tăng

nhiệt độ của vật thể Vì lý do đó mả VIYLD không tham gia vảo bất cứ quá trình

truyền dẫn hoặc phản xạ nảo nhưng nó lại phát xạ năng lượng mả nó hấp thụ

được với tỷ lệ tối đa tính trên đơn vị điện tích Lượng năng lượng này sẽ giao

đông tuỳ thuộc vào nhiệt độ gũa vật thể và bước sóng mả nó phát xạ

23

Nowe ia

==> “.£ TMều ửng hẻm nữ từ - Khôngkhiö niềm

TT bb maton nav làm nhật độ đô hị =p

ZO nanan OPE — OKT vy pat bog

Sự dẫn nước _ Nhiệtb| lưỪ/đƠ tăng lên do tinh

bồ một seb ent iat a Sid

điện tích gia tăng

Hình 1.5: Quá trình đảo nhiệt đô thị

Định luật bức xạ Plank cho phép ta tính được nhiệt năng mà VĐTĐ phát ra

Có nhiều cách biểu diễn công thức tính nhiệt năng theo định luật Plank tuỳ thuộc vào các thông số và thứ nguyên mà ta sử dụng Trong viễn thám người ta dùng,

+

céng thir sau: PA= 34 er

với cl= 2nhc2 = 3.74183*10-16 Wm2,

2= he/k=1.4388*10-2 mK, h= 6.63*10-34Ws2(hing sé Plank)

k = 1.28*10-23WsK-1 (hing sé Boltzmann)

c¢ = 2.99*108 ms-1(van téc anh sang)

e là gốc của log và

PA= EA= phát xa phổ tính bằng Wm-2sr-luum-lnghfa là Watt trên một mét

vuông diện tích, một micro mét độ dài bước sóng đo trong góc khối một radian

Định luật Stefan-Boltzman:

24

Thân nhiệt độ đại diện cho một trạng thái nhiệt nhưng có thể được biểu diễn dưới hai dạng: nhiệt độ bên trong (do chuyển đông của các nguyên tử) đo bằng nhiệt kế đưa vào vật thể và nhiệt độ bên ngoài tính bằng nhiệt phát xạ Dòng bức xa nhiệt Fb (được đo bằng Watt trên cm2) phát ra từ VĐTĐ liên quan đến nhiệt độ nhiệt động (kinetic) Tk(tính bằng Kelvin) và được tính bằng hàm

Stefan-Boltzmann:

Fb=oTk4 Trong đó:

B : tổng năng lượng ở nhiệt đô T (Wm-2)

T: nhiệt độ tuyệt đối của vật thể phát xa (K)

(Lawrence Berkeley National Laboratory (2000))

Hình 1 6 Mặt cắt đứng của một UHI điển hình

Đảo nhiệt đô thị là hiện tượng được hình thành khi trong cùng một thời gian, nhiệt độ trong thành phố lớn hơn nhiệt độ khu vực ngoại thành xung quanh

(Voogt va Oke , 2003), đây là các dạng thay đổi khí hậu địa phương do tác động của con người Yếu tổ đầu tiên đóng góp vào việc hình thành UHI là sự suy

giảm lớp phủ thực vật và thay thể bề mặt đất bằng các vật liệu không thắm khiến

25

cho lượng nước đi vàn khí quyển it hơn là từ bề mặt tự nhiên |12J Các MKT tập trung thu nhận bức xạ Mặt Trời ở bề mặt và có thể cực tiểu hóa chuyển tất năng

lượng đó đi hướng lên (qua sự phản xạ và đối lưu), đi xuống (qua sự truyền dẫn)

hoặc đi ngang (qua sự bình lưu và truyền dẫn) Mặt cắt đứng của một UHI điển

hình được minh họa trên hình 1.6 Thường thỉ ở các khu trung tâm thương mại

sim uất sẽ có đỉnh nhiệt độ cao nhất, do những nơi này mat độ nhà cửa dày đặc,

thiếu cây xanh củng các hoạt dộng liên tục của giao thông và nhiệt thái từ các tỏa nha Dinh này rơi xuống có hướng tiển về phía nông thôn ngoại thành, nơi

còn những cánh đồng canh tác nông nghiệp với mật độ cây xanh cao

Nhiéu yếu tế gây nên sự khác biệt nhiệt độ giữa các khu đô thị và nông

thôn, bắt nguồn từ các thay dỗi trong các đặc tính nhiệt và bức xạ của các vật liệu bề mặt đến các thay dấi của địa hình

Dặc tính nhiệt của các vật liệu bề mặt: Các vật liệu dùng để xây dựng các

cầu trúc đô thị và phủ các bề mặt đất đô thị thường có đặc tính nhiệt thay đổi

đáng kể so với các vật liệu tự nhiên ở nông thôn Hiệu ứng của các sự khác biệt

này thể hiện trên hỉnh Phản hồi nhiệt lớn của dá và đẩL khô Lương tự như của các vật liệu dô thị Đất Âm và thực vật thi lai phan img voi sur đốt nhiệt bức xạ ở

mức trung bình Các vật liệu kim loại phản ứng rit nhỏ đo khả năng phân xạ và

độ dẫn nhiệt khá cao M6t trong những đặc tính nhiệt Tất quan trọng trong việc

gây nên UIII là độ truyền dẫn nhiệt hay quán tính nhiệt của vật liệu bề mặt Độ

truyền đẫn đồng vai trỏ lrong việc xá định số lượng thông lượng nhiệt qua một

chất của mặt cất nhiệt độ cho trước Dao dộng nhiệt độ ngày đêm trên hình phụ

thuộc vào độ truyền dẫn nhiệt của vật liệu bề mặt Nói chung, sự thay đối nhiệt

độ phụ thuộc nghịch đảo vào độ truyền dẫn nhiệt Các vật liệu với độ truyền dẫn

nhiệt thập như của các khu đô thị có dao động nhiệt độ lớn hơn các vật liệu với

độ truyền dẫn nhiệt cao như của đất Âm vả thực vật nhờ sự hiện điện của độ ấm

bên trong và do dé truyền dẫn nhiệt phụ thuộc vào khả năng bốc thoát hơi nước

26

Hình 1 7 : Thay đối nhiệt độ bức xạ của các vật Hiện bẻ mặt khác nhau rong

chu Kỳ ngày đêm

Khá năng bốc thoát hơi nước: Các khu đô thị bị thay thể các bề mặt tự

nhiên bằng các bề mặt nhân tạo thiểu thực vật cây xanh, diều nảy lâm giăm khá năng thoát hơi nước và là một nguồn mất mát nhiệt ân tương đổi so với các khu

nông thôn

Việc sử dụng cường đệ các MIKT và các hệ thống tiêu thoát nước tác động

đến sự vận chuyển nước bề mặt nhanh chóng từ khu dê thị, lâm giảm sự mất mát nhiệt Ấn qua sự bốc hơi Khả năng bốc thoát hơi nước đóng vai trò lớn trong cân

bằng năng lượng ở nông thôn do đặc tính nhiệt tiềm Ấn cao của nước [7]

Hiệu ứng hẻm núi: Do địa hình giống hẻm núi (canyon) của các khu đô

thị, đặc biệt các khu trung tâm, bức xạ sóng ngắn được hấp thụ hiệu quả hơn

trong các khu dô thị so với trong các vủng nông thôn Địa hinh hém núi dẫn đến lam tăng các bề mặt hấp thụ hoạt động va cho phép phản xa da hướng bức xạ Mặt Trời, khiến cho bức xạ sóng ngắn để dàng dược hấp thụ hơn là trong các

vùng nông thôn Tính chất hình học phức tạp của khu đô thị cho phép hấp thu tốt

hơn ánh sáng Mặt Trời suốt thời

yếu albcdo tổng của toàn bộ khu đô thị không phụ thuộc vào albcdo riêng phần

Tầm nhìn giảm: Tính chất hình học của hém núi cũng làm piẩm hiệu quả

với cái mả khu đô thị có thế bức xạ sóng dài vào trong khí quyển và không gian

27

Các bề mặt phức tạp cho phứp hấp thụ lại bức xu sóng dài, hạn chế sự mắt mát

su mat mát nhiệt hiện từ bề mặt đô thị qua quá trình đối lưu khí quyễn

Ô nhiễm: Khí quyển các khu đô thị có mức độ ô nhiễm cao hơn là của các

khu nông thôn xưng quanh Ô nhiễm, đặo biệt các soi khi, s thé tao ra hiệu ứng

nhà kính giả, hấp thụ và bức xa lại sóng dải và hạn chế việc làm lạnh bề mặt

phat xa

Sự phát sinh nhiệt do hoạt động nhân sinh: Các khu đô thi sản xuất

nhiều nhiệt hơn từ các hoạt động nhân sinh so với các vùng nồng thôn, do mật

độ dân số cao hơn Các ngudn hoạt động nhân sinh bao gầm 6-16, xe may, thiét

bị xây dựng, máy điều hỏa vả mất mát nhiệt từ các tòa nhà cao tầng [7]

28

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1.Khu vực nghiên cứu

106°02' kinh độ Đông, tiếp giáp với các tỉnh Thái Nguyên, Vĩnh Phúc ở phía

Bắc, Hà Nam Hòa Bình phía Nam, Bac Giang, Bac Ninh va Hung Yén phia

Đông, Hỏa Bình cùng Phú Thọ phía Tây

b Điều kiện tự nhiên

~ Địa hình:

Thủ đô Hà Nôi có 3 dạng địa hình cơ bản là: Vùng đồng bằng, vùng trung

du, đổi núi thấp và vùng núi cao Nhờ phủ sa bồi đắp nên ba phân tư diện tích tự nhiên là đồng bằng, nằm ở hữu ngan sông Đà, hai bên sông Hồng và chỉ lưu các con sông khác Địa hình thấp dần theo hướng từ Bắc xuống Nam và từ Tây sang

Đông với độ cao trung bình tir 5 đến 20 mét so với mực nước biển

29

- Khí hậu:

Khi hậu đặc trưng của vùng nhiệt đới gió mùa, với 2 mua chủ yếu trong

năm: mủa nóng và mủa lạnh Mùa nóng từ tháng 4 đến tháng 10, nóng ẩm va mưa nhiễu, giỏ thịnh hành hướng Đông Nam, thường có giống bão Tháng có

nhiệt độ cao nhất trong năm là tháng 6, tháng 7 vả tháng só lượng mưa trung

bình cao nhất trong năm là tháng 7 Vì vậy, mủa nóng thường cũng là mùa mưa Mùa lạnh ở Hà Nội bắt đầu từ tháng 11 á thường kết thúc vào tháng 3 Mùa này

khi hậu ở Là Nội tương đối lạnh và khô Trời ít mưa Tháng 1 là tháng có nhiệt

độ trung bình thấp nhất, đồng thời cũng có lượng mưa trung bình thấp nhất trong

năm Iludng gió thịnh hành là Đông Bắc Hai tháng 4 và 10 được coi như là

tháng chuyển tiếp, tạo cho Hà Nội có 4 mùa: Xuân, Hạ, Thu, Đông

Nhiét 46 trung bình ở vùng đồng bằng khoảng 23°C + 24°C, miền núi vào

khoảng 21°C! : 22,8°C So véi nhiéu tinh ving đồng bằng Hắc Bộ, lượng mưa ở

Hà Nội là khả lớn nhưng phần bé không đều Pa Vì dạt lượng mưa trong năm cao nhất là 2100mm

ắc Ngoài ra Hà Nội còn có rất nhiều sông ngòi, ao hồ như sông Nhu

v.v và hệ thống hồ ao chẳng chit Chay qua trung tâm Thủ đô Hà Nội là sông

TIềng, chiều đài 163 km chiếm khoảng một phần ba chiều dai của con sông nay

trên đất Việt Nam

2.12 Tình hình phát triển đồ thị Hà Nội [10]

-Thời kỳ trước 1010:

Trước khi được lựa chọn lá Kinh đô Thăng Long - Hà Nội là môi khu làng

nằm vưn sông Tô Lịch tên là Long Đỗ (Rốn Rồng)

Giữa thể ký V, thành một quận gọi tên là Tống Binh

'thể kỷ X, trung tâm Hà nội trở thảnh dinh luỹ của chính quyên đồ hộ phương

Bắc lên goi Dai La

30

(Viện qmy hoạch đồ thi về nông thôn quốc gia) Hình 2 2: Bản đô Hông Đức 1470 (do Biệt Lãm vẽ lại năm 1956)

-Thời kỳ phong kiến 1010 — 1831:

+Thời Lý: Năm 1010, tý công Uẩn, vị vua đầu tiên nhà tý, quyết định xây

dựng kinh đô mới ở vùng đất này với tên Thăng Long

Thời Trần: Cấu trúc phường - đô thị có đặc trưng nhiều hoạt động từ nông nghiệp đến thủ công nghiệp và thương mại Ké Cho

+Thời Lê: Thể kỷ XVI - XVIII, hệ thống thành luỹ được kiểm soát xây dựng bằng 16 cửa ô Thăng Long kẻ chợ gồm 36 phường, chia thành 3 loại:

phường thợ thủ công, phường nông dân và phường thương gia

+Thời Nguyễn (1831 - 1873)

1831: lập tỉnh Hà Nôi

1804 - 1805: xây thành hình Vauban

1894: quy hoạch lại thành phổ

-Thời kỳ thuộc địa Pháp 1873 — 1945:

Trong quy hoạch của người Pháp, trung tâm của thảnh phố Hà Nội bao gồm: Khu vực 36 phố phường, Khu vực phía Tây Hồ Gươm, Khu vực Thành cổ

31

Thành phố Hà Nội được quy hoạch kiểu ô bàn cờ, trên nguyên tắc bố cục

kiến trúc thuần tuý của Pháp (1894)

tiện quy hoạch đồ thị và nông thôn quốc gia)

Hình 2 3: Bản đồ quy hoạch thành phô Hà Nội từ 1873-1943

Thời kỳ 1945 — 1986:

Từ 1945 - 1954, sự phát triển của đô thị gần như không đáng kể, làn sóng

di dân mạnh vì thế nhiều khu mới được thành lập ở ngoại thành (phía Nam, Tây

Nam và phía Tây thành phố)

“Thông qua kế hoạch thực hiện 5 năm lần thứ nhất (1955-1960) và kế hoạch

5 năm lần thứ hai (1961 - 1965), quyết định mở rộng Hà Nội được phê duyệt

(1961) Lúc này Hà Nội mở rộng cả 4 phia Khu vực nội thành được chia thành

4 khu : Ba Đình, Đống Đa, Hoàn Kiếm, Hai Bà Trưng

32

Quy hoạch tổng thể Hà Nội 1954 - 1960: định hướng thành phó phát triển hoàn toản nằm phía hữu ngạn sông Hồng Khu vực trung tâm: là khu vực Ba Dinh - Hoan Kiểm và phần phía Nam Hồ Tây Qui mô đất đai: 7000ha

Quy hoạch tổng thể Hà Nội 1960 - 1964: Định hướng thành phố phát triển chủ yếu ở khu vực phía Nam sông Hồng và một phần khu phía Bắc (Gia Lâm, Đông Anh) Chủ yếu về phía Tây Bắc là các khu Phú Thượng, Xuân La, Xuân Đỉnh, Cổ Nhuế, phía Tây là khu vực Cầu Giấy, Dịch Vọng, Yên Hoà, Trung Hoà, Tây Nam chủ yếu dọc theo QL6, phía Nam là khu vực Giáp Bát, một phần

khu vực Định Công Qui mô đất đai 130Km2 Dân số: 380.000 người Hành

chính: gồm 4 quận nội thành và 4 huyện ngoại thành

Thang 12/1978, Hà Nội mở rộng thêm về phía bắc và phía Tây Ngoài 4 khu nôi thành vả 4 huyện ngoại thành thì có bổ sung thêm 2 thị xã là Sơn Tây và

Hà Đông và một số huyện khác Từ đây quận dùng thay cho các khu Diện tích

Hà Nội là 2100 km2

Năm 1981: Dự kiến phát triển xây dựng han chế trong 4 quân nội thành đến năm 2000 (Hoàn Kiếm, Ba Đình, Đống Đa, Hai Ba Trưng) sau đó mở rộng thành phố về phía Đông Anh, Gia Lâm