Luận văn thạc sĩ Quản lý tài nguyên và môi trường: Nghiên cứu đánh giá tác động của đảo nhiệt đô thị đến chất lượng không khí bằng phương pháp viễn thám

Nhiệm vụ: Ứng dụng viễn thám nắm bắt sự hình thành đảo nhiệt đô thị bề mặt và tác động của đảo nhiệt đến chất lượng không khí của phía Bắc Thành phố Hồ Chí Minh và đề xuất giải pháp giả

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

NGUYỄN THỊ TUYẾT MAI

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA ĐẢO NHIỆT ĐÔ THỊ ĐẾN CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ BẰNG

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS TRẦN THỊ VÂN

Cán bộ nhận xét 1: TS Lê Thị Kim Thoa

Cán bộ nhận xét 2: TS Lương Văn Việt

Luận văn thạc sĩ đã được bảo vệ tại trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 25 tháng 01 năm 2016

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm : 1 PGS.TS Lê Văn Trung

2 TS Lâm Đạo Nguyên 3 TS Lê Thị Kim Thoa 4 TS Lương Văn Việt 5 TS Nguyễn Văn Minh Mẫn Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa ( nếu có)

VÀ TÀI NGUYÊN

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: NGUYỄN THỊ TUYẾT MAI MSHV: 7140491

Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên và môi trường Mã số: 60850101

I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA ĐẢO

NHIỆT ĐÔ THỊ ĐẾN CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ BẰNG PHƯƠNG PHÁP VIỄN THÁM

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG 1 Nhiệm vụ: Ứng dụng viễn thám nắm bắt sự hình thành đảo nhiệt đô thị bề

mặt và tác động của đảo nhiệt đến chất lượng không khí của phía Bắc Thành phố Hồ Chí Minh và đề xuất giải pháp giảm thiểu tác động

lượng môi trường không khí đô thị

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: IV CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS TRẦN THỊ VÂN

TPHCM, ngày ….tháng……năm 2015

TRƯỞNG KHOA

Cô Trần Thị Vân người đã cung cấp cho tôi những tài liệu tham khảo bổ ích và trực tiếp hướng dẫn phương pháp cũng như nội dung của đề tài Cô luôn thường xuyên góp ý, đề xuất những ý tưởng cho đề tài luận văn của tôi

Tập thể lớp cao học quản lý môi trường 2014 và bạn Lê Thị Hồng Minh đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn

Trong quá trình thực hiện, mặc dù đã cố gắng hết sức để hoàn thiện luận văn, trao đổi và tiếp thu ý kiến đóng góp của Quý Thầy Cô và bạn bè, tham khảo nhiều tài liệu song cũng không thể tránh khỏi sai sót Tôi rất mong nhận được những thông tin đóng góp, phản hồi quý báu từ quý Thầy Cô

Tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành đến tất cả mọi người

Nguyễn Thị Tuyết Mai

TÓM TẮT

Đảo nhiệt đô thị và ô nhiễm không khí là những vấn đề môi trường đang được chú ý quan tâm hiện nay đặc biệt ở khu vực đô thị Mặc dù vấn đề này diễn ra ngày càng mạnh mẽ nhưng các biện pháp quản lý, ngăn ngừa và giảm thiểu tác động vẫn còn nhiều hạn chế Luận văn trình bày kết quả nghiên cứu ứng dụng ảnh vệ tinh khảo sát đảo nhiệt đô thị bề mặt từ các kênh hồng ngoại nhiệt theo khả năng phát xạ của bề mặt thực cho khu vực phía Bắc Thành Phố Hồ Chí Minh Thành phần ô nhiễm không khí được khảo sát cụ thể là thành phần bụi PM10 được chiết xuất từ các kênh phản xạ thông qua tính toán giá trị độ dày quang học sol khí (AOT) của ảnh Landsat Mối tương quan giữa nhiệt độ bề mặt và bụi PM10 được xem xét nhằm tìm mối quan hệ giữa chúng Kết quả nghiên cứu cho thấy, đối với phía Bắc thành phố Hồ Chí Minh, biến động nhiệt độ có xu hướng ngày càng tăng và mở rộng dần diện tích những vùng có nhiệt độ cao ra các vùng ngoại ô Trong giai đoạn 1995-2015, xu hướng hình thành đảo nhiệt đô thị bề mặt với 4 vị trí điển hình cho thấy sự khác biệt rõ ràng giữa nhiệt độ bề mặt của khu vực đô thị và khu vực nông thôn với mở rộng không gian đảo nhiệt năm 2015 gấp 4 lần so với năm 1995 Nhiệt độ bề mặt và phân bố nồng độ PM10 cao được phát hiện trên các điểm giao lộ và trục giao thông, khu công nghiệp và các khu vực có công trình xây dựng và thấp ở những nơi có mật độ cây xanh Dựa vào kết quả phân tích tương quan giữa nhiệt độ bề mặt và bụi PM10, vào năm 2015, cho thấy giữa chúng có mối tương quan chặt chẽ với nhau Từ đó, luận văn đã đề xuất các giải pháp thích hợp để giảm nhẹ sự hình thành đảo nhiệt đô thị bề mặt cho khu vực trong tình hình nóng ấm toàn cầu và cải thiện ô nhiễm không khí môi trường đô thị Kết quả nghiên cứu của luận văn có thể sử dụng để hỗ trợ công tác quy hoạch và quản lý môi trường đô thị trong xu hướng biến đổi khí hậu Đồng thời kết quả

ABSTRACT

Urban heat island and air pollution are the serious environmental problems that are being noticed in urban area Although this takes place more intensely, but the management, prevention and mitigation methods are still limited The thesis presents the results of research and application of remote sensing technology which is used for surveying urban heat island from the thermal infrared channels by capability of real surface emissivity for the northern of Ho Chi Minh city The composition of polluted air is PM10 dust extracted from reflective channels and calculated by aerosol optical thickness (AOT) of Landsat The correlation between temperature of surface and PM10 dust were observed to find out their relationship The results showed that temperature fluctuations tend to grow and extend the high – temperature zone toward the suburd From 1995 to 2015, the trend of urban heat island formation with four typical locations showed clear difference in surface temperature between urban and rural area with expanning heat island space is as 4 times in 2015 compared to 1995 The distribution of high PM10 concentrations and surface temperature were detected on intersection points and traffic route, industrial zones and constructed areas Based on the results of correlation analysis between temperature of surface and PM10 dust in 2015 showed that they had a relationship with each other Therefore, the thesis proposed appropriate measures to slightly mitigate urban heat island formation of surface for the city in global warming and polluted air in urban location The results of the thesis prefer to urban planning and environmental management in the trend of climate change nowadays On the other hand, the results also demonstrate the ability of using space technology to support environmental monitoring and climate change in cities

LỜI CAM ĐOAN -oOo -

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn trực tiếp của TS Trần Thị Vân Ngoại trừ những nội dung đã được trích dẫn, các số liệu, kết quả được trình bày trong luận văn này là hoàn toàn chính xác, trung thực và chưa từng được công bố trong các công trình nghiên cứu nào khác trước đây

Tôi xin lấy danh dự của bản thân để đảm bảo cho lời cam đoan này

Nguyễn Thị Tuyết Mai

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT viii

DANH MỤC BẢNG BIỂU ix

DANH MỤC HÌNH ẢNH x

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 3

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4

4 Nội dung nghiên cứu 5

5 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 7

VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 7

1.1 Đảo nhiệt đô thị và các tác động 8

1.1.1.Nguồn gốc phát sinh nhiệt 8

1.1.2.Đảo nhiệt đô thị 10

1.1.3.Tác động của đảo nhiệt đô thị 12

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐẢO NHIỆT ĐÔ THỊ VÀ CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ SỬ DỤNG ẢNH VỆ TINH 14

1.2.1.Nghiên cứu trên thế giới 14

1.2.2.Nghiên cứu ở Việt Nam 18

1.3 Tổng quan khu vực nghiên cứu 21

1.3.1.Vị trí địa lý 21

1.3.2.Đặc điểm địa hình 22

1.3.3.Khí hậu 23

1.3.4.Kinh tế xã hội 23

1.3.5.Tình hình phát triển đô thị hóa tại TPHCM 23

1.3.6.Hiện trạng môi trường không khí tại TPHCM 25

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26

2.1 CƠ SỞ KHOA HỌC 27

2.1.1.Cơ sở viễn thám 27

2.1.2.Bức xạ và nguyên lý 33

2.1.3.Cơ sở về sự hình thành đảo nhiệt đô thị 36

2.1.4.Cơ sở về độ dày quang học sol khí và ô nhiễm không khí 39

2.1.5.Mối quan hệ giữa đảo nhiệt và ô nhiễm không khí 40

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 42

2.2.1.Quy trình thực hiện nghiên cứu 45

2.2.2.Phương pháp xác định nhiệt độ bề mặt 47

2.2.2.4 Các bước tính toán độ phát xạ và nhiệt độ bề mặt trong luận văn 53

2.2.3.Phương pháp mô phỏng nồng độ PM10 54

2.2.4.Các phép hiệu chỉnh cần thiết trong tiền xử lý dữ liệu viễn thám 58

2.2.5.Đánh giá sai số kết quả xử lý dữ liệu viễn thám 60

2.3 DỮ LIỆU SỬ DỤNG 61

2.2.6.Ảnh vệ tinh 61

2.2.7.Các dữ liệu khác 62

CHƯƠNG 3: BIẾN ĐỘNG NHIỆT ĐỘ VÀ ĐẢO NHIỆT ĐÔ THỊ 63

3.1 Quy trình chiết xuất và cơ sở đánh giá nhiệt độ bề mặt 64

3.1.1.Quy trình chiết xuất nhiệt độ bề mặt 64

3.1.2.Tiền xử lý ảnh 64

3.1.1.Cơ sở đánh giá nhiệt độ bề mặt 66

3.2 Biến động nhiệt độ đô thị bề mặt khu vực phía Bắc thành phố Hồ Chí Minh giai đoạn 1995-2015 67

3.2.1.Phân bố nhiệt độ bề mặt 67

3.2.3.Đánh giá sai số kết quả xử lý ảnh nhiệt vệ tinh 72

3.2.4.Xu hướng nhiệt độ bề mặt giai đoạn 1995-2015 73

3.2.5.Diễn biến nhiệt độ biến đổi theo mùa trong năm 2015 76

3.3 Biến động đảo nhiệt đô thị bề mặt 79

3.3.1.Xu hướng biến động đảo nhiệt đô thị bề mặt 79

3.3.2.Hình thái đảo nhiệt đô thị bề mặt 83

CHƯƠNG 4: Ô NHIỄM BỤI VÀ MỐI QUAN HỆ VỚI ĐẢO NHIỆT ĐÔ THỊ BỀ MẶT TRÊN KHU VỰC ĐÔ THỊ 86

4.1 Quy trình xây dựng và cơ sở đánh giá bản đồ phân bố bụi PM10 87

4.1.1.Quy trình xây dựng bản đồ phân bố bụi PM10 87

4.1.2.Cơ sở đánh giá nồng độ PM10 88

4.2 Xây dựng bản độ phân bố không gian bụi PM10 khu vực đô thị thành phố Hồ Chí Minh 90

4.2.1.Chuẩn hóa tương đối ảnh 1995, 2005, 2015 theo ảnh 2003 90

4.2.2.Bản đồ phân bố nồng độ bụi khu vực đô thị thành phố Hồ Chí Minh 92

4.2.3.Phân tích xu thế môi trường bụi PM10 96

4.3 Tác động của đảo nhiệt đô thị bề mặt và tình hình ô nhiễm bụi PM10 trong khu vực nghiên cứu 101

4.3.1.Tác động của đảo nhiệt đô thị và PM10 101

4.3.2.Phân bố theo không gian giữa SUHI và PM10 102

4.3.3.Phân tích tương quan 105

CHƯƠNG 5: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM NHẸ TÁC ĐỘNG CỦA ĐẢO NHIỆT ĐÔ THỊ VÀ CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ 111

5.1 Chiến lược chung cho giảm thiểu tác động của đảo nhiệt đô thị bề mặt 112

5.2 Giải pháp giảm thiểu tác động của đảo nhiệt đô thị bề mặt và cải thiện chất lượng môi trường không khí 113

5.2.1 Tăng cường mở rộng mảng xanh đô thị 113

5.2.2 Quy hoạch và cấu trúc xây dựng đô thị 117

5.2.3 Hành lang thông gió 118

5.2.4 Tăng cường mở rộng mặt nước 119

5.2.5 Lợi ích chung của một số giải pháp 120

5.3 Giải pháp cho công tác quản lý môi trường 120

KẾT LUẬN 124

KIẾN NGHỊ 126

TÀI LIỆU THAM KHẢO 127

PHỤ LỤC 134

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT

AOT Độ dày quang học sol khí ( Aerosol Optical Thickness) AHI Đảo nhiệt khí quyển (Atmospherice Heat Island) AUHI Đảo nhiệt khí quyển đô thị (Atmospherice Urban Heat Island) BĐKH Biến đổi khí hậu

GPCs Điểm khống chế mặt đất KCN Khu công nghiệp

KCX Khu chế xuất LST Nhiệt độ bề mặt đất ( Land surface temperature) NDVI Chỉ số phân biệt thực vật chuẩn hóa ( Normalized Difference

Vegetation Index) NDWI Chỉ số phân biệt nước chuẩn hóa ( Normalized difference Water

Index) LST Nhiệt độ bề mặt SUHI Đảo nhiệt đô thị bề mặt ( Surface urban heat island) UHI Đảo nhiệt đô thị (Urban heat island)

TPHCM Thành phố Hồ Chí Minh

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Đặc trưng cơ bản của SUHI và AUHI 11

Bảng 2.1: Bảng dữ liệu ảnh thu nhận 62

Bảng 3.1 Số liệu và kết quả sai số tính nhiệt độ qua các thời điểm chụp ảnh 73

Bảng 3.2 Nhiệt độ bề mặt trung bình (oC) giai đoạn 1995-2015 73

Bảng 3.3 Nhiệt độ trung bình (oC) các quận huyện thuộc khu vực Bắc TPHCM 74

Bảng 3.4 Phần trăm diện tích (%) không gian tương ứng các khoảng chia nhiệt độ bề mặt trên 3 thời điểm chụp ảnh 75

Bảng 3.5 Nhiệt độ bề mặt trung bình (oC) năm 2015 76

Bảng 3.6 Diện tích không gian của SUHI (ha) 80

Bảng 4.1 Các thông số thống kê tính trên kênh Green ảnh 2005 và 2015 92

Bảng 4.2 Nồng độ PM10 tính và PM10 thực tế tại trạm đo năm 2005 Error! Bookmark not defined.Bảng 4.3 Vị trí một số điểm chú ý có giá trị nồng độ PM10 > 300 µg/m3 năm 2015 98

Bảng 4.4 Dữ liệu vùng ngẫu nhiên LST và PM10 của ảnh vệ tinh landsat ngày 01-2015 106

24-Bảng 4.5 Phân tích hồi quy tuyến tính giữa PM10 và LST 107

Bảng 4.6 Phân tích tương quan phi tuyến giữa LST và PM10 108

Bảng 5.1 Suất phản chiếu và độ phát xạ của các vật liệu mái nhà khác nhau 117

Bảng 5.2 So sánh các chiến lược giảm thiểu tác động của đảo nhiệt 120

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Nguồn sinh nhiệt bề mặt đô thị 8

Hình 1.2 : Mặt cắt đảo nhiệt đô thị 11

Hình 1.3 Khu vực nghiên cứu trong toàn TPHCM 22

Hình 1.4 Cơ cấu dân số Thành phố Hồ Chí Minh chia theo khu vực 24

Hình 2.1 : Các kênh được sử dụng trong viễn thám 28

Hình 2.2 Phổ điện từ thể hiện các kênh sử dụng trong các vùng hấp thụ của khí quyển của viễn thám quang học 31

Hình 2.3 Quy trình thực hiện nghiên cứu 46

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình chiết xuất nhiệt độ bề mặt trên ảnh vệ tinh 65

Hình 3.2 : Bản đồ độ phát xạ bề mặt trên 3 ảnh vệ tinh vào thời điểm chụp 68

Hình 3.3 Phân bố nhiệt độ bề mặt trên ảnh vệ tinh vào các thời điểm chụp 71

Hình 3.4 Phân bố nhiệt độ trên ảnh vệ tinh vào 3 thời điểm chụp năm 2015 77

Hình 3.5 Vị trí các SUHI điển hình khu vực Bắc TPHCM vào các thời điểm chụp ảnh 83

Hình 3.6 Mặt cắt LST trên các bề mặt đất khác nhau đi qua các quận/huyện trên ảnh vệ tinh ngày 24/01/2015 85

Hình 4.1 Sơ đồ quy trình tổng quát xây dựng bản đồ phân bố không gian nồng độ PM10 89

Hình 4.2 Đồ thị tương quan xác định các hệ số thực nghiệm dùng trong định chuẩn tương đối các ảnh vệ tinh 91

Hình 4.3 Bản đồ mô phỏng nồng độ PM10 khu vực nội thành TpHCM vào các thời điểm chụp 94

μg/m3 ngày 24/01/2015 96

Hình 4.5 Bản đồ mô phỏng nồng độ PM10 khu vực nội thành TpHCM vào các thời điểm chụp năm 2015 100

Hình 4.6 Phân bố không gian LST và mô phỏng PM10 tại các thời điểm chụp ảnh vệ tinh landsat 103

Hình 4.7 Một số vị trí minh LST cao và PM10 cao năm 2005 104

Hình 4.8 Vị trí lấy mẫu ngẫu nhiên trích LST và PM10 của ảnh vệ tinh landsat ngày 24-01- 2015 106

Hình 4.9 Đồ thị mối quan hệ giữa LST và PM10 trên các mô hình hồi quy 109

Hình 5.1 Mảng xanh đô thị trên đường Võ Văn Kiệt 116

Hình 5.2 Mô hình nhà vườn xếp ở Quận 2, TPHCM 116

MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết của đề tài

Biến đổi khí hậu (BĐKH) đã và đang diễn ra ngày càng nghiêm trọng Biểu hiện rõ nhất của nó là sự nóng lên của trái đất cùng với mật độ xuất hiện thường xuyên hơn và gay gắt hơn của các đợt nắng nóng với cường độ cao Sự gia tăng nhiệt độ kéo theo sự dâng của mực nước biển và sự xuất hiện nhiều hơn của bão, lũ lụt và hạn hán kéo dài Nguyên nhân là do các quá trình phát triển quá độ của con

-t là quá -trình đô -thị hóa Điều này đã làm cho các vấn đề của môi trường nhiệt đô thị cũng như chất lượng không khí ngày càng trở nên nghiêm trọng hơn và tác động xấu đến kinh tế, xã hội và đặc biệt là môi trường sống Mặc khác, do chính sự thay đổi này cùng với bức xạ mặt trời có thể làm thay đổi nồng độ các chất ô nhiễm không khí như bụi, O3, NOx, VOC, CO2, SO2… tác động xấu đến lên sức khỏe cộng đồng

Ở các thành phố, nơi tập trung đông dân cư do sự phát triển mạnh mẽ của quá trình đô thị hóa đã làm thay đổi đáng kể cảnh quan của khu vực Suy giảm lớp phủ thực vật, mở rộng không gian đất ở và các công trình công cộng, chuyển đổi đất canh tác và gia tăng bề mặt không thấm là một số nguyên nhân đặc trưng góp phần làm tăng nhiệt độ khu vực đô thị so với khu vực nông thôn Sự khác biệt nhiệt độ giữa hai khu vực này có thể dao động từ 3-6oC, có khi lên đến 11-12oC (Trần Thị Vân và nnk, 2011) Sự chênh lệch nhiệt độ này đã dẫn đến hiệu ứng “ Ốc đảo nhiệt đô thị” (UHI - Urban heat Island) Hiện tượng này xảy ra khi vào cùng thời điểm, nhiệt độ trung bình ở khu vực phát triển đô thị với nhiều công trình nhân tạo cao hơn ở khu vực công viên và nông thôn với môi trường tự nhiên xung quanh và gây nên hiện tượng bức xạ nhiệt bề mặt dị thường Về bản chất, các bề mặt không thấm (bê tông, đường nhựa, bãi đỗ xe…) thu nhận bức xạ mặt trời và chuyển đổi thành năng lượng nhiệt Một phần nhiệt này truyền qua lớp bề mặt không thấm và đi vào môi trường bên dưới lớp bề mặt, một phần phản xạ lại vào không khí bên trên dưới

dạng hiển nhiệt Bức xạ nhiệt bề mặt dị thường này sẽ lan truyền lên trên theo các dòng đối lưu tác động vào khí quyển, vừa đốt nóng lớp không khí bên trên vừa làm thay đổi điều kiện hoàn lưu khí quyển và tác động đến khí hậu khu vực, gây ra các kiểu thời tiết cực đoan và thay đổi thành phần các sol khí Vì vậy, nhiệt độ bề mặt là một tham số quan trọng trong việc đặc trưng hóa sự trao đổi năng lượng giữa bề mặt đất và khí quyển Đồng thời, nhiệt độ bề mặt đất là một biến quan trọng được sử dụng trong nhiều ứng dụng như biến đổi khí hậu, thủy văn, các nghiên cứu biến động môi trường nhiệt và tác động đến chất lượng không khí

Người ta cũng tìm thấy hiện tượng đảo nhiệt có liên quan đến ô nhiễm không khí Vì nhiệt độ cao trong thành phố, không khí nóng nhẹ cùng với khói bụi từ từ bay lên, không khí vùng ven lạnh và nặng thổi vào thành phố ở tầng thấp, khiến cho khói và bụi rất lâu tan Không khí nóng bốc lên cao trở thành không khí lạnh và nặng, từ từ trượt ra tứ phía, khi đến tầng thấp lại bị thổi vào thành phố, tạo ra một vòng tuần hoàn không khí bẩn trên bầu trời thành phố Nguồn không khí bẩn chủ yếu từ khí thải công nghiệp, các loại khói của các thiết bị thiêu đốt và khói xả xe cộ, bụi từ các công trình xây dựng Các thành phần này sẽ hòa trộn lẫn vào nhau và lẩn quẩn bên trên bầu trời thành phố Chúng cũng chính là nguyên nhân góp phần gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe cộng đồng hiện nay Đảo nhiệt có thể mở rộng phạm vi ảnh hưởng trong điều kiện thời tiết cực nóng và rõ rệt vào mùa hè Nhiệt độ tăng sẽ làm tăng nhu cầu sử dụng các thiết bị làm mát (quạt, máy lạnh…), từ đó thải ra môi trường nhiều khí độc gây hại Nếu nhiệt độ không khí tăng cao đáng kể và khí hậu biến đổi đột ngột trong mùa nóng thì dễ dàng tăng tỉ lệ bệnh tật và tử vong

Trong những năm gần đây, ở nước ta nhiệt độ môi trường đô thị ngày càng tăng cao, thường xuyên có những ngày nhiệt độ trên 35oC, có khi đỉnh điểm đạt tới 38-39oC Là một trong 10 thành phố ở Việt Nam bị ảnh hưởng nhiều nhất do mực nước biển dâng (Carew-Reid & Jeremy, 2007) và có chỉ số dễ tổn thương do ảnh hưởng của BĐKH là 6/10, bị ảnh hưởng của mực nước biển dâng là 10/10, thành phố Hồ Chí Minh (TPHCM) hiện nay cũng phải đang đối mặt với nhiều thách thức do BĐKH nhất là tình trạng nắng nóng và mưa trái mùa Nó đã gây thiệt hại không

ít đến môi trường sống cũng như tác động sức khỏe cộng đồng Sự gia tăng dân số và phát triển kinh tế - xã hội dẫn đến giao thông tăng nhanh, đồng thời các nhà cao tầng cũng được xây dựng nhiều hơn Mật độ xây dựng càng cao, nhiệt độ bức xạ bề mặt càng cao Trong khi đó, lớp phủ bề mặt thực vật, diện tích và mật độ cây xanh của thành phố ngày càng thu hẹp dần Sự cân bằng trạng thái tự nhiên đang bị phá vỡ Điều này tác động mạnh mẽ đến sự biến đổi vi khí hậu do sự tăng lên của nhiệt độ đô thị so với các vùng phụ cận, hình thành “ Ốc đảo nhiệt đô thị” và hiện tượng sóng nhiệt ngày càng thường xuyên hơn Thực tế, biến đổi khí hậu trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh biểu hiện qua tình trạng nắng nóng và mưa trái mùa đã gây thiệt hại không ít đến môi trường sống cũng như tác động sức khỏe khu dân cư

Vậy, liệu chúng ta có khả năng dự đoán cường độ mạnh yếu của đảo nhiệt nhiệt đô thị? Hiện tượng đảo nhiệt đô thị có tác động như thế nào đến chất lượng không khí? Để có thể hiểu được vấn đề này, môi trường nhiệt đô thị và hiện tượng đảo nhiệt trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh cần thiết phải được nghiên cứu cẩn thận và phân tích chính xác các đặc tính về nó, từ đó đánh giá tác động của đảo nhiệt đến chất lượng môi trường không khí xung quanh Đồng thời cũng sẽ có những cảnh báo và các giải pháp thích ứng trong điều kiện thời tiết biến đổi xấu như hiện nay

Xuất phát từ những lý do nêu trên, đề tài “Nghiên cứu đánh giá tác động

của đảo nhiệt đô thị đến chất lượng không khí bằng phương pháp viễn thám”

được thực hiện Kết quả của nghiên cứu sẽ là cơ sở cho việc hoạch định chính sách giảm thiểu tác động của đảo nhiệt và cải thiện chất lượng không khí ở TPHCM

2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu đặc trưng đảo nhiệt đô thị và chất lượng không khí giai đoạn 1995-2015 trên cơ sở ứng dụng viễn thám, qua đó xem xét tác động và xác định mối tương quan giữa sự thay đổi nhiệt độ bề mặt và chất lượng không khí của khu vực phía Bắc TPHCM, góp phần phục vụ công tác quy hoạch và quản lý môi trường đô

thị bền vững

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu:

(1) Đảo nhiệt đô thị thông qua chỉ tiêu nhiệt độ được trích xuất từ ảnh vệ tinh có kênh nhiệt với độ phân giải trung bình 60-120m ( ảnh Landsat)

(2) Thành phần bụi PM10, một trong các chỉ tiêu dùng đánh giá chất lượng không khí, được trích xuất từ ảnh vệ tinh Landsat

Phạm vi nghiên cứu:

Khu vực nghiên cứu là phía Bắc TPHCM (không kể đến Huyện Nhà Bè và Huyện Cần Giờ), nơi đây có đặc điểm địa hình và cảnh quan phong phú, bên cạnh sự phát triển đô thị tăng tốc trong vài thập niên gần đây khiến cho môi trường nhiệt độ tại đây rất đa dạng, có khác biệt rõ nét giữa khu vực nội thành và vùng ven Đồng thời, các hoạt động nhân sinh từ quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa cũng khiến cho môi trường không khí có nhiều biến đổi

Thời gian nghiên cứu: nghiên cứu trong giai đoạn 1995-2015 ( theo thời gian

có ảnh vệ tinh tốt nhất)

Giới hạn của nghiên cứu:

(1) Đảo nhiệt đô thị là quá trình diễn ra kể cả ngày lẫn đêm, xảy ra trên diện rộng, gồm đảo nhiệt đô thị bề mặt và đảo nhiệt đô thị không khí (đảo nhiệt khí quyển) Tuy nhiên, luận văn chỉ xem xét đến các thông tin trực tiếp từ ảnh vệ tinh tài nguyên trích xuất dữ liệu nhiệt độ bề mặt để đánh

giá đảo nhiệt đô thị bề mặt vào ban ngày (dựa vào thời gian có ảnh vệ

tinh) (2) Để đánh giá chất lượng không khí có nhiều chỉ tiêu được quy định như

trong Quy chuẩn QCVN 05 : 2013/BTNMT Tuy nhiên, do thời gian thực

hiện luận văn quá ngắn, nên học viên chỉ xem xét đơn cử cho chỉ tiêu bụi

PM10

(3) Đồng thời, luận văn cũng đã kế thừa kết quả nghiên cứu của giáo viên hướng dẫn (Trần Thị Vân và nhóm nghiên cứu, 2014) về mô phỏng phân

bố nồng độ PM10 từ kênh Green của ảnh Landsat, là kênh hấp thụ sol khí cao nhất và phương trình hồi quy giữa PM10 và AOT vào năm 2003 để tiến hành phân tích ảnh vệ tinh cho các giai đoạn sau Công trình đã được công bố trên tạp chí chuyên ngành vào năm 2014 và học viên được phép sử dụng

4 Nội dung nghiên cứu

(1) Tổng quan các vấn đề nghiên cứu liên quan đến tình hình biến động nhiệt độ và chất lượng không khí đô thị và cơ sở khoa học về kỹ thuật viễn thám ứng dụng trong khảo sát hiệu ứng đảo nhiệt

(2) Đánh giá biến động đảo nhiệt đô thị theo không gian và thời gian giai đoạn 1995-2015

(3) Phân tích, đánh giá chất lượng không khí đô thị theo thành phần bụi PM10 ở TPHCM

(4) Xác định mối quan hệ và tìm tương quan giữa các biến về nhiệt và PM10 (5) Đề xuất giải pháp giảm nhẹ tác động của đảo nhiệt đô thị và cải thiện

chất lượng môi trường không khí đô thị

5 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn Ý nghĩa khoa học

Hiện nay, biến động nhiệt độ ngày càng diễn ra mạnh mẽ và tác động đến chất lượng không khí ngày càng rõ ràng Tuy nhiên những nghiên cứu về biến đổi nhiệt độ đô thị tác động đến chất lượng không khí ở Việt Nam vẫn chưa được thực hiện, đặc biệt trong lĩnh vực áp dụng công nghệ viễn thám Trong khi đó, các trạm quan trắc mặt đất từ trạm khí tượng còn hạn chế do mật độ phân bố trạm khá thưa thớt, mỗi tỉnh thành chỉ có từ 1-2 trạm Chúng chỉ phản ánh điều kiện nhiệt của khu vực cục bộ xung quanh trạm đo Bên cạnh đó, các trạm quan trắc tự động chất lượng không khí cũng là vấn đề, do kinh phí lắp đặt cao và công tác bảo trì cũng không được chú ý Đo đạc mặt đất các chỉ tiêu môi trường không khí cũng chỉ thực hiện bằng sức người, không thường xuyên và chỉ cũng vài điểm đo rời rạc, thưa

mỏng Dữ liệu viễn thám có độ phân giải không gian cao hơn và phần phủ mặt đất lớn hơn, đồng thời cho phép thu nhận thông tin bề mặt trái đất ngay cả những vùng con người không thể đến được Vì vậy việc ứng dụng kỹ thuật viễn thám trong đánh giá môi trường nhiệt và chất lượng không khí là một hướng tiếp cận khả thi, với các cơ sở khoa học đã được đánh giá trên toàn thế giới

Kết quả nghiên cứu của luận văn sẽ đóng góp một phần cơ sở khoa học cho việc minh chứng mối tương quan giữa đảo nhiệt đô thị và chất lượng môi trường không khí trên địa bàn TPHCM, đồng thời cũng minh chứng cho khả năng ứng dụng công nghệ viễn thám trong giám sát môi trường với điều kiện biến đổi khí hậu hiện nay

Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả của luận văn sẽ cung cấp bức tranh tổng thể về xu hướng biến động nhiệt độ đô thị và tác động của nó đến chất lượng môi trường không khí cho khu vực phía bắc TPHCM Từ đó giúp các nhà quản lý môi trường, nhà quy hoạch đô thị có những định hướng đúng đắn trong quy hoạch xây dụng đô thị bền vững trong xu thế nóng ấm lên toàn cầu như hiện nay

Cung cấp cơ sở dữ liệu, bản đồ nhiệt, bản đồ mô phỏng thành phần bụi PM10 để làm tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu môi trường nhiệt đô thị và tác động đến chất lượng không khí cho thành phố Hồ Chí Minh và các thành phố khác cả nước

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Đảo nhiệt đô thị và các tác động 1.1.1 Nguồn gốc phát sinh nhiệt

Có rất nhiều cơ sở về sự hình thành và phát sinh nhiệt trong vùng đô thị và lân cận của nó góp phần vào sự hình thành UHI Hình 1.1 cho thấy các nguồn dự trữ năng lượng bề mặt đô thị phát sinh nhiệt Năng lượng mặt trời chiếu đến khu vực đô thị sẽ là một phương trình định lượng dòng năng lượng vào và ra Căn bằng năng lượng của vùng đô thị và vùng nông thôn xung quanh sẽ khác nhau do sự khác biệt về độ che phủ đất, đặc trưng bề mặt và mức độ của hoạt động của con người Những khác biệt đó có thể ảnh hưởng đến sự sản sinh và lan truyền nhiệt mà có thể dẫn đến sự khác biệt về nhiệt độ bề mặt và nhiệt độ không khí ở khu vực thành thị so với nông thôn (EPA, 2008a) Các yếu tố khác nhau đó là:

Hình 1.1: Nguồn sinh nhiệt bề mặt đô thị

(Nguồn: David Sailor, 2007)

(1) Bức xạ sóng ngắn: gồm tia cực tím (UV), ánh sáng nhìn thấy, và bức xạ hồng

ngoại gần từ mặt trời chiếu đến mặt đất Năng lượng này là động lực chính sinh ra nhiệt Bề mặt đô thị có tính chất hấp thụ, lưu trữ và phản xạ rất ít bức xạ trở lại khí quyển so với thảm thực vật và bề mặt bao phủ tự nhiên Điều này làm tăng nhiệt độ khu vực

(2) Lưu trữ nhiệt: sự lưu trữ nhiệt tăng ở các thành phố một phần do cấu trúc bề

mặt đô thị có sự phản xạ mặt trời thấp hơn so với bề mặt tự nhiên ở nông thôn Nhưng sự lưu trữ nhiệt cũng bị ảnh hưởng bởi các tính chất nhiệt của vật liệu xây dựng và cấu trúc hình học đô thị Cấu trúc hình học đô thị có thể là nguyên nhân gây ra bức xạ sóng ngắn, đặc biệt là trong các hẻm đô thị, chúng bị phản chiếu trên các bề mặt tòa nhà cao tầng xung quanh và tiếp tục được hấp thụ thay vì thoát ra khí quyển

(3) Bức xạ sóng dài (hồng ngoại): các tòa nhà hoặc các đối tượng khác hấp thụ

bức xạ sóng ngắn chiếu đến, chúng có khả năng tái tỏa năng lượng trở lại dưới dạng năng lượng sóng dài hoặc nhiệt Trong khi đó, cấu trúc hình học đô thị có thể cản trở giải phóng bức xạ sóng dài, bức xạ hồng ngoại vào khí quyển Đặc biệt vào ban đêm, do cơ sở hạ tầng dày đặc ở một số khu vực phát triển, khu vực đô thị, khu dân cư…các khu vực này không dễ dàng giải phóng bức xạ sóng dài để làm mát, và nhiệt bị mắc kẹt trong các cấu trúc này góp phần làm tăng nhiệt

(4) Nhiệt ẩn: là nhiệt sinh ra để làm mát Độ ẩm bề mặt trái đất có được thông qua

sự bay hơi nước của thực vật và đất ẩm Bốc hơi nước là quá trình bức xạ được sử dụng bởi thực vật, đất và nước để biến đổi nước thành hơi nước Việc sử dụng năng lượng này trong quá trình bốc hơi nước làm giảm năng lượng mặt trời chiếu đến và giảm bức xạ mặt đất Khu vực đô thị có xu hướng bốc hơi nước ít hơn khu vực có cảnh quan thiên nhiên do cấu trúc và vật liệu xây dựng đặc trưng của đô thị Hơi ẩm này giảm dẫn đến khô, cộng với cơ sở hạ tầng đô thị không thấm nước dẫn đến nhiệt độ bề mặt cao, góp phần nhiệt độ không khí cao hơn

(5) Nhiệt hiện: nhiệt sinh ra do sự khác biệt giữa nhiệt độ không khí và nhiệt độ bề

mặt Nhiệt độ bề mặt đô thị cao hơn nhiệt độ không khí, lượng nhiệt này được truyền lên trên thông qua tầng đối lưu góp phần cân bằng năng lượng đô thị và làm tăng nhiệt độ không khí

(6) Nhiệt do con người: là nhiệt sinh ra do hoạt động của con người như xe ô tô,

máy điều hòa, thiết bị công nghiệp, hoạt động sản xuất và một số nguồn nhân

tạo khác đóng góp làm tăng nhiệt độ đô thị Nhiệt do con người sinh ra ở khu vực đô thị sẽ cao hơn khu vực nông thôn do mật độ dân số và hoạt động sản xuất cao hơn Điều này góp phần vào sự hình thành sự chênh lệch nhiệt độ đáng kể giữa hai khu vực này

Nhiệt góp phần vào sự hình thành UHI là nhiệt tổng hợp của các yếu tố trên Trong đó, nhiệt được sinh ra từ sự lưu trữ nhiệt từ vật liệu xây dựng và cấu trúc hình học đô thị cũng như nhiệt sinh ra từ hoạt động của con người có ảnh hưởng lớn nhất đến sự khác biệt về nhiệt độ bề mặt và nhiệt độ không khí ở khu vực thành thị so với nông thôn

1.1.2 Đảo nhiệt đô thị

Cụm từ “ Ốc đảo nhiệt đô thị”, gọi tắt là “Đảo nhiệt đô thị”, từ lâu đã được nghiên cứu và tìm thấy ở hầu hết các thành phố trên khắp thế giới Các tài liệu đầu tiên về đảo nhiệt đô thị được ghi lại vào năm 1818 trong nghiên cứu của Luke Howard về khí hậu ở Luân Đôn Kết quả của nghiên cứu cho thấy nhiệt độ khu vực đô thị nóng hơn đáng kể so với nhiệt độ khu vực nông thôn (Howard, 1833) Nhiều nghiên cứu điển hình sau đó đã mô tả sự phân bố nhiệt độ theo không gian của Oke (Oke, 1982) và thời gian như Emilien Renou đã thực hiện những khám phá tương tự ở Paris trong suốt nửa sau thế kỷ 19 (Renou, 1855) và Wilhelm Schmidt cũng đã tìm thấy những điều kiện này trong nửa đầu thế kỷ 20 (Schmidt, 1927) Ngày nay, UHI được xem là một trong những vấn đề lớn trong thế kỷ 21 đặt ra cho con người những thách thức mới như là kết quả của quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa đất nước

Hiện tượng “đảo nhiệt đô thị” được định nghĩa là hiện tượng mà tại cùng thời điểm, nhiệt độ trung bình ở khu vực phát triển đô thị với nhiều công trình nhân tạo cao hơn ở khu vực công viên và nông thôn với môi trường tự nhiên xung quanh (EPA,2008a) Hiện tượng tăng nhiệt độ cục bộ này tạo nên một khu vực trung tâm như một “ốc đảo” có nhiệt độ cao hơn các nơi khác nên được gọi là “đảo nhiệt đô thị”

Hình 1.2 : Mặt cắt đảo nhiệt đô thị

(Nguồn: US EPA, 2008a)

Hai dạng đảo nhiệt đô thị phổ biến nhất là đảo nhiệt bề mặt (surface UHI - SUHI) và đảo nhiệt không khí (atmospherice UHI - AUHI) Hai dạng đảo nhiệt này

khác nhau về cơ chế, cách quan trắc, tác động và từ đó kéo theo sự khác biệt về giải pháp giảm thiểu

Bảng 1.1 Đặc trưng cơ bản của SUHI và AUHI

Thời gian -Xảy ra cả ngày lẫn đêm;

-Cường độ mạnh nhất vào ban ngày và trong mùa hè

- Ít xảy ra vào ban ngày; - Tăng mạnh vào ban đêm, trước bình minh và mùa đông Cường độ -Biến thiên theo không gian và thời

gian

-Ít biến thiên Phương pháp

xác đinh

-Đo lường gián tiếp bằng công nghệ viễn thám

-Đo lường trực tiếp bằng các trạm đo thời tiết cố định Phương tiện mô

Đảo nhiệt bề mặt là hiện tượng xảy ra vào ban ngày với ánh nắng mặt trời

làm nóng các bề mặt không được che phủ như mái nhà, tường, lề đường ở khu vực trung tâm đô thị, nhiệt độ có thể từ 27oC- 50oC cao hơn nhiệt độ không khí Trong khi đó, khu vực nông thôn và công viên do có nhiều bóng râm nên nhiệt độ các bề mặt có thể gần với nhiệt độ không khí Hiện tượng đảo nhiệt đô thị bề mặt diễn ra cả ngày và đêm, thay đổi theo mùa do sự thay đổ cường độ ánh sáng mặt trời cũng như độ che phủ bề mặt và thời tiết nhưng mạnh nhất vào ban ngày đặc biệt vào mùa hè với cường độ ánh sáng mặt trời mạnh (Oke, 1982)

Đảo nhiệt không khí là hiện tượng mà không khí ở khu vực trung tâm đô thị

ấm hơn không khí ở vùng ngoại ô Ngoài ra, theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ - Environmental Protection Agency (EPA) đã chia đảo nhiệt không khí thành hai loại:

- Đảo nhiệt đô thị dưới tầng tán: xảy ra tại tầng không khí thấp, nơi con

người sinh sống, có thể tính từ mặt đất đến các mái nhà hoặc đỉnh cây

- Đảo nhiệt đô thị biên: bắt đầu tính từ mái nhà hoặc đỉnh cây lên vùng khí

quyển bên trên, khoảng 1,5km

Nhiệt độ bề mặt ảnh hưởng gián tiếp nhưng đóng vai trò quan trọng đối với nhiệt độ không khí, đặc biệt dưới tầng tán (vùng gần nhất với bề mặt) Công viên, các khu vực có thảm thực vật thường có nhiệt độ bề mặt mát hơn góp phần làm cho nhiệt độ không khí lạnh hơn Cấu trúc xây dựng dày đặc thường dẫn đến nhiệt độ không khí ấm hơn Nhiệt độ không khí thường ít biến đổi hơn nhiệt độ bề mặt do sự hòa trộn không khí trong khí quyển và ảnh hưởng của điều kiện khí tượng (Oke, 1982)

1.1.3 Tác động của đảo nhiệt đô thị

Bên cạnh một số tác động tích cực như kéo dài mùa màng cho cây phát triển, vào mùa đông UHI giúp cộng đồng có thể hưởng lợi từ việc làm ấm bầu không khí, làm giảm nhu cầu năng lượng dùng cho sưởi ấm, v.v… phần lớn trong số đó là tác động tiêu cực và những tác động này ảnh hưởng đến con người theo nhiều cách

khác nhau Nhiệt độ cao từ UHI, đặc biệt trong mùa hè có thể ảnh hưởng đến môi trường và chất lượng cuộc sống do tăng nhu cầu sử dụng điện, năng lượng cho thiết bị làm mát Vì vậy làm tăng cao phát thải khí thải độc hại và gây ra ô nhiễm không khí Nhiệt độ tăng cao vào ban ngày, giảm làm mát vào ban đêm, cộng với mức ô nhiễm không khí cao trong hiệu ứng UHI, gây ra thời tiết cực đoan Điều này có thể ảnh hưởng đến sức khỏe của con người do gây ra sự khó chịu cũng như khó khăn về hô hấp, chuột rút do nhiệt, đột quỵ không gây tử vong hoặc thậm chí gây ra tử vong liên quan đến nhiệt và tạo ra các gắng nặng về y tế

Đảo nhiệt ảnh hưởng đến biến đổi khí hậu do sự gia tăng ô nhiễm không khí và phát thải khí hiệu ứng nhà kính Đảo nhiệt cũng ảnh hưởng đến sự lan truyền âm thanh, không chỉ làm tăng nhiệt độ không khí mà còn làm thay đổi hình dạng dị biệt về nhiệt (các thông số nhiệt độ theo chiều dọc) Sự thay đổi dị biệt về nhiệt dẫn đến thay đổi khúc xạ lan truyền âm thanh Trong một vài trường hợp nó có thể ảnh hưởng đến những khu vực cản tiếng ồn và nhanh chóng thay đổi sự phân bố ô nhiễm tiếng ồn ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất và sức khỏe cộng đồng (EPA, The Encyclopedia of Earth, 2012)

Đảo nhiệt sẽ làm tăng nhu cầu sử dụng nước và làm suy giảm chất lượng nước Vào mùa hè khi xảy ra UHI thì nhu cầu làm mát sẽ tăng cao Bên cạnh việc sử dụng năng lượng từ thiết bị làm mát, việc sử dụng nguồn nước để làm mát cũng như nhu cầu sinh hoạt cũng tăng cao, gây ra sự thiếu hụt về nguồn nước Nhiệt độ nước tăng làm ảnh hưởng đến khía cạnh đời sống thủy sinh đặc biệt là sự trao đổi chất và sinh sản của nhiều loài thủy sinh dưới nước

Hiện nay khoảng một nửa dân số sống ở các khu vực đô thị Trong tương gần tỷ lệ này sẽ tăng gần 70% dân số sống ở đô thị vào năm 2030, nó là kết quả của sự di dân từ nông thôn ra thành thị Qua đó, các tòa nhà, các công trình và nhu cầu sử dụng năng lượng đáp ứng lại cho cuộc sống tiện nghi thoải mái cũng ngày một tăng Điều này tạo ra nhiều mối quan tâm ngày càng lớn trước những tác động tiêu cực mà nó gây ra Tác động của sự gia tăng nhiệt độ, sự chênh lệch nhiệt độ của một

khu vực ấm hơn so với khu vực xung quanh, tác động của UHI đến chất lượng cuộc sống của người dân

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐẢO NHIỆT ĐÔ THỊ VÀ CHẤT LƯỢNG

KHÔNG KHÍ SỬ DỤNG ẢNH VỆ TINH

Công nghệ viễn thám đã và đang được áp dụng rộng rãi trên thế giới trong công tác quản lý giám sát tài nguyên và môi trường Đặc biệt viễn thám nhiệt đã góp phần quan trọng trong việc hỗ trợ công tác quản lý nhiệt độ đô thị dưới ảnh hưởng của BĐKH Trong khi đó ở nước ta, việc áp dụng rộng rãi công nghệ viễn thám trong giám sát UHI và bản đồ hóa tác động vùng đảo nhiệt vẫn chưa được

quan tâm đúng mức và chỉ dừng lại ở công tác nghiên cứu và học tập 1.2.1 Nghiên cứu trên thế giới

Giám sát nhiệt độ bề mặt đất ( LST - Land surface temperature) có tầm quan trọng hàng đầu trong nghiên cứu UHI LST có mối liên hệ trực tiếp với bức xạ bề mặt và trao đổi năng lượng, bản chất khí hậu và hoạt động của con người (Weng, 2009) Trước khi công nghệ viễn thám ra đời, UHIs được nghiên cứu bởi các quan sát trên mặt đất từ các trạm quan trắc hoặc các nhiệt kế gắn trên xe (Voogt & Oke, 2003) Với sự ra đời của vệ tinh và máy bay, viễn thám hồng ngoại nhiệt đã cung cấp những phát triển mới cho việc nghiên cứu UHIs

UHIs được nghiên cứu đầu tiên bằng dữ liệu viễn thám trong nghiên cứu của Rao vào năm 1972 Sau đó, nhiều nghiên cứu khác nhau được thực hiện bằng quan sát từ xa về UHIs Những nghiên cứu này có thể phân loại thành 3 chủ điểm chính (Voogt & Oke, 2003):

 Chủ điểm 1: tập trung vào những nghiên cứu đã sử dụng viễn thám

nhiệt để đánh giá cấu trúc không gian của mô hình nhiệt đô thị và quan hệ của chúng với các đặc trưng bề mặt đô thị Một số cảm biến vệ tinh được phát triển để trích LST từ không gian như là Landsat TM/ETM+, ASTER, AVHRR và MODIS Một số nghiên cứu đầu tiên được thực hiện để đánh giá mô hình không gian của UHIs bằng việc trích LST và xem xét mối liên hệ của

chúng các đặc trưng của độ che phủ đất và sử dụng đất (Lougeay, Brazel, & A.& Hubble, 1996) Những điều tra sâu hơn cho thấy biến đổi khí hậu về nhiệt độ đô thị có liên quan đến đặc trưng bề mặt, chẳng hạn như là NDVI (Lo, Quattrochi, A., & Luvall, 1997) Weng et al (2004) đã đánh giá mối quan hệ giữa LST và thực vật phát triển tại khu vực đô thị trên những phạm vi khác nhau và chỉ ra tầm quan trọng của các mức độ và mô hình tác động trong khi đánh giá mối quan hệ của chúng Những phân tích sau đó tìm ra nguồn gốc sinh ra UHIs có liên quan đến hình dạng bề mặt và tính chất nhiệt bề mặt (Voogt & Oke, 2003)

 Chủ điểm 2: tập trung vào những nghiên cứu về sự cân bằng năng

lượng bề mặt đô thị Mô hình khí hậu đô thị và và quan sát viễn thám được kết hợp để nghiên cứu những sự cân bằng này Một đánh giá toàn diện về cách tiếp cận cân bằng năng lượng và phát triển của chúng trong khu vực đô thị được đưa ra trong nghiên cứu của Oke (1982), ông cho rằng thuộc tính của UHI có liên quan đến đô thị hóa và được kiểm soát bởi cấu trúc, hình dạng, độ bao phủ và trao đổi chất trong đô thị Tuy nhiên, Weng (2009) đã chỉ ra rằng nó vô cùng tốn kém và khó khăn để điều tra các mô hình không gian chi tiết của các dòng năng lượng trong vùng đô thị khi xem xét đến tính chi phí, thời gian, dụng cụ và hiệu chuẩn dữ liệu trong thực hiện

 Chủ điểm 3: ứng dụng viễn thám nhiệt trong nghiên cứu tương quan

giữa AHIs và UHIs Một số nghiên cứu kết hợp giữa quan sát từ xa và quan sát trên mặt dất để xem xét mối quan hệ giữa nhiệt độ bề mặt và nhiệt độ không khí Tuy nhiên không có mối quan hệ chung cơ bản giữa chúng mà chỉ dừng lại ở mối quan hệ thực nghiệm trong quy mô không gian nhỏ khi có sự hòa trộn không khí, biết rõ các tính chất nhiệt của vật liệu đô thị và tốc độ gió thổi (Voot và Oke,2003) Các nghiên cứu cho thấy gió thổi nhiệt theo hướng ngang ( tầng bình lưu) và bóng tối là những yếu tố quyết định mối quan hệ giữa UHIs và AHIs

Dải quang phổ điện từ (3-35μm) cho phép thu nhận bức xạ và ước tính nhiệt độ bề mặt, đặc biệt trong cửa sổ khí quyển từ 8-14μm Một số vệ tinh có nhiều cảm

biến trong phổ hồng ngoại nhiệt cung cấp dữ liệu hữu ích cho việc xác định LST Mỗi cảm biến có ưu và khuyết điểm khác nhau về độ phân giải không gian và thời gian để thu được dữ liệu LST Những cảm biến nhiệt có độ phân giải thời gian cao nhưng phân giải không gian lại thấp như MODIS, AVHRR, AASTR, SEVIRI và GOES Ngược lại, các cảm biến với độ phân giải không gian cao lại có vấn đề về độ phân giải thời gian thấp như các dòng sản phẩm của Landsat, Aster Tùy thuộc vào mục đích giám sát nhiệt độ mà chúng ta có thể sử dụng dữ liệu vệ tinh cho phù hợp Năm 2003, C.P.Lo và Dale A Quattrochi đã thực hiện nghiên cứu thay đổi hiện trạng sử dụng đất, thay đổi bao phủ đất, hiện tượng UHI và tác động đến sức khỏe cộng đồng bằng phương pháp viễn thám nhiệt và thống kê tại vùng Altlanta Metropolitan nước Georgia, một trong những nước thuộc cộng đồng Châu Âu Nghiên cứu được thực hiện bằng ảnh Landsat MSS và TM trong những năm 1973, 1979, 1983, 1987, 1992 và năm 1997 khi có sự thay đổi đáng kể trong việc sử dụng đất và che phủ đất với sự mất mát rừng và đất trồng trọt thành đất sử dụng cho mục đích đô thị Những thay đổi lớn này đã nhanh chóng dẫn đến sự hình thành UHI và gia tăng sản xuất ozone vượt quá giới hạn quy định Nghiên cứu sử dụng phương pháp thống kê tìm thấy tương quan giữa LST và NDVI và tương quan mạnh giữa chất ô nhiễm không khí như VOC và phát thải NOx ( chất ô nhiễm góp phần vào sự hình thành Ozone tại mặt đất) Kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra sự tương quan yếu giữa UHI và bệnh tim mạch và bệnh đường hô hấp (C.P Lo & D.A Quattrochi, 2003)

Năm 2008, Shanshan và cộng sự đã áp dụng thuật toán tách cửa sổ khí quyển để trích LST sau khi so sánh với thuật toán đơn phổ và thuật toán đa phổ và cải thiện thuật toán phân tách của sổ khí quyển của vệ tinh AVHRR để phù hợp với dữ liệu ảnh MODIS Trong nghiên cứu này, tác giả đã sử dụng ảnh MODIS để trích LST và dựa vào các đặc tính không gian và thời gian của khu vực Bắc Kinh để nghiên cứu UHI cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành UHI Kết quả ông chỉ ra rằng : nếu không xét đến các tham số khí quyển đặc biệt, phân tích UHI dựa vào các thuật toán phân tách cửa sổ khí quyển là có thể sử dụng và kết quả cho

thấy có sự hiện diện rõ ràng của UHI vào mùa hè ở Bắc Kinh, và tương quan chặt chẻ với chỉ số thực vật Bên cạnh đó, kết quả cũng chỉ ra có sự tương quan giữa LST và PM10 trong phân tích (Shanshan Li, et al., 2008)

Năm 2012, Peneeta Pandey và cộng sự đã thực hiện một số nghiên cứu về UHI và các mối liên quan của nó đến bụi trong suốt mùa đông ở Delhi Ấn Độ Bản đồ nhiệt được thực hiện dựa trên dữ liệu ngày và đêm của ảnh MODIS vào các thánh 11 và tháng 12 từ năm 2007 đến năm 2010 Các phép đo bức xạ quang phổ mặt trời ở khu vực trung tâm Delhi có giá trị thấp hơn so với vùng ngoại ô xung quanh trong điều kiện gió thấp của tháng 11 và tháng 12 Việc làm lạnh hơn vào ban ngày và ấm hơn vào ban đêm trong những ngày mùa đông đã xác nhận sự hình thành UHI Phân tích các dữ liệu trung bình hàng tháng về tốc độ gió và nồng độ các hạt vật chất trong những ngày này lại cho thấy có sự tương quan nghịch biến giữa chúng Giá trị cao của nồng độ các hạt vật chất trong điều kiện gió thấp và sự sinh ra UHI dường như giữa chúng có mối quan hệ với nhau Kết quả nghiên cứu cho thấy phân tích tốc độ gió, sự gia tăng nồng độ các hạt vật chất và các phép đo bức xạ phổ mặt trời là những yếu tố quan trọng trong nghiên cứu và giám sát UHI (Puneeta Pandey, et al., 2012)

Nghiên cứu của Bakhtiar Feizizadeh và Thomas Blaschke vào năm 2013 đề xuất sử dụng hợp nhất giữa phân tích lẫn phổ và chỉ số Endmember để trích LST, xác định UHI để điều tra mối liên hệ của chúng với hiện trạng sử dụng đất, độ che phủ đất và ô nhiễm không khí cụ thể là giá trị bụi (PM10) tại thành phố Tabriz, Iran Giá trị LST được trích từ ảnh ASTER để đánh giá cường độ UHIs Kết quả của nghiên cứu cho thấy UHIs có liên kết chặt chẽ với LST và hiện trạng sử dụng đất, độ che phủ đất LST có nhạy cảm với thảm thực vật và nhiệt độ thấp được tìm thấy ở khu vực có thảm thực vật Bên cạnh đó, nghiên cứu cho thấy một tương quan cao giữa UHIs và phân tích không gian ô nhiễm không khí, tương quan giữa UHI và các giá trị PM10 tại các khu vực thành phố Tabriz Kết quả cho thấy những đóng góp quan trọng trong mối quan hệ giữa UHI và chất lượng không khí tại vùng xãy ra UHI (Feizizadel & Blaschke, 2013)

Năm 2014, tác giả Nyaga và E.K đã thực hiện nghiên cứu đánh giá chất lượng không khí dưới ảnh hưởng của UHI Nghiên cứu này đặt ra giả thuyết liệu có tồn tại mối quan hệ giữa LST và chất lượng không khí ở Nairobi, Kenya Dữ liệu sử dụng là ảnh Landsat TM vào những năm 1981, năm 1986, năm 2009, năm 2010 để trích LST Thuật toán được sử dụng để tính toán LST là dựa vào độ phát xạ và NDVI Phương pháp nội suy khoảng cách nghịch đảo có trọng số được sử dụng để tính toán nồng độ PM 2.5 Phân tích hồi quy Pearman được sử dụng để xác định tương quan giữa LST và PM 2.5 Được xem là một phát hiện tích cực cho nghiên cứu khi kết quả cho thấy có sự tương quan yếu giữa LST và nồng độ PM2.5 Điều này tiếp tục chứng minh những lợi ích của việc sử dụng vệ tinh và kỹ thuật GIS để phân tích không gian và thời gian trong nhiều nghiên cứu mà các số đo tại chỗ không thể đáp ứng được như trước đây (Nyaga & E.K., 2014)

Tiếp tục trong giai đoạn này, những tác giả đã tập trung vào nghiên cứu về mối quan hệ giữa UHI và nồng độ của các chất ô nhiễm không khí và sức khỏe của cộng đồng Điểm hình là nghiên cứu về sức khỏe cộng đồng dưới tác động của các chất ô nhiễm do hít phải PM10 trong thời gian xãy ra UHI được thực hiện bởi nhóm nghiên cứu của tác giả Lin-Yu Xu vào năm 2014 tại thành phố Bắc Kinh, Trung Quốc Trong nghiên cứu này, ông đã thiết lập hệ thống đánh giá rủi ro sức khỏe cộng đồng sử dụng phương pháp dịch tễ học và xem xét ảnh hưởng của môi trường nhiệt Nồng độ PM10, UHI, NDVI, NDWI được trích từ ảnh Landsat TM Kết quả cho thấy đô thị Bắc Kinh có nồng độ PM10 cao hơn, có nguy cơ cao về sức khỏe hơn so với khu vực nông thôn Nghiên cứu cũng cho thấy hệ thống đánh giá rủi ro sức khỏe PM10 dựa vào môi trường nhiệt là có thể chấp nhận được và có ý nghĩa đối với quản lý đô thị cũng như tác động của UHI và kiểm soát nguy cơ sức khỏe về PM10 (Lin-Yuxu, et al., 2014)

1.2.2 Nghiên cứu ở Việt Nam

Ở Việt Nam, trong những năm gần đây đã có vài một số nghiên cứu ứng dụng viễn thám hồng ngoại nhiệt trong việc ước tính LST và phân bố UHI theo không gian và thời gian Bên cạnh đó, một số ứng dụng công nghệ viễn thám để

nghiên cứu chất lượng không khí như PM10, Ozone cũng được quan sát và đánh giá Nhưng vẫn chưa có những nghiên cứu cụ thể nào về mối quan hệ giữa UHI và chất lượng không khí bằng công nghệ viễn thám và đánh giá các tác động của nó đến môi trường

Tác giả Trần Thị Vân ( 2005) và (2006) khai tác kênh nhiệt LANDSAT ETM + để tính toán khôi phục nhiệt độ cho khu vực phía bắc thành phố Hồ Chí Minh Tuy nhiên, các nghiên cứu này chỉ mới dừng ở mức tính toán nhiệt độ bức xạ trên vệ tinh mà chưa xem xét đến yếu tố độ phát xạ để chuyển về nhiệt độ bề mặt thực

Có xem xét đến ảnh hưởng của độ phát xạ vật thể có thể kể đến công trình của tác giả Lê Văn Trung và cộng sự (2006 và 2007) đã tính toán thành lập bản đồ nhiệt độ cho toàn TPHCM bằng phương pháp NOR và REF, nhưng tác giả đã dùng độ phát xạ chỉ là một hằng số cho toàn bộ ảnh

Nhóm tác giả Trần Hùng và cộng sự (2002a và 2002b), Hồ Tống Minh Đình và cộng sự (2007) đã cho kết quả chi tiết hơn cho từng loại bề mặt thực khi sử dụng số liệu độ phát xạ kết quả và các hệ số hiệu chỉnh có sẵn từ các văn liệu của các tác giả nước ngoài Các số liệu về độ phát xạ này mang tính “vay mượn” của nước ngoài và chỉ áp dụng cho từng nhóm đối tượng (thực vật, đất, nước…), không thể hiện sự thay đổi chi tiết độ phát xạ của từng đối tượng cụ thể, vì vậy kết quả không phản ánh được nhiệt độ bề mặt thực từ các giá trị độ phát xạ bề mặt thực của vật thể trên khu vực nghiên cứu của mình, điều này dễ dẫn đến kết quả tính chưa chính xác so với thực tế (Trần Hùng & Yasuoka Y., 2002a)

Năm 2011, tác giả Trần Thị Vân và nhóm nghiên cứu đã có công trình nghiên cứu về “Nghiên cứu thay đổi nhiệt độ bề mặt đô thị dưới tác động của quá trình đô thị hóa ở thành phố Hồ Chí Minh bằng phương pháp viễn thám” Tác giả sử dụng kênh nhiệt của ảnh Landsat và Aster để tính nhiệt độ có hiệu chỉnh theo giá trị độ phát xạ bề mặt của vật thể mặt đất Giai đoạn quan sát của tác giả từ 1989 đến 2006 theo 4 thời điểm ảnh mốc là 1989, 1998, 2002 và 2006 Kết quả cho thấy độ chính xác xác định nhiệt độ bề mặt so với các điểm quan trắc mặt đất là ±1.95o

C

Đồng thời nhóm cũng đã xây dựng hàm hồi quy cho sự biến đổi nhiệt độ phụ thuộc vào 3 yếu tố đô thị là MKT, lớp phủ thực vật và mặt nước cho việc phân tích biến động UHIs theo cấu trúc không gian và thời gian trong nghiên cứu này (Trần Thị Vân, 2011)

Năm 2012, nghiên cứu của nhóm tác giả Trần Thị Vân và cộng sự đã thực hiện nghiên cứu mô phỏng bụi PM10 tại khu vực nội thành Thành Phố Hồ Chí Minh Đề tài này đã tiếp cận theo hướng công nghệ viễn thám để giám sát thành phần bụi PM10 từ ảnh vệ tinh SPOT 5 Phương pháp thực hiện của đề tài thể hiện qua quy trình xử lý ảnh vệ tinh, tính toán giá trị độ dày quang học sol khí (AOT) cho từng kênh ảnh Thống kê hồi quy được thực hiện giữa giá trị AOT của từng kênh ảnh và số đo quan trắc tại mặt đất để tìm ra hàm hồi quy tốt nhất Kết quả của nghiên cứu cho thấy có sự tương quan tốt nhất giữa PM10 và giá trị AOT từ kênh 2 (Green band) với hàm hồi quy phi tuyến đa thức bậc 2 Phân bố nồng độ PM10 cao được phát hiện trên các điểm giao lộ và trục giao thông, khu công nghiệp và các khu vực có công trình xây dựng Nghiên cứu được xem là một công cụ hữu ích, hiệu quả kinh tế cao trong giám sát môi trường không khí ở các thành phố Đề tài tiếp tục được thực hiện mở rộng nghiên cứu trên ảnh Landsat TM vào năm 2014 và cũng thu được kết quả tương tự Kết quả nghiên cứu trên sẽ là hướng tham khảo cho việc xác định chất lượng không khí cho đề tài này (Trần Thị Vân và nhóm nghiên cứu, 2014)

Nhìn chung, LST được trích xuất bằng ảnh viễn thám bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi độ phát xạ bề mặt và hiệu ứng của khí quyển Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu tách hai giá trị này, nhưng hầu hết chúng đều ứng dụng cho các bộ cảm biến nhiệt có từ hai kênh trở lên Các phương pháp ước tính nhiệt độ bề mặt đất có mục đích là bù cho các hiệu ứng khí quyển và hiệu ứng góc Chúng đều yêu cầu biết trước thông tin phát xạ bề mặt và tính toán đồng thời với hiệu ứng khí quyển Điều này sẽ gặp khó khăn khi không có đầy đủ số đo về khí quyển song hành vào thời kỳ quan trắc của vệ tinh, nhất là đối với các ảnh lịch sử Các phương pháp tính nhiệt độ bề mặt đất bề mặt sử dụng dữ liệu viễn thám từ các kênh hồng ngoại trung và hồng

ngoại nhiệt, thậm chí cả kênh khả kiến và hồng ngoại gần Một số phương pháp giả thiết ban đầu nhiệt độ bề mặt đất là hằng số (NEM, NOR) hoặc nhiệt độ là hằng số (phương pháp tỷ số phổ), lúc đó biến không biết được tính và biến hằng số đã được giả thiết sẽ được tính lại tiếp sau đó Hiện nay phương pháp tính LST dựa trên NDVI rất hữu ích cho việc trích dữ liệu LST nếu biết trước độ phát xạ của đất trống và thực vật cũng như cấu trúc và phân bố thực vật Ước tính độ phát xạ bề mặt từ kênh khả kiến và cận hồng ngoại theo phương pháp NDVI có 3 ưu điểm chính sau:

(1) Các bộ cảm biến trên vệ tinh thường cung cấp độ phân giải không gian cao hơn đối với các kênh khả kiến và cận hồng ngoại so với kênh nhiệt, vì vậy bản đồ phát xạ thu được sẽ có độ phân giải không gian cao hơn so với các phương pháp tính trực tiếp từ các kênh nhiệt;

(2) Phương pháp NDVI có thể được ứng dụng cho bất kỳ bộ cảm biến nào, không phụ thuộc vào số lượng kênh nhiệt;

(3) Trình tự tính toán đơn giản và hiệu chỉnh khí quyển ít phức tạp Đây cũng là phương pháp xác định LST trong nghiên cứu biến động UHIs trong nghiên cứu này

1.3 Tổng quan khu vực nghiên cứu 1.3.1 Vị trí địa lý

Thành phố Hồ Chí Minh nằm ở tọa độ địa 10o10’ – 10o 30’ vĩ bắc đến 106o22’-106o54’ kinh đông, có địa giới hành chính chung với các tỉnh Bình Dương ở phía Bắc, Tây Ninh ở phía Tây Bắc, phía Đông và Đông Bắc giáp Đồng Nai, phía Đông Nam giáp Bà Rịa - Vũng Tàu, phía Tây và Tây Nam giáp Long An và Tiền Giang, phía Nam giáp biển Đông với chiều dài bờ biển khoảng 15 km Thành phố Hồ Chí Minh nằm ở trung tâm Nam Bộ, cách thủ đô Hà Nội 1.738 km về phía Đông Nam, với diện tích 2098.7 km2 chiếm 0.76% diện tích toàn quốc Hiện nay, thành phố Hồ Chí Minh có 19 quận và 5 huyện với 322 phường, xã Phía Bắc Thành Phố Hồ Chí Minh có 19 quận và 3 huyện (Hình 1.3)

Hình 1.3 Khu vực nghiên cứu trong toàn TPHCM 1.3.2 Đặc điểm địa hình

Địa hình thành phố Hồ Chí Minh phần lớp bằng phẳng, có ít đồi núi ở phía Bắc và Đông Bắc, với độ cao giảm dần theo hướng Đông Nam Địa hình thành phố Hồ Chí Minh được chia thành 4 dạng chính có liên quan đến chọn độ cao bố trí các công trình xây dựng: dạng đất gò cao lượn sóng (độ cao thay đổi từ 4 đến 32 m, trong đó 4 – 10 m chiếm khoảng 19% tổng diện tích Phần cao trên 10 m chiếm 11%, phân bố phần lớn ở huyện Củ Chi, Hóc Môn, một phần ở Thủ Đức, Bình Chánh); dạng đất bằng phẳng thấp (độ cao xấp xỉ 2 đến 4 m, điều kiện tiêu thoát nước tương đối thuận lợi, phân bố ở nội thành, phần đất của Thủ Đức và Hóc Môn nằm dọc theo sông Sài Gòn và nam Bình Chánh chiếm 15% diện tích); dạng trũng thấp, đầm lầy phía tây nam (độ cao phổ biến từ 1 đến 2 m, chiếm khoảng 34% diện tích); dạng trũng thấp đầm lầy mới hình thành ven biển (độ cao phổ biến khoảng 0 đến 1 m, nhiều nơi dưới 0 m, đa số chịu ảnh hưởng của thuỷ triều hàng ngày, chiếm khoảng 21% diện tích)

1.3.3 Khí hậu

Thành phố nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, mang tính chất cận xích đạo Lượng bức xạ dồi dào, trung bình khoảng 140 kcal/cm2/năm, nắng trung bình 6,8 giờ/ngày Nhiệt độ trung bình năm khoảng 27,5oC Biên độ trung bình giữa các tháng trong năm thấp là điều kiện thuận lợi cho sự tăng trưởng và phát triển quanh năm của động thực vật Ngoài ra, thành phố có thuận lợi là không trực tiếp chịu tác động của bão lụt

Nằm ở hạ lưu của hệ thống sông Đồng Nai – Sài Gòn với địa hình tương đối bằng phẳng, chế độ thuỷ văn, thuỷ lực của kênh rạch và sông ngòi không những chịu ảnh hưởng mạnh của thuỷ triều biển Đông mà còn chịu tác động rất rõ nét của việc khai thác các bậc thang hồ chứa ở thượng lưu hiện nay và trong tương lai (như các hồ chức Trị An, Dầu Tiếng, Thác Mơ…) (Cổng thông tin điện tử nước cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam, 2014)

1.3.4 Kinh tế xã hội

Thành phố Hồ Chí Minh là thành phố cảng lớn nhất đất nước, có đủ các điều kiện thuận lợi về giao thông đường bộ, đường thuỷ, đường sắt, đường hàng không, là một đầu mối giao thông kinh tế lớn nối liền với các địa phương trong nước và quốc tế Theo tổng cục thống kê trong năm 2013, tổng sản phẩm trong nước (GDP) trên địa bàn c ả năm tăng 9,3% so năm trước, cao hơn mức tăng 9,2% của năm 2012 Giá trị tăng thêm khu vực nông lâm thủy sản đạt 7.769 tỷ đồng, chiếm 1,02% GDP, tăng 5, 6% Giá trị tăng thêm của khu vực công nghiệp và xây dựng đạt 310.641 tỷ đồng chiếm 40,6% GDP, tăng 7,4% Ước tính năm 2013, kim ngạch hàng hóa xuất khẩu đạt 26.575,1 triệu USD, giảm 6% so năm trước Kim ngạch hàng hóa nhập khẩu đạt 25.879,6 triệu USD, tăng 14,9% so năm trước Với dân số 7.991.000 người, thành phố đã nộp vào ngân sách Nhà nước 229.514 tỷ đồng

1.3.5 Tình hình phát triển đô thị hóa tại TPHCM

Giai đoạn từ năm 1986 đến hiện nay, thành phố bước vào giai đoạn đổi mới, dòng người nhập cư vào thành phố trong giai đoạn này từ đồng bằng sông Cửu

Long, khu 4 và duyên hải miền Trung vào làm ăn sinh sống Trong những năm 1991 - 1994 khi cả nước bước đầu thoát khỏi cuộc khủng hoảng kinh tế - xã hội, bước đầu phục hồi kinh tế thì sức ép về dân nhập cư vào thành phố lại càng mạnh mẽ hơn Theo dự báo, đến năm 2025 TPHCM có 10 triệu dân và sẽ là một siêu đô thị năng động tầm cỡ thế giới Phát triển đô thị có tính đến việc kết nối với các đô thị lần cận, sự phát triển của vùng…đã làm diện mạo đô thị đã thay đổi nhiều theo hướng ngày càng hiện đại Quy hoạch mở rộng phát triẻn thành phố theo bốn hướng, xây dựng các khu đô thị vệ tinh như trên được xem là vừa hợp lý, vừa linh hoạt, chắc chắn sẽ giải quyết được tình trạng quá tải về dân số, đồng thòi đáp ứng nhu cầu phát triển TPHCM thành một siêu đô thị hiện đại ngang tầm khu vực cũng như thế giới (Nguyễn Đức Hòa, 2010)

Sự phân bố dân cư ở Thành phố Hồ Chí Minh không đồng đều Trong khi một số quận như: 3, 4, 10 và 11 có mật độ lên tới trên 40.000 người/km², thì huyện ngoại thành Cần Giờ có mật độ tương đối thấp 98 người/km Theo ước tính năm 2005, trung bình mỗi ngày có khoảng 1 triệu khách vãng lai tại Thành phố Hồ Chí Minh Đến năm 2010, con số này còn có thể tăng lên tới 2 triệu

Hình 1.4 Cơ cấu dân số Thành phố Hồ Chí Minh chia theo khu vực

(Nguồn: Cục thống kê Thành phố Hồ Chí Minh, 2010)

Mặc dù Thành phố Hồ Chí Minh có thu nhập bình quân đầu người rất cao so với mức bình quân của cả Việt Nam, nhưng khoảng cách giàu nghèo ngày các lớn do những tác động của nền kinh tế thị trường Sự khác biệt về xã hội, mức sống vẫn còn thể hiện rõ giữa các quận nội thành so với các huyện ở ngoại thành

1.3.6 Hiện trạng môi trường không khí tại TPHCM

Trong những báo cáo gần đây của Chi cục bảo vệ môi trường TPHCM cho biết, tình hình ô nhiễm môi trường không khí trên địa bàn TPHCM vẫn đang diễn biến ngày càng phức tạp Cụ thể đo đặc tại 6 trạm quan trắc không khí đặt tại các địa điểm tiêu biểu về ô nhiễm không khí của thành phố cho thấy 89% mẫu kiểm tra không khí không đạt tiêu chuẩn cho phép, luôn ở mức nguy hại cao cho sức khỏe con người, trong đó luợng bụi lơ lửng sinh ra từ khói, bụi đang là nhân tố gây ô nhiễm nghiêm trọng hàng đầu trên địa bàn Nguyên nhân chủ yếu là từ hoạt động sản xuất của nhà máy công nghiệp ở khu vực ngoại hoặc nằm ngay trong nội thành như các khu công nghiệp Tân Bình, khu chế xuất Tân Thuận, khu chế xuất Linh Trung , các Nhà máy Xi măng Hà Tiên, Nhà máy Thép Thủ Đức và rất nhiều cơ sở sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, trong đó rất nhiều nhà máy, cơ sở sản xuất chưa trang bị hệ thống xử lý khí thải, khói bụi Điển hình như hàng loạt nhà máy công nghiệp sản xuất mì ăn liền, dầu thực vật, hóa chất, dệt nhuộm nằm dọc bờ kênh Tham Luơng (quận Tân Bình) thuờng xuyên thải khói bụi độc hại vào không khí mỗi ngày đến nay vẫn chưa di dời Ngoài ra, theo Chi cục Bảo vệ môi trường cho biết hiện nay, mỗi ngày trên địa bàn thành phố còn có trên dưới 5 triệu xe cơ giới lưu thông chủ yếu theo các trục đường chính của khu vực 500km² nội thành đã làm cho nồng độ ô nhiễm không khí càng nghiêm trọng hơn trên các tuyến giao thông chính trên, nhất là ảnh hưởng đến sức khỏe người dân vì khí thải phát ra ở tầm thấp, tập trung trong vực đông dân cư (Chi cục bảo vệ môi trường TPHCM, 2009)

CHƯƠNG 2:

CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG

PHÁP NGHIÊN CỨU