Cây xanh có thể làm mát thành phố được không và bằng cách nào?

Một nghiên cứu tổng quát là cần thiết để xóa tan mọi hoài nghi và khai thác triệt để lợi ích của cây xanh.

Tại bất kỳ một thành phố nào trên thế giới, cây xanh được trồng với mục đích kiểm soát nhiệt độ và điều hòa không khí. Tuy nhiên, trong khi nhiều nhà khoa học đang hoài nghi tác dụng làm sạch không khí của cây xanh đô thị, một số khác tiếp tục đặt câu hỏi: Liệu chúng có thực sự làm mát thành phố?

Thí nghiệm đơn giản nhất để hoài nghi điều này là so sánh nhiệt độ trong không khí ở công viên với một đường phố gần đó.

Phương pháp này thường đi kèm với những kết quả đáng thất vọng. Trong nhiều trường hợp một công viên nhiều cây với tán lớn có nhiệt độ không khí ban ngày thấp hơn không quá 1^oC so với khu vực gần đó. Vào ban đêm thậm chí nhiệt độ có thể cao hơn.

Nhiệt độ không khí trong công viên thấp hơn không quá 1 độ C so với khu vực gần đó. (Ảnh: emmett anderson).

Để giải thích nghịch lý trong suy nghĩ này, chúng ta phải xem xét rõ ràng hơn về sự hoạt động của các dòng nhiệt trong thành phố. Thực sự cây xanh đã làm mát thành phố bằng các cách nào và chúng ta có thể đo lường được điều này hay không?

Làm mát bằng bóng râm

Về mặt lý thuyết, cây xanh có thể cung cấp khả năng làm mát bằng hai cách: cung cấp bóng râm và thông qua một quá trình thoát hơi nước. Chủ yếu chúng ta thường cảm nhận được lợi ích của cây xanh qua cách thứ nhất.

Như đã nói, nhiệt độ không khí trong công viên chỉ thấp hơn bên ngoài 1^oC, thật may mắn cảm giác của chúng ta không phụ thuộc nhiều vào điều đó. Chúng ta thấy mát hơn khi ngồi dưới một tán cây bởi cảm giác này là kết quả của việc bao nhiêu bức xạ chúng ta hấp thụ và lượng nhiệt chúng ta bị mất đi bởi môi trường xung quanh.

Nhiệt độ giảm đáng kể trên nền đất, dưới những tán cây.

Một tán cây hoạt động như một chiếc dù có thể ngăn cản 90% bức xạ mặt trời mà chúng ta hấp thụ. Bên cạnh đó, nó còn làm giảm nhiệt độ của khu vực nền đất mà chúng ta ngồi. Điều này giúp cơ thể nhanh chóng thoát nhiệt và hạ nhiệt độ sinh lý thực tế của chúng ta.

Cây cối cũng có thể làm mát các tòa nhà, đặc biệt khi chúng che chắn hướng đông và tây, tại các cửa sổ hoặc bức tường bên ngoài. Cả mô hình nghiên cứu và các điều tra thực tế ở Mỹ chỉ ra rằng bóng mát của cây có thể giảm chi phí điều hòa tại nhà riêng từ 20-30%.

Làm mát bằng cách thoát hơi nước

Cây xanh cũng được sử dụng để giải quyết vấn đề lớn hơn: hạ nhiệt độ của cả thành phố. Trong thời gian thời tiết nắng nóng, nhiệt độ không khí tại một thành phố có thể được báo cáo là cao hơn 7^oC so với vùng ngoại thành gần đó. Điều này diễn ra đặc biệt là vào những đêm oi bức.

Biểu đồ nhiệt độ của khu vực đô thị và vùng phụ cận.

Vấn đề lớn ở các thành phố là mặt đường nhựa. Chúng được làm màu đen và hấp thụ hầu như tất cả các bức xạ năng lượng cao đến từ mặt trời. Nhiệt độ mặt đường có thể đạt từ 40-60^oC vào buổi sáng. Lượng nhiệt này được lưu trữ và tỏa lại không khí khi đêm xuống. Bởi vậy, dẫu không có mặt trời, đêm thành phố vẫn trở thành một đảo nhiệt.

Cây xanh đô thị có thể chống lại một phần quá trình này bằng cách ngăn chặn các bước xạ xuống đường. Tuy nhiên, chúng phải tiêu thụ được năng lượng của mặt trời theo một cách khác: đó là quá trình bốc hơi nước.

Khi ánh nắng chiếu xuống tán cây, một mặt nó phải tiêu thụ nước để làm mát, mặt khác hơi nước thoát ra từ các tán lá chẳng khác nào quá trình chúng ta đổ mồ hôi và làm mát cho thành phố.

Đường nhựa sẽ biến thành phố thành đảo nhiệt.

Các hiệu ứng của sự thoát hơi nước có thể được định lượng theo hai cách. Cách thứ nhất là đo nhiệt độ ở lá cây để so sánh với nhiệt độ không khí. Chúng ta thường nhận được một kết quả thấp hơn từ 2-3^oC. Thật không may, con số này không đáng tin cậy bởi lá cây mát hơn ngay cả khi chúng không thoát nước nhờ cơ chế đối lưu.

Một phương pháp tốt hơn để tính toán hiệu quả làm mát của cây cối: đo lượng nước mà nó đang mất. Các nhà khoa học sẽ ước tính điều này từ dòng nhựa trên thân cây hoặc lượng nước thoát ra từ từng chiếc lá đơn lẻ.

Phương pháp này cho thấy tán cây có thể tiêu thụ 60% năng lượng bước xạ để bốc bay hơi nước. Tuy nhiên, có một nhược điểm: cây cối chỉ làm mát theo cách này khi nó phát triển tốt. Tùy từng loài cây có khả năng làm mát khác nhau và thoái hóa dần theo thời gian nếu chúng tăng trưởng kém đi do điều kiện đất.

Chưa từng có nghiên cứu tổng quát

Một nghiên cứu tổng quát là cần thiết để khai thác triệt để và hợp lý lợi ích của cây xanh.

Lý do để bất kỳ ai đặt nghi ngờ cho hiệu quả làm mát của cây xanh đô thị đó là hiện tại chưa hề có một nghiên cứu tổng quát nào đánh giá điều đó. Những thí nghiệm lẻ tẻ thậm chí còn diễn ra thiếu tính thống nhất và tin cậy như 2 phương pháp đo lường kể trên. Một nghiên cứu tổng quát đòi hỏi sự hợp tác của nhiều kỹ sư, nhà vật lý, sinh học và cả kiến trúc sư làm việc cùng nhau để xây dựng mô hình tính toán.

Trên hết, cây xanh phải được đặt vào một môi trường thành phố cụ thể và chi tiết để đánh giá sự tác động phức tạp của nó lên không khí và dòng nhiệt lưu thông trong thành phố. Những thí nghiệm cục bộ trước đây chưa thể thuyết phục những nhà khoa học khó tính.

Dĩ nhiên rằng nghiên cứu quy mô sẽ tiêu tốn rất nhiều nguồn lực. Tuy nhiên, nếu có thể hiểu được hết sự hiệu quả của cây xanh đô thị, chúng ta có thể khai thác triệt để hơn cách mà chúng đang làm mát thành phố và biến mọi khu phố thành một nơi đáng sống trong tương lai.