Những biến đổi khí hậu các thành phố có nguồn gốc nhân sinh

Những biến đổi khí hậu thành phố có nguồn gốc nhân sinh Những biến đổi khí hậu thành phố có nguồn gốc nhân sinh Bởi: PGS TS NGƯT Phạm Văn Huấn Mở đầu Sự ô nhiễm khí thành phố tạp chất nguồn gốc nhân tạo (nhân sinh) nhận thấy sớm nhiều so với biến đổi đặc trưng trạng thái khác khí thành phố Thật vậy, từ kỉ I sau công nguyên, nhà triết học La Mã tiếng Seneka viết: Tôi cảm thấy thay đổi tinh thần sau rời bỏ không khí hôi hám thành Rim, khét mùi khói bếp ngột ngạt mồ hóng” Bắt đầu từ kỉ trung cổ, Luân đôn trở nên đáng buồn Và vị quân vương đưa số dụ (các năm 1273, 1306, 1533) cấm đốt than, bầu không khí Luân đôn tiếp tục ô nhiễm Năm 1661, nhà tự nhiên học tiếng người Anh viết: “Trong tất nơi khác, không khí sạch, mây xám ngắt lơ lửng bầu trời Luân đôn, Mặt Trời khó mà le lói thành phố: Người lữ hành tới sau nhiều dặm đường khó mà nhận thành phố mùi mùi” Nếu kỉ nguyên trước công nghiệp, số thành phố lớn bị ô nhiễm, kỉ trước, thành phố trở nên ngày nhiều Ngày nay, tất thành phố với dân cư vài trăm nghìn người, vài triệu người, ảnh hưởng phát thải nhân sinh, hình thành mây tạp chất dạng cột khói bao trùm thành phố Màn mây (độ cao từ vài trăm mét tới 1?2 km) thường dễ nhận bay máy bay nhìn từ nơi cao ngoại ô thành phố (thí dụ nhìn từ sân thượng Pulkovo Lêningrat) Chúng nhấn mạnh thực tế lý thú Người ta biết từ tầu vũ trụ đối tượng đường xá, sông suối, cánh đồng nhìn rõ từ độ cao nhỏ trung bình (một nhà du hành vũ trụ Mỹ viết từ vũ trụ chí đọc số hiệu xe đứng vùng nông thôn) Điều độ cao lớn ánh sáng tán xạ, độ cao nhỏ trung bình ánh sáng tới mắt người quan sát, làm giảm độ tương phản rọi đối tượng 1/16 Những biến đổi khí hậu thành phố có nguồn gốc nhân sinh Vì lý mà từ hầm mỏ hay giếng sâu ban ngày nhìn thấy Nhưng không nhà du hành hay nhà thiên văn quan sát từ vũ trụ đối tượng (thậm chí đại lộ) thành phố lớn - tất bị che khuất đám mây tạp chất trời, ảnh chụp từ tầu vũ trụ đám mây có dạng vết mờ mờ Các chất ô nhiễm từ nguồn khác nhập vào bầu không khí thành phố kết hợp với biến đổi tính chất bề mặt đất (độ gồ ghề, độ dẫn nhiệt, albeđô ) nguồn nhiệt trực tiếp tỏa ra, có ảnh hưởng ngược mạnh mẽ tới chế độ vi khí hậu tiểu khí hậu thành phố vùng ngoại ô Dưới tác động nhân tố này, thành phố diễn biến đổi định trường nhiệt độ độ ẩm không khí, tốc độ gió, xạ, tầm nhìn xa, lượng mây, điều kiện thành tạo mây sương mù (được nhận thấy không theo kiện quan trắc dụng cụ, mà nhiều quan sát chủ quan) Ta phân tích kết quan trắc giải thích nhiễu động trường yếu tố khí tượng so với vùng tự nhiên bao quanh (nơi không bị ô nhiễm tạp chất nhân sinh) Nhiệt độ không khí Đảo nhiệt Sự khác biệt nhiệt độ không khí thành phố với nhiệt độ không khí vùng ngoại ô có lẽ nhà khoa học người Anh Look Howard nhận thấy lần năm 1820 Ông viết sách khí hậu thành phố Theo số liệu quan trắc năm 1807-1816, ông xác định hiệu số nhiệt độ không khí trung bình tháng (∆T) Luân đôn vùng ngoại ô dao động 1,2 oC (tháng 11; tháng có giá trị gần vậy) 0,27 oC (tháng 5) Hiệu lớn vào ban đêm (gần oC), ban ngày, theo liệu Howard, thành phố lạnh so với ngoại ô khoảng 0,2 oC Với thủ đô khác châu Âu - Pari - dẫn liệu chế độ nhiệt công bố vào năm 1868 Renaut viết: “ bầu khí mù khói amiac này, nhiệt độ không khí phải cao so với làng quê xung quanh Pari” Theo số liệu ông, giá trị trung bình ∆T gần oC Renaut lần nhận “các thành phố trơn biến trình nhiệt độ, làm giảm biên độ dao động nhiệt độ, đặc biệt nhiệt độ cao Hiệu ứng dễ nhận thấy thời gian giá lạnh buổi chiều ngày thời tiết lặng gió quang mây, có khói mù bao trùm thành phố” Đây nhận xét quan trọng, nhân tố hình thành hiệu nhiệt độ ∆T độ khác biệt nhiệt xạ mặt đất thành phố ngoại ô Điều lý thú dẫn Renaut cho thấy vùng nông thôn số ngày với nhiệt độ không độ lớn 40 % so với vùng ngoại ô Pari 2/16 Những biến đổi khí hậu thành phố có nguồn gốc nhân sinh Trong 100 năm qua (sau công trình tiền bối Howard Renaut), người ta khảo sát kĩ chế độ khí tượng khí hậu nhiều thành phố tất lục địa (trên sở phân tích số liệu quan trắc hàng ngày đài trạm, tháp vô tuyến truyền hình cột quan trắc; cách tiến hành đo mặt rộng chuyên đề, quan trắc máy bay, vệ tinh ) Chúng dẫn số kết quan trọng Thực tế tất thành phố (lớn nhỏ) quan sát thấy xu tăng nhiệt độ không khí so với vùng ngoại ô Ở Pari, nhiệt độ tối cao (ban ngày) thời kỳ 1891-1968 tăng 0,011 oC/năm, nhiệt độ tối thấp (ban đêm) tăng 0,019 oC/ năm Ở Nhật Bản, xu nhiệt độ thời kỳ 30 năm (1936-1965) 0,03 oC/năm ba thành phố lớn phát triển nhanh 0,01 oC/năm ba thành phố nhỏ Theo số liệu quan trắc năm thành phố Mỹ thời kỳ 1895-1955, xu nhiệt độ mang dấu dương Tuy nhiên, cần nhấn mạnh (và điều quan trọng để phát nguyên nhân tăng nhiệt độ) tăng nhiệt độ khác mùa, cụ thể mùa hè xu lớn đáng kể (2-3 lần) so với mùa đông Thật vậy, Klivland (bang Ohio) thời kỳ 1895-1941, nhiệt độ tăng 0,028 oC/năm vào mùa hè 0,010 oC/ năm vào mùa đông; Boston (bang Massachusets), thời kỳ 1895-1933, tăng 0,026 oC/ năm vào mùa đông 0,016 oC/năm vào mùa hè; Washington Baltimore (bang Virginia) - tăng 0,024 0,017 oC/năm vào mùa hè tăng không đáng kể vào mùa đông Những số liệu (cũng nhiều số liệu khác dẫn đây) cách hoàn toàn thuyết phục bác bỏ quan điểm nhà nghiên cứu cho phát thải nhiệt nhân sinh đóng vai trò làm tăng nhiệt độ không khí thành phố (thường nhà nghiên cứu không dẫn đánh giá định lượng) Mặc dù phát thải mùa sưởi ấm (mùa đông) lớn nhiều so với mùa hè, song xu nhiệt độ mùa đông nhỏ nhiều so với xu mùa hè nhiệt độ hai thành phố lớn khảo sát đầy đủ Liên Xô Matxcơva Lêningrat Cả số liệu nhiều năm (khí hậu), lẫn số liệu quan trắc chuyên đề (quan trắc mặt rộng), cho thấy nhiệt độ không khí thành phố lớn khác biệt nhiều so với nhiệt độ không khí ngoại ô thành phố Hiệu ∆T thường xuyên mang dấu dương (thành phố ấm ngoại ô) Bên thành phố, nhiệt độ không khí (tại mực m) 3/16 Những biến đổi khí hậu thành phố có nguồn gốc nhân sinh thời điểm biến đổi phạm vi rộng Thông thường, giá trị nhiệt độ cao quan sát thấy phần trung tâm thành phố, hướng phía rìa, nhiệt độ giảm (các đường đẳng trị hiệu nhiệt độ thực tế song song với ranh giới thành phố) Khi đổi hướng gió, phần trung tâm khu vực ấm (nhiều gọi “đảo nhiệt”) dịch chuyển phần khuất gió thành phố Theo số liệu quan trắc nhiều năm (1881-1960), trị số trung bình năm trị số cực đại nhiệt độ (oC) sau: Vùng thành phố Nhiệt độ trung bình Năm Cực tiểu Cực đại Cực tiểu tuyệt đối Cực đại tuyệt đối Rìa phía bắc 3,6?3,8 ?0,4 8,0 ?47 37 Trung tâm 4,8 1,3 8,7 ?40 38 Rìa phía nam 3,6?3,8 0,1 7,7 ?45 37 Như vậy, trung bình năm nhiệt độ không khí trung tâm Matxcơva khoảng o C cao vùng rìa Khác biệt nhiệt độ cực tiểu đặc biệt lớn - hiệu số đạt tới oC Theo số liệu quan trắc 14 trạm Matxcơva tỉnh Matxcơva năm 1946-1965, nhiệt độ năm trung bình không khí Loxinoostrovskaia Tushino thấp 1,0 oC so với trung tâm Matxcơva (khách sạn “Banchuk”, gần Đài khí tượng thủy văn Matxcơva), Izmailovo thấp 1,4 oC Nhemchinovka Lênino-Đachnoie thấp 1,5 oC Có thể nhận thấy hiệu nhiệt độ không khí trung bình tháng trung tâm Matxcơva vùng ngoại ô tháng bảy lớn tháng giêng (0,4-0,5 oC so với Tushino Lênino-Đachnoie) Chúng đưa thêm dẫn liệu số ngày với nhiệt độ thấp giá trị nêu theo số liệu quan trắc trạm Đài khí tượng thủy văn Matxcơva (ĐKTTVM, trung tâm Matxcơva) Viện kinh tế nông nghiệp mang tên Timiriazev (VKTNN, rìa phía bắc Matxcơva): ToC [...]... thích những đặc điểm trong phân bố thẳng đứng của nhiệt độ trong thành phố và đồng thời phát hiện những nhân tố chịu trách nhiệm hình thành đảo nhiệt: 12/16 Những biến đổi khí hậu các thành phố có nguồn gốc nhân sinh 13/16 Những biến đổi khí hậu các thành phố có nguồn gốc nhân sinh 14/16 Những biến đổi khí hậu các thành phố có nguồn gốc nhân sinh 15/16 Những biến đổi khí hậu các thành phố có nguồn gốc nhân. .. quyết định sự hình thành dạng nghịch nhiệt này Vì vậy, chúng chủ yếu được tạo thành vào ban đêm trong thời tiết ít mây và gió nhẹ (không quá 5 m/s) Dạng nghịch nhiệt nâng cao hình thành ở vùng nông thôn hiếm ơn, chủ yếu trong thời tiết mây mù và tốc độ gió vừa phải (2-10 m/s) 11/16 Những biến đổi khí hậu các thành phố có nguồn gốc nhân sinh Độ dày các lớp với phân tầng nghịch biến đổi trong phạm vi.. .Những biến đổi khí hậu các thành phố có nguồn gốc nhân sinh ở Matxcơva và Obnhinsk lấy trung bình trong hai ngày Các kí hiệu qui ước xem trên hình 5.2 Theo số liệu quan trắc ở Lêningrat (tháp vô tuyến truyền hình) và Voeikovo (thám không vô tuyến), hiệu nhiệt độ không khí mang dấu dương cho tới độ cao khoảng 200 m và dấu âm - ở cao hơn... so với khi bất ổn định Các trị số ∆T (oC) trung bình tại các độ cao như sau: Nghịch nhiệt Phân tầng nghịch nhiệt (nhiệt độ trong một lớp nào đó tăng theo độ cao) làm suy yếu đặc biệt mạnh sự trao đổi rối và do đó, sự vận chuyển các chất ô nhiễm từ mặt đất và từ lớp sát mặt đất lên các lớp cao hơn của khí quyển Vì lý do đó, khi tạo thành sự nghịch nhiệt, tạp chất gia nhập từ các nguồn mặt đất sẽ bị giữ... giữ lại ở gần mặt đất và tạo nên những mức ô nhiễm cao Vì vậy, trong những thập niên gần, đây người ta rất chú ý nghiên cứu về sự phân bố nghịch nhiệt độ như là một trong những yếu tố khí tượng tiềm năng gây ô nhiễm quan trọng nhất Người ta chỉ có thể nghiên cứu tỉ mỉ về cấu trúc lớp khí quyển phía dưới độ dày 300-500 m từ khi tổ chức quan trắc trên các cột quan trắc khí tượng cao ở Obnhinsk (tỉnh Kaluga,... tượng cao ở Obnhinsk (tỉnh Kaluga, độ cao 301 m), ở Ostankino (Matxcơva, độ cao 503 m), ở Lêningrat, Kiev và các tháp truyền hình khác Có thể nhận thấy rằng, trước khi tổ chức những quan trắc này, đã có một ý kiến cho rằng nghịch nhiệt là hiện tượng khá hiếm Tất cả các nghịch nhiệt được phân loại thành nghịch nhiệt sát đất (biên dưới trùng với mặt đất) và nghịch nhiệt nâng cao (biên dưới nằm tại một độ... nghịch biến đổi trong phạm vi rộng - từ 30-50 đến 500 m và hơn; chênh nhiệt độ tại các biên trên và dưới - từ vài phần mười độ đến 10 oC và hơn Trong thành phố lớn (Matxcơva), độ lặp lại chung của cả hai dạng phân bố nghịch cũng cao (trung bình 57 % một năm) như ở vùng nông thôn (Obnhinsk) Tuy nhiên, tương quan giữa các dạng phân bố nghịch ở Matxcơva và ở Obnhinsk đối lập nhau: nếu như ở Obnhinsk tỉ... nào đó) Theo số liệu quan trắc ở Obnhinsk, đây được xem như trạm đại diện, nằm ở một địa điểm mở với mức ô nhiễm không khí không đáng kể, phân bố nghịch (dị thường) của nhiệt độ theo độ cao được quan trắc thấy trong hơn nửa số trường hợp (trung bình 53 % một năm) và phân khá đều theo các mùa trong năm: mùa đông - 57 % trường hợp, mùa xuân - 53 % trường hợp, mùa hè - 47 % trường hợp và mùa thu - 56 %... nhân sinh 13/16 Những biến đổi khí hậu các thành phố có nguồn gốc nhân sinh 14/16 Những biến đổi khí hậu các thành phố có nguồn gốc nhân sinh 15/16 Những biến đổi khí hậu các thành phố có nguồn gốc nhân sinh 16/16 ... độ thành phố đồng thời phát nhân tố chịu trách nhiệm hình thành đảo nhiệt: 12/16 Những biến đổi khí hậu thành phố có nguồn gốc nhân sinh 13/16 Những biến đổi khí hậu thành phố có nguồn gốc nhân. .. khí hậu thành phố có nguồn gốc nhân sinh 14/16 Những biến đổi khí hậu thành phố có nguồn gốc nhân sinh 15/16 Những biến đổi khí hậu thành phố có nguồn gốc nhân sinh 16/16 ... không khí ngoại ô thành phố Hiệu ∆T thường xuyên mang dấu dương (thành phố ấm ngoại ô) Bên thành phố, nhiệt độ không khí (tại mực m) 3/16 Những biến đổi khí hậu thành phố có nguồn gốc nhân sinh