Nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới khí quyển lớp biên, thử nghiệm ở thành phố hồ chí minh (tt)

Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu và đánh giá tác động của sự thay đổi mặt đệm do quá trình phát triển đơ thị tới sự biến đổi khí hậu và cấu trúc của một số trường khí tượng trong lớp biên

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

-   -

LƯƠNG VĂN VIỆT

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ PHÁT TRIỂN ĐÔ THỊ TỚI KHÍ QUYỂN LỚP BIÊN, THỬ NGHIỆM

Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Chuyên ngành : Sử dụng và Bảo vệ tài nguyên môi trường Mã số : 62.85.15.01

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2011

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Địa chỉ: 142 Tô Hiến Thành, Quận 10, TP Hồ Chí Minh

Điện thoại: 08.8651132 Fax: 08.8655670

Người hướng dẫn khoa học:

1 PGS.TS VŨ THANH CA

2 GS.TS ALAIN CLAPPIER

Phản biện 1: GS TS Phạm Ngọc Hồ

Phản biện 2: PGS TSKH Bùi Tá Long

Phản biện 3: PGS TS Hồng Hải Vý

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Nhà nước họp tại Viện Môi trường và Tài nguyên

Vào hồi 14 giờ , ngày 21 tháng 1 năm 2011

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện của Viện Môi trường và Tài nguyên, ĐHQG TP Hồ Chí Minh

MỞ ĐẦU

1 Tính cần thiết của luận án

Sự phát triển nhanh chĩng của các đơ thị đã làm thay đổi đáng kể

cơ cấu sử dụng đất Việc chuyển đổi mục đích sử dụng đất cho phát triển đơ thị đã làm thay đổi các đặc tính mặt đệm gây ra các biến đổi

về khí hậu và cấu trúc các trường khí tượng trong lớp biên

Ảnh hưởng của sự phát triển đơ thị tới các yếu tố khí tượng lớp biên được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm Tại Việt Nam chưa cĩ các nghiên cứu và đánh giá cụ thể về vấn đề này Đây là vấn

đề nghiên cứu cần thiết, nhằm đáp ứng các yêu cầu trong qui hoạch và chỉnh trang đơ thị, hướng đến sự phát triển của một đơ thị bền vững

2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu và đánh giá tác động của sự thay đổi mặt đệm do quá trình phát triển đơ thị tới sự biến đổi khí hậu và cấu trúc của một số trường khí tượng trong lớp biên trên khu vực thành phố Hồ Chí Minh (Tp.HCM), tìm hiểu nguyên nhân và đề xuất hướng khắc phục

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu là các yếu tố khí tượng trong lớp biên khí quyển chịu tác động mạnh mẽ của mặt đệm, bao gồm nhiệt độ và

độ ẩm tương đối

- Khu vực nghiên cứu là Tp.HCM

- Thời gian nghiên cứu: Theo phương pháp thống kê, nghiên cứu sự thay đổi nhiệt ẩm của Tp.HCM trong giai đoạn từ năm 1977 tới năm 2006 Đối với mơ hình số trị, thời tiết được mơ phỏng theo các kịch bản về mặt đệm với điều kiện biên từ số liệu phân tích của mơ hình tồn cầu năm 2006

4 Phương pháp nghiên cứu

- Đánh giá biến đổi khí hậu Tp.HCM bằng phương pháp phân tích bản đồ Xác định xu thế biến đổi khí hậu do quá trình đơ thị hĩa và mối quan hệ với sự thay đổi sử dụng đất

- Xây dựng các căn cứ để lựa chọn mô hình số trị nhằm đáp ứng mục tiêu nghiên cứu.Tìm hiểu các vấn đề cần khắc phục đối với

mô hình được lựa chọn nhằm nâng cao độ chính xác của kết quả

mô phỏng

- Mô phỏng thời tiết theo các kịch bản về mặt đệm hiện hữu, mặt đệm sau khi cải tạo và mặt đệm ứng với qui hoạch đô thị Tp.HCM năm 2020 Phân tích và đánh giá kết quả

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Ý nghĩa khoa học: Đưa ra các phương pháp và kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới sự biến đổi khí hậu và cấu trúc của một số trường khí tượng trong lớp biên trên khu vực Tp.HCM, góp phần vào việc nghiên cứu khí tượng lớp biên khu vực

đô thị

- Ý nghĩa thực tiễn : Sử dụng các kết quả nghiên cứu làm tài liệu tham khảo trong bài toán qui hoạch và chỉnh trang đô thị Đưa ra các cảnh báo sự thay đổi khí hậu Tp.HCM do phát triển và mở rộng đô thị đến năm 2020 và các kiến nghị nhằm giảm thiểu các ảnh hưởng của

sự phát triển đô thị Tp.HCM đến biến đổi khí hậu

6 Tính mới của luận án

- Đưa ra các kết quả thống kê và xây dựng các hàm thực nghiệm về ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới biến đổi khí hậu Tp.HCM

- Luận án đã ứng dụng một cách có hiệu quả một mô hình số trị trong nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đô thị đến các yếu tố khí tượng lớp biên trên khu vực Tp.HCM bằng cách:

+ Chọn lựa mô hình phù hợp với đối tượng và khu vực nghiên cứu

+ Phân chia chi tiết các dạng mặt đệm đô thị và tạo mới số liệu mặt đệm bằng số liệu bản đồ, số liệu từ vệ tinh

+ Xây dựng các sơ đồ chạy mô hình và phương pháp đánh giá nhằm chọn lựa tối ưu các tham số cho các dạng mặt đệm đô thị

- Việc gắn kết giữa phương pháp thống kê và mô hình số trị đã làm sáng tỏ hơn các kết quả nghiên cứu

7 Cấu trúc của luận án: gồm phần mở đầu, 3 chương, phần kết luận

và phụ lục

- Mở đầu: Nêu tính cần thiết của đề tài luận án, mục tiêu và nội dung nghiên cứu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn, tính mới của luận án

- Chương 1: Tổng quan về tình hình phát triển đơ thị, ảnh hưởng của sự phát triển đơ thị tới các yếu tố khí tượng lớp biên, tình hình nghiên cứu và đề xuất hướng nghiên cứu

- Chương 2: Giới thiệu các phương pháp nghiên cứu của luận án, bao gồm phương pháp thống kê và mơ hình số trị

- Chương 3: Phân tích và đánh giá các kết quả nghiên cứu đạt được

- Các kết luận và kiến nghị từ kết quả nghiên cứu

- Phụ lục

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN ĐÔ

THỊ VÀ NGHIÊN CỨU VỀ LỚP BIÊN ĐÔ THỊ

1.1 Tình hình và xu thế phát triển đơ thị trên thế giới và Việt Nam Hiện nay đa số các nước trên thế giới đã bước vào giai đoạn cơng nghiệp hố rộng khắp trong các ngành sản xuất làm cho số lượng các

đơ thị tăng lên, đồng thời qui mơ đơ thị cũng lớn lên cả về diện tích và dân số Nếu xác định tốc độ đơ thị hĩa bằng mức tăng tỷ lệ dân số đơ thị thì Châu Á là khu vực cĩ tốc độ cao nhất, tiếp theo là Châu Mỹ La Tinh, Châu Phi và Châu Âu Đơng Nam Á là khu vực cĩ tốc độ đơ thị hĩa rất cao, với mức tăng bình quân giai đoạn 2000-2005 là 0,84%, trong đĩ Việt Nam đứng vị ở trí trung bình

1.2 Tình hình phát triển và định hướng qui hoạch tổng thể đơ thị Việt Nam

Theo số liệu của Tổng cục Thống kê thì từ năm 1975-2006 bình quân mỗi năm dân số đơ thị của nước ta tăng lên 1,18 triệu dân So với các nước trên thế giới, mật độ dân số đơ thị ở nước ta là ở mức cao và ngày một tăng Số lượng đơ thị tăng nhanh theo thời gian, hiện

nay cả nước đã có 718 đô thị, trong đó có 2 đô thị loại đặc biệt Theo định hướng quy hoạch tổng thể phát triển đô thị Việt Nam đến năm

2020 thì dân số đô thị sẽ khoảng 46 triệu, chiếm 45% dân số cả nước Diện tích đất đô thị sẽ là 4.600 km2, chiếm 1,4% diện tích đất tự nhiên

cả nước, bình quân 100 m2/người

1.3 Tổng quan về đô thị Hồ Chí Minh

Trước năm 1997 diện tích đất nội thành Tp.HCM là 143,2 km2

Do sự phát triển nhanh chóng của thành phố, chính phủ đã hai lần điều chỉnh địa giới nội thành và thành lập các quận mới, hiện nay diện tích các quận nội thành là 494 km2 So với năm 1979, năm 2004 dân

số nội thành tăng 1,91 lần tương ứng với mật độ dân số tăng 1,60 lần Mục tiêu chính phát triển kinh tế xã hội của Tp.HCM nhằm duy trì tốc độ tăng trưởng về kinh tế, phát triển kinh tế - xã hội; chỉnh trang, cải tạo nâng cấp đô thị cũ, phát triển nhanh các khu đô thị mới Để đáp ứng các mục tiêu này Chính phủ đã ban hành các quyết định về việc qui hoạch thành phố, cùng với nó là các đề án điều chỉnh qui hoạch và qui hoạch chi tiết của Thành phố

1.4 Tổng quan về lớp biên và các nghiên cứu về lớp biên đô thị 1.4.1 Khái niệm về lớp biên đô thị

Lớp biên hành tinh (Planetary Boundary Layer - PBL) là một bộ phận của tầng đối lưu, thể hiện những ảnh hưởng trực tiếp từ bề mặt trái đất và phản ứng lại những tác động từ bề mặt với thời gian khoảng từ một giờ hoặc nhỏ hơn Các tác động từ bề mặt ảnh hưởng tới PBL bao gồm lực ma sát, thông lượng nhiệt ẩm từ bề mặt, các phát thải nhiệt và các chất ô nhiễm

Theo đặc tính mặt đệm, PBL có 2 dạng là PBL cho khu vực đô thị (Urban Planetary Boundary Layer - UBL) và BPL cho khu vực nông thôn (Rural Planetary Boundary Layer - RBL)

1.4.2 Ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới các yếu tố khí tượng lớp biên

Ảnh hưởng của mặt đệm đô thị đến các yếu tố khí tượng lớp biên được thể hiện qua các thành phần như ma sát bề mặt, thông lượng

nhiệt ẩm từ bề mặt, v.v Do có sự liên hệ chặt chẽ giữa các yếu tố khí tượng nên khi một trong các yếu tố bị ảnh hưởng của mặt đệm sẽ dẫn theo sự thay đổi của các yếu tố khác Những ảnh hưởng rõ rệt nhất của mặt đệm đô thị đến các yếu tố khí tượng lớp biên là làm giảm tốc độ gió, gây nên gió hỗn loạn và làm tăng nhiệt độ trong lớp biên Sự phát triển đô thị đã làm cho các đặc tính của mặt đệm thay đổi, dẫn đến sự thay đổi của các yếu tố khí tượng trong lớp biên

1.4.3 Tổng quan các nghiên cứu về ảnh hưởng của sự phát triển

đô thị tới các yếu tố khí tượng lớp biên

Các nghiên cứu về lớp biên đô thị cũng như ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới khí quyển lớp biên được chia theo 2 hướng chủ yếu là phương pháp thống kê và mô hình số trị

- Phương pháp thống kê trong nghiên cứu về biến đổi khí hậu

do quá trình đô thị hóa

Các nghiên cứu về biến đổi khí hậu khu vực đô thị tập trung đánh giá mức độ biến đổi của các yếu tố khí hậu, xác định xu thế biến đổi khí hậu, tìm hiểu các nguyên nhân của biến đổi khí hậu theo các giai đoạn phát triển đô thị

Phương pháp thống kê trong nghiên cứu về biến đổi khí hậu do quá trình đô thị hóa được ứng dụng rộng rãi ở nhiều nước Tại Việt Nam hướng nghiên cứu này được quan tâm nhiều trong thập niên gần đây và được thể hiện qua các nghiên cứu của Lê Đình Quang, Dương Văn Khảm, v.v Tuy nhiên các kết quả nghiên cứu này không đi sâu nhằm tách biệt những tác động của quá trình đô thị hóa và biến đổi khí hậu toàn cầu đến biến đổi khí hậu khu vực đô thị

- Mô hình số trị trong nghiên cứu lớp biên đô thị

Các kết quả nghiên cứu trên thế giới về khí tượng lớp biên và môi trường đô thị được thể hiện qua việc xây dựng các mô hình như ENVI-met, FVM và nhiều mô hình khác Hướng nghiên cứu nhằm hoàn thiện các sơ đồ tham số hóa phục vụ nghiên cứu lớp biên là hướng được nhiều nhà khoa học quan tâm với kết quả được thể hiện trong nhiều báo cáo

Tại Việt Nam, việc ứng dụng và xây dựng mô hình số trị cho nghiên cứu lớp biên đô thị được chú ý đến nhiều trong thập niên gần đây với một số kết quả tiêu biểu được thể hiện trong báo cáo của Vũ Thanh Ca, Dương Hồng Sơn Tuy nhiên, các kết quả nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới các trường khí tượng trong lớp biên chưa được quan tâm xem xét

1.5 Những vấn đề tồn tại và đề xuất định hướng nghiên cứu cho luận án

1.5.1 Những vấn đề tồn tại trong nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới khí quyển lớp biên

Do có quá trình phát triển lâu dài nên các phương pháp thống kê

sử dụng trong nghiên cứu biến đổi khí hậu do phát triển và mở rộng

đô thị là khá hoàn thiện

Việc ứng dụng các mô hình thời tiết qui mô vừa trong nghiên cứu khí tượng lớp biên có nhược điểm là độ phân giải của mô hình không cao, việc tham số hóa mặt đệm thường không chi tiết, nhất là đối với mặt đệm là đô thị

Các mô hình lớp biên có ưu điểm là mô tả chi tiết các quá trình xảy ra trong lớp biên tuy nhiên các quá trình vật lý ở lớp phía trên không được quan tâm xem xét Các kết quả của dạng mô hình này chỉ phù hợp trong điều kiện trời ít mây

1.5.2 Đề xuất về hướng nghiên cứu cho luận án

Do khu vực nghiên cứu có địa hình tương đối bằng phẳng, cơ sở

dữ liệu là khá đầy đủ nên việc ứng dụng phương pháp thống kê trong nghiên cứu biến đổi khí hậu do phát triển và mở rộng đô thị là khả thi

Để ứng dụng mô hình số trị phục vụ mục tiêu nghiên cứu cần chọn lựa mô hình phù hợp và khắc phục các vấn đề còn tồn tại

Việc kết hợp giữa phương pháp thống kê và mô hình số trị trong

“Nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới khí quyển lớp

biên, thử nghiệm ở Tp.HCM” là hướng đi của đề tài luận án nhằm

hoàn chỉnh và bổ sung những vấn đề còn tồn tại nêu trên

Chương 2

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ PHÁT TRIỂN ĐÔ THỊ

TỚI CÁC YẾU TỐ KHÍ TƯỢNG LỚP BIÊN 2.1 Nội dung nghiên cứu

Trên cơ sở việc tổng quan các nghiên cứu, những vấn đề tồn tại và

đề xuất định hướng nghiên cứu cho luận án, các nội dung nghiên cứu chính của đề tài luận án bao gồm các nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thử nghiệm cho khu vực Tp.HCM và được trình bày dưới đây 2.2 Nghiên cứu lý thuyết

2.2.1 Tìm hiểu nguyên nhân biến đổi khí hậu khu vực đơ thị

So với khu vực xung quanh, khu vực đơ thị thường cĩ nhiệt độ cao hơn, lượng mưa lớn hơn, độ ẩm thấp hơn Những khác biệt này được tạo ra trong quá trình phát triển đơ thị và trở nên ngày càng rõ rệt khi qui mơ đơ thị đủ lớn

Sự biến đổi khí hậu khu vực đơ thị cĩ 2 nguyên nhân chính là chịu ảnh hưởng của xu thế biến đổi khí hậu tồn cầu và sự thay đổi mặt đệm trong quá trình đơ thị hĩa Ngồi 2 nguyên nhân trên, sự gia tăng lượng phát thải nhiệt từ các hoạt động cơng nghiệp, giao thơng và từ các hộ gia đình, v.v , trong khu vực đơ thị cũng gĩp phần gây nên sự biến đổi khí hậu Vai trị của thành phần này thường khơng lớn và chưa được xem xét trong luận án

2.2.2 Phương pháp thống kê trong nghiên cứu biến đổi khí hậu khu vực đơ thị

- Đánh giá biến đổi khí hậu khu vực đơ thị bằng phương pháp phân tích bản đồ

+ Xây dựng các bản đồ phân bố các yếu tố khí hậu Phân tích ảnh hưởng của mặt đệm đơ thị đến sự phân bố của các yếu tố khí hậu

+ Chồng lấp các bản đồ giữa các thời kỳ nhằm đánh giá ảnh hưởng của quá trình đơ thị hĩa đến sự thay đổi các đường phân bố

- Xác định xu thế biến đổi khí hậu do quá trình đô thị hóa và mối quan hệ với sự thay đổi sử dụng đất

Để phản ánh sự phát triển của đô thị qua các giai đoạn, phương pháp EMD (Empirical Mode Decomposition) được sử dụng trong việc xác định xu thế biến động khí hậu Phương pháp này được Huang xây dựng năm 1998-1999, cơ sở của phương pháp này là phân tích các dao động và loại bỏ các dao động có chu kỳ ngắn

Xu thế biến đổi khí hậu do quá trình đô thị hóa được xác định bằng chênh lệch giữa xu thế biến đổi khí hậu của khu vực đô thị với khu vực xung quanh Khu vực xung quanh được chọn lựa từ

105049’E-107026’E ; 9057’N-11035’ và được gọi tắt là KV1

Quan hệ giữa sự gia tăng nhiệt độ hoặc giảm độ ẩm tương đối (Y)

do quá trình đô thị hóa với diện tích đất xây dựng (S) được xây dựng theo hàm lũy thừa:

Trong đó a, et là các hệ số cần tìm, được xác định theo phương pháp bình phương tối thiểu Hàm này có ưu điểm là cho hệ số tương quan lớn nhất và khi S tiến tới 0 thì không có sự thay đổi nhiệt, ẩm 2.2.3 Phân tích, lựa chọn mô hình số trị phục vụ nghiên cứu

Để phù hợp với phạm vi nghiên cứu, mô hình khí tượng qui mô vừa sẽ được ứng dụng Nhằm lựa chọn một mô hình phù hợp, dưới đây sẽ phân tích hai mô hình tiêu biểu là mô hình thời tiết qui mô vừa MM5 và mô hình khí tượng qui mô vừa cho khu vực đô thị FVM

2.2.3.1 Giới thiệu mô hình MM5

Mô hình thời tiết qui mô vừa thế hệ thứ 5 (MM5) của Trung tâm Nghiên cứu Khí quyển Quốc gia Mỹ và Trường Đại học Tổng hợp Pennsylvania Mỹ là thế hệ mới trong số các mô hình nghiên cứu và

dự báo thời tiết Đây là mô hình có mã nguồn mở được ứng dụng rộng rãi trong dự báo thời tiết, nghiên cứu khí tượng lớp biên Phiên bản hiện tại của mô hình này là 3-7 (V3-7 MM5), so với các phiên bản trước phiên bản này được điều chỉnh, cải tiến trong kỹ thuật lồng

ghép nhiều mức; động lực học bất thuỷ tĩnh; đồng hoá số liệu bốn chiều; bổ sung các sơ đồ tham số hoá vật lý; kỹ thuật tính toán Chi tiết về cấu trúc và hệ phương trình của mô hình MM5 được trình bày trong luận án

2.2.3.2 Giới thiêu về mô hình khí tượng qui mô vừa cho khu vực đô thị FVM

Mô hình FVM (Finite volume model) được EPFL (Swiss Federal Ụnstitute of Technology in Lausanne) xây dựng và phát triển trong những năm gần đây Mô hình này đã được ứng dụng trong nghiên cứu khí tượng lớp biên cũng như phối hợp với các mô hình khác nhằm nghiên cứu lan truyền ô nhiễm trong không khí FVM là mô hình rối khép kín, mô hình này được xây dựng trên cơ sở kết nối giữa một mô hình qui mô vừa với một mô hình cho đô thị Chi tiết về mô hình FVM được trình bày trong phụ lục của luận án

2.2.3.3 Lựa chọn mô hình phục vụ nghiên cứu

So với mô hình MM5, việc tham số hóa lớp biên trong mô hình FVM được thực hiện chi tiết hơn Tuy nhiên các kết quả mô phỏng của mô hình này chỉ thực sự tốt khi trời trong sáng và sự chuyển pha của hơi nước là không đáng kể Mô hình MM5 tuy không có môđun

đô thị nhưng có đầy đủ các môđun để mô phỏng các quá trình thời tiết Về kỹ thuật tính, mô hình MM5 thể hiện nhiều ưu điểm hơn trong việc phân tích dữ liệu, sử dụng lưới lồng và sai phân

Thực chất về nội dung nghiên cứu của luận án là mô phỏng quá trình thời tiết trong lớp biên theo các kịch bản mặt đệm Căn cứ vào mục tiêu, nội dung, đối tượng nghiên cứu, đặc điểm thời tiết và kết quả đánh giá thực tế sử dụng các mô hình này tại Tp.HCM, việc chọn lựa mô hình MM5 phục vụ nghiên cứu là phù hợp

2.2.4 Các vấn đề đặt ra trong việc ứng dụng mô hình MM5 phục

vụ các nội dung nghiên cứu

Do là một mô hình thời tiết qui mô vừa nên việc tham số hóa mặt đệm cho khu vực đô thị là không chi tiết Có hai vấn đề liên quan đến

số liệu mặt đệm trong mô hình MM5 là:

- Trong MM5 chỉ phân loại 1 dạng đất cho đô thị, điều này không phù hợp do có sự khác biệt về mức độ sử dụng đất giữa các khu vực, độ cao tòa nhà, độ ẩm của nền đất, v.v

- Số liệu độ cao địa hình và sử dụng đất cho mô hình MM5 thường được lấy từ USGS (United States Geological Survey), độ chính xác của số liệu này cho khu vực nghiên cứu là không cao

Trong luận án các vấn đề này được giải quyết bằng việc thay thế

số liệu độ cao địa hình và sử dụng đất bằng các nguồn dữ liệu từ bản

đồ, ảnh vệ tinh và việc phân loại chi tiết các dạng mặt đệm trên khu vực đô thị Khi phân loại chi tiết các dạng mặt đệm trên khu vực đô thị cần thiết phải xây dựng cơ sở phân loại và phương pháp xác định các tham số mặt đệm tương ứng

Ngoài yêu cầu về tính chi tiết và độ chính xác của số liệu mặt đệm, kết quả mô phỏng từ mô hình còn phụ thuộc vào việc lựa chọn các miền tính và các sơ đồ tham số hóa

2.2.5 Xác định các tham số mặt đệm, miền tính và lựa chọn các sơ

đồ lớp biên

Việc phân loại chi tiết các dạng mặt đệm đô thị phụ thuộc vào từng khu vực, sau khi phân loại cần xác định các tham số mặt đệm tương ứng Trong nghiên cứu này có 2 sơ đồ chạy mô hình nhằm xác định các tham số mặt đệm, miền tính và lựa chọn các sơ đồ tham số hóa:

- Sơ đồ I: Xác định các miền tính, lựa chọn các sơ đồ tham số hóa

và hiệu chỉnh bước đầu các tham số mặt đệm dựa trên số liệu đo đạc của từng trạm quan trắc nhằm đảm bảo tính hợp lý của kết quả

mô phỏng theo thời gian

- Sơ đồ II: Hiệu chỉnh lại các tham số mặt đệm được xác định từ sơ

đồ I dựa trên số liệu thực đo của các trạm quan trắc và khảo sát nhằm đảm bảo tính hợp lý của kết quả mô phỏng theo không gian Việc xác định các tham số mặt đệm được thực hiện theo cách thử dần với giá trị ban đầu là giá trị mặc định trong MM5 Việc hiệu

chỉnh nhằm giảm đáng kể sai số trung bình, tăng hệ số tương quan giữa giá trị quan trắc và giá trị mô phỏng, làm cho giá trị mô phỏng tiến đến gần giá trị thực trên toàn miền tính

2.3 Nghiên cứu thử nghiệm cho Tp.HCM

2.3.1 Số liệu sử dụng trong phương pháp thống kê

Số liệu khí tượng của 12 trạm quan trắc trên khu vực nghiên cứu

và số liệu về tổng diện tích đất xây dựng của Tp.HCM từ năm

1977-2006

2.3.2 Thời gian chạy thử nghiệm nhằm xác định các tham số mặt đệm, miền tính và lựa chọn các sơ đồ lớp biên cho khu vực nghiên cứu

- Theo Sơ đồ I, thời gian tiến hành thử nghiệm là các tháng tiêu biểu cho các mùa là tháng 2, tháng 5, tháng 8 và tháng 10

- Theo sơ đồ II, thời gian tiến hành thử nghiệm là trong thời gian của 2 đợt khảo sát

2.3.3 Chỉnh sửa số liệu địa hình và sử dụng đất

2.3.3.1 Các lý do cần chỉnh sửa số liệu địa hình và sử dụng đất

Nhằm khắc phục các vấn đề được nêu trong mục 2.2.4 và đáp ứng các kịch bản chạy mô hình theo điều kiện mặt đệm hiện tại, mặt đệm sau khi cải tạo và mặt đệm ứng với qui hoạch đô thị năm 2020

2.3.3.2 Phân loại các dạng mặt đệm trên khu vực đô thị khu vực Tp.HCM

Các dạng lớp phủ bề mặt của đô thị Tp.HCM được chia làm 4 khu vực (hình 2.8) theo các đặc điểm về mật độ xây dựng, đường phố, độ cao trung bình của công trình, diện tích cây xanh và mặt nước như sau:

+ Khu vực 1: Có công trình xây dựng khá cao, mật độ xây dựng và đường phố là cao nhất

+ Khu vực 2: Có mật độ xây dựng và đường thấp hơn khu vực 1

+ Khu vực 3: Có mật độ xây dựng và đường phố ở mức thấp

+ Khu vực 4: Có độ cao công trình xây dựng, mật độ xây dựng và đường thấp nhất, diện tích cây xanh và mặt nước khá cao

106.60 106.65 106.70 106.75 106.80 106.85 10.70

10.75 10.80 10.85 10.90

Khu vùc 1 Khu vùc 2

Khu vùc 3

Khu vùc 4

Hình 2.8 Phân chia các khu vực đô thị

Có 4 kiểu, từ đô thị dạng 1 (D1) đến đô thị dạng 4 (D4) được phân chia trong luận án Căn cứ vào các khu vực và độ bao phủ thực vật trong các ô lưới (VegFrac), các dạng đô thị được phân chia theo qui định sau:

 Ở khu vực 1, khi VegFrac < 5% thì mặt đệm là D1

 Ở khu vực 2, khi VegFrac < 10% thì mặt đệm là D2

 Ở khu vực 3, khi VegFrac < 15% thì mặt đệm là D3

 Ở khu vực 4, khi VegFrac < 30% thì mặt đệm là D4

Với các giá trị còn lại của độ bao phủ thực vật, trong trường hợp phần diện tích cây xanh nhỏ hơn hoặc bằng 60% diện tích ô lưới, các dạng sử dụng đất cho các ô lưới này được qui định theo bảng 2.5

Bảng 2.5 Bảng phân loại các dạng đô thị VegFrac Khu vực1 Khu vực 2 Khu vực 3 Khu vực 4