Nghiên Cứu Đánh Giá Tác Động Của Đảo Nhiệt Đô Thị Đến Chất Lượng Không Khí

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu tác động của đảo nhiệt đô thị đến chất lượng không khí bằng phương pháp viễn thám, góp phần quản lý tài nguyên hiệu quả.

• Tác giả: Nguyễn Thị Tuyết Mai
• Người hướng dẫn: TS. Trần Thị Vân
• Trường học: Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên và môi trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Đánh Giá Tác Động Của Đảo Nhiệt Đô Thị Đến Chất Lượng Không Khí Bằng Phương Pháp Viễn Thám
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• Tính cấp thiết của đề tài
• Mục tiêu nghiên cứu
• Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• Nội dung nghiên cứu
• Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1.1. Đảo nhiệt đô thị và các tác động
• 1.1.1.1. Nguồn gốc phát sinh nhiệt
• 1.1.1.2. Đảo nhiệt đô thị
• 1.1.1.3. Tác động của đảo nhiệt đô thị
• 1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐẢO NHIỆT ĐÔ THỊ VÀ CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ SỬ DỤNG ẢNH VỆ TINH
• 1.2.1. Nghiên cứu trên thế giới
• 1.2.2. Nghiên cứu ở Việt Nam
• 1.3. Tổng quan khu vực nghiên cứu
• 1.3.1. Vị trí địa lý
• 1.3.2. Đặc điểm địa hình
• 1.3.3. Kinh tế xã hội
• 1.3.4. Tình hình phát triển đô thị hóa tại TPHCM
• 1.3.5. Hiện trạng môi trường không khí tại TPHCM
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. CƠ SỞ KHOA HỌC
• 2.1.1. Cơ sở viễn thám
• 2.1.2. Bức xạ và nguyên lý
• 2.1.3. Cơ sở về sự hình thành đảo nhiệt đô thị
• 2.1.4. Cơ sở về độ dày quang học sol khí và ô nhiễm không khí
• 2.1.5. Mối quan hệ giữa đảo nhiệt và ô nhiễm không khí
• 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.2.1. Quy trình thực hiện nghiên cứu
• 2.2.2. Phương pháp xác định nhiệt độ bề mặt
• 2.2.3. Các bước tính toán độ phát xạ và nhiệt độ bề mặt trong luận văn
• 2.2.4. Phương pháp mô phỏng nồng độ PM10
• 2.2.5. Các phép hiệu chỉnh cần thiết trong tiền xử lý dữ liệu viễn thám
• 2.2.6. Đánh giá sai số kết quả xử lý dữ liệu viễn thám
• 2.3. DỮ LIỆU SỬ DỤNG
• 2.3.1. Ảnh vệ tinh
• 2.3.2. Các dữ liệu khác
• 3. CHƯƠNG 3: BIẾN ĐỘNG NHIỆT ĐỘ VÀ ĐẢO NHIỆT ĐÔ THỊ
• 3.1. Quy trình chiết xuất và cơ sở đánh giá nhiệt độ bề mặt
• 3.1.1. Quy trình chiết xuất nhiệt độ bề mặt
• 3.1.2. Tiền xử lý ảnh
• 3.1.3. Cơ sở đánh giá nhiệt độ bề mặt
• 3.2. Biến động nhiệt độ đô thị bề mặt khu vực phía Bắc thành phố Hồ Chí Minh giai đoạn 1995-2015
• 3.2.1. Phân bố nhiệt độ bề mặt
• 3.2.2. Đánh giá sai số kết quả xử lý ảnh nhiệt vệ tinh
• 3.2.3. Xu hướng nhiệt độ bề mặt giai đoạn 1995-2015
• 3.2.4. Diễn biến nhiệt độ biến đổi theo mùa trong năm 2015
• 3.3. Biến động đảo nhiệt đô thị bề mặt
• 3.3.1. Xu hướng biến động đảo nhiệt đô thị bề mặt
• 3.3.2. Hình thái đảo nhiệt đô thị bề mặt
• 4. CHƯƠNG 4: Ô NHIỄM BỤI VÀ MỐI QUAN HỆ VỚI ĐẢO NHIỆT ĐÔ THỊ BỀ MẶT TRÊN KHU VỰC ĐÔ THỊ
• 4.1. Quy trình xây dựng và cơ sở đánh giá bản đồ phân bố bụi PM10
• 4.1.1. Quy trình xây dựng bản đồ phân bố bụi PM10
• 4.1.2. Cơ sở đánh giá nồng độ PM10
• 4.2. Xây dựng bản đồ phân bố không gian bụi PM10 khu vực đô thị thành phố Hồ Chí Minh
• 4.2.1. Chuẩn hóa tương đối ảnh 1995, 2005, 2015 theo ảnh 2003
• 4.2.2. Bản đồ phân bố nồng độ bụi khu vực đô thị thành phố Hồ Chí Minh
• 4.2.3. Phân tích xu thế môi trường bụi PM10
• 4.3. Tác động của đảo nhiệt đô thị bề mặt và tình hình ô nhiễm bụi PM10 trong khu vực nghiên cứu
• 4.3.1. Tác động của đảo nhiệt đô thị và PM10
• 4.3.2. Phân bố theo không gian giữa SUHI và PM10
• 4.3.3. Phân tích tương quan
• 5. CHƯƠNG 5: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM NHẸ TÁC ĐỘNG CỦA ĐẢO NHIỆT ĐÔ THỊ VÀ CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ
• 5.1. Chiến lược chung cho giảm thiểu tác động của đảo nhiệt đô thị bề mặt
• 5.2. Giải pháp giảm thiểu tác động của đảo nhiệt đô thị bề mặt và cải thiện chất lượng môi trường không khí
• 5.2.1. Tăng cường mở rộng mảng xanh đô thị
• 5.2.2. Quy hoạch và cấu trúc xây dựng đô thị
• 5.2.3. Hành lang thông gió
• 5.2.4. Tăng cường mở rộng mặt nước
• 5.2.5. Lợi ích chung của một số giải pháp
• 5.3. Giải pháp cho công tác quản lý môi trường
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Đảo Nhiệt Đô Thị và Tác Động 55 ký tự

Nghiên cứu về đảo nhiệt đô thị (ĐNĐT) và ô nhiễm không khí ngày càng trở nên cấp thiết, đặc biệt ở các khu vực đô thị như TP. Hồ Chí Minh. Sự phát triển đô thị hóa nhanh chóng, cùng với biến đổi khí hậu, đã làm gia tăng đáng kể các vấn đề liên quan đến môi trường, trong đó có sự hình thành và mở rộng của ĐNĐT. Hiện tượng này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng không khí, mà còn tác động tiêu cực đến sức khỏe cộng đồng và sự phát triển bền vững của thành phố. 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. Cần có các nghiên cứu chuyên sâu để đánh giá chính xác tác động của ĐNĐT và đề xuất các giải pháp giảm thiểu hiệu quả, từ đó bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân.

1.1. Định Nghĩa và Cơ Chế Hình Thành Đảo Nhiệt Đô Thị

Đảo nhiệt đô thị (Urban Heat Island - UHI) là hiện tượng nhiệt độ ở khu vực đô thị cao hơn đáng kể so với vùng nông thôn xung quanh. Điều này xảy ra do sự thay đổi bề mặt đất, giảm thiểu thảm thực vật, và tăng cường sử dụng vật liệu xây dựng có khả năng hấp thụ nhiệt cao. 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 trƣờng bên dƣới lớp bề mặt, một phần phản xạ lại vào không khí bên trên dƣới 2 dạng hiển nhiệt. Quá trình này dẫn đến sự tích tụ nhiệt và làm tăng nhiệt độ không khí trong đô thị. 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).

1.2. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Chất Lượng Không Khí Đô Thị

Chất lượng không khí đô thị chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm khí thải từ giao thông, hoạt động công nghiệp, xây dựng, và bụi mịn (PM2.5, PM10). Đảo nhiệt đô thị có thể làm trầm trọng thêm tình trạng ô nhiễm không khí bằng cách tạo ra các phản ứng hóa học giữa các chất ô nhiễm dưới tác động của nhiệt độ cao và bức xạ mặt trời. 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 trƣợt 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.

II. Thách Thức Ô Nhiễm Không Khí Do ĐNĐT tại TPHCM 57 ký tự

TP. Hồ Chí Minh đang phải đối mặt với những thách thức lớn về ô nhiễm không khí, một phần đáng kể do tác động của đảo nhiệt đô thị. Sự gia tăng dân số, mật độ giao thông cao, và hoạt động công nghiệp phát triển đã góp phần làm tăng nồng độ các chất ô nhiễm như PM2.5, PM10, NOx, và O3. ĐNĐT khuếch đại vấn đề này bằng cách tạo điều kiện thuận lợi cho sự hình thành ozone và làm giảm khả năng khuếch tán các chất ô nhiễm. Điều này gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe cộng đồng, đặc biệt là đối với người già, trẻ em và những người mắc bệnh hô hấp.

2.1. Tác Động của Giao Thông Đô Thị Đến Ô Nhiễm Không Khí

Giao thông đô thị là một trong những nguồn chính gây ra ô nhiễm không khí ở TP. Hồ Chí Minh. Khí thải từ xe cộ chứa nhiều chất độc hại, bao gồm các hạt bụi mịn, NOx, CO, và VOCs. Tình trạng ùn tắc giao thông làm tăng thời gian xe chạy và lượng khí thải phát ra, góp phần làm trầm trọng thêm tình trạng ô nhiễm không khí. Cần có các biện pháp hiệu quả để giảm thiểu khí thải từ giao thông, như khuyến khích sử dụng phương tiện công cộng, xe điện, và xe đạp.

2.2. Ảnh Hưởng Của Công Nghiệp Đến Chất Lượng Không Khí TPHCM

Hoạt động công nghiệp cũng là một nguồn gây ô nhiễm không khí đáng kể ở TP. Hồ Chí Minh. Các nhà máy và khu công nghiệp thải ra nhiều chất ô nhiễm, bao gồm bụi mịn, SO2, NOx, và các chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs). Việc kiểm soát khí thải từ các cơ sở công nghiệp là rất quan trọng để bảo vệ chất lượng không khí và sức khỏe cộng đồng. Các quy định nghiêm ngặt về khí thải và việc áp dụng công nghệ sạch hơn có thể giúp giảm thiểu tác động của công nghiệp đến môi trường.

III. Phương Pháp Đánh Giá Tác Động ĐNĐT đến KK 56 ký tự

Việc đánh giá tác động của đảo nhiệt đô thị đến chất lượng không khí đòi hỏi các phương pháp nghiên cứu toàn diện và đa dạng. Các phương pháp này bao gồm sử dụng dữ liệu quan trắc từ các trạm đo chất lượng không khí, phân tích dữ liệu viễn thám để xác định nhiệt độ bề mặt và thảm thực vật, và sử dụng các mô hình hóa chất lượng không khí để dự đoán sự phân tán của các chất ô nhiễm. Kết quả nghiên cứu có thể sử dụng để hỗ trợ công tác quy hoạch và quản lý môi trƣờng đô thị trong xu hƣớng biến đổi khí hậu.

3.1. Sử Dụng Dữ Liệu Viễn Thám Để Xác Định Nhiệt Độ Bề Mặt

Viễn thám là một công cụ hữu ích để xác định nhiệt độ bề mặt và theo dõi sự biến động của đảo nhiệt đô thị. Ảnh vệ tinh cung cấp thông tin về nhiệt độ bề mặt trên diện rộng và theo thời gian, cho phép các nhà nghiên cứu phân tích sự phân bố và cường độ của ĐNĐT. 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 đƣợc khảo sát cụ thể là thành phần bụi PM10 đƣợc chiết xuất từ các kênh phản xạ thông qua tính toán giá trị độ dày quang học sol khí (AOT) của ảnh Landsat.

3.2. Mô Hình Hóa Chất Lượng Không Khí Để Dự Đoán Ô Nhiễm

Mô hình hóa chất lượng không khí là một phương pháp hiệu quả để dự đoán sự phân tán của các chất ô nhiễm và đánh giá tác động của các biện pháp kiểm soát ô nhiễm. Các mô hình này sử dụng dữ liệu về khí thải, điều kiện thời tiết, và địa hình để mô phỏng sự vận chuyển và biến đổi của các chất ô nhiễm trong không khí. Các mô hình mô phỏng không gian nồng độ PM10 khu vực nội thành TPHCM vào các thời điểm chụp. Các mô hình có thể được sử dụng để đánh giá hiệu quả của các chính sách giảm ô nhiễm và để dự đoán tác động của biến đổi khí hậu đến chất lượng không khí.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Tương Quan ĐNĐT và PM10 53 ký tự

Nghiên cứu cho thấy có mối tương quan chặt chẽ giữa đảo nhiệt đô thị và nồng độ bụi PM10 ở TP. Hồ Chí Minh. Các khu vực có nhiệt độ bề mặt cao thường có nồng độ PM10 cao hơn, đặc biệt là ở các khu vực công nghiệp và giao thông. Kết quả phân tích tƣơng quan giữa nhiệt độ bề mặt và bụi PM10, vào năm 2015, cho thấy giữa chúng có mối tƣơng quan chặt chẽ với nhau. Điều này cho thấy rằng ĐNĐT có thể làm tăng cường sự tích tụ của bụi mịn và gây ra tình trạng ô nhiễm không khí nghiêm trọng hơn. Cần có các biện pháp giảm thiểu ĐNĐT để cải thiện chất lượng không khí và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

4.1. Phân Bố Không Gian Giữa Nhiệt Độ Bề Mặt và PM10

Phân tích phân bố không gian cho thấy rằng các khu vực có nhiệt độ bề mặt cao, chẳng hạn như các khu công nghiệp và khu vực có mật độ xây dựng cao, thường có nồng độ PM10 cao hơn. Ngƣời ta cũng tìm thấy hiện tƣợng 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 trƣợt 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.

4.2. Mối Tương Quan Thống Kê Giữa LST và Nồng Độ PM10

Phân tích thống kê cho thấy có mối tương quan dương giữa nhiệt độ bề mặt đất (LST) và nồng độ PM10. Các chỉ số này cho thấy hiện tƣợng đảo nhiệt có liên quan đến ô nhiễm không khí. Tuy nhiên, mức độ tương quan có thể khác nhau tùy thuộc vào khu vực và thời gian. Việc hiểu rõ mối tương quan này là rất quan trọng để đưa ra các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm không khí hiệu quả.

V. Giải Pháp Giảm Thiểu ĐNĐT Cải Thiện KK TPHCM 60 ký tự

Để giảm thiểu tác động của đảo nhiệt đô thị và cải thiện chất lượng không khí ở TP. Hồ Chí Minh, cần có các giải pháp toàn diện và bền vững. Các giải pháp này bao gồm tăng cường thảm thực vật đô thị, sử dụng vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường, thúc đẩy giao thông công cộng và xe điện, và áp dụng các biện pháp quy hoạch đô thị xanh. 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 trƣờng đô thị. Đồng thời kết quả cũng sẽ có những cảnh báo và các giải pháp thích ứng trong điều kiện thời tiết biến đổi xấu nhƣ hiện nay.

5.1. Tăng Cường Mảng Xanh Đô Thị Để Giảm Nhiệt Độ

Tăng cường mảng xanh đô thị, bao gồm công viên, vườn cây, và cây xanh ven đường, là một biện pháp hiệu quả để giảm nhiệt độ và cải thiện chất lượng không khí. Thảm thực vật có khả năng hấp thụ nhiệt và phát tán hơi nước, giúp làm mát không khí và giảm nhiệt độ bề mặt. Đẩy mạnh công tác phát triển cây xanh giúp làm giảm nhiệt độ từ 0.5-2 độ C, giảm hiệu ứng ĐNĐT, tăng cường lưu trữ cacbon, cải thiện chất lượng không khí, đặc biệt ở khu vực gần đường giao thông.

5.2. Quy Hoạch và Cấu Trúc Xây Dựng Đô Thị Xanh

Quy hoạch đô thị đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu tác động của đảo nhiệt đô thị. Cần thiết kế các khu đô thị có mật độ xây dựng hợp lý, tạo ra các hành lang thông gió, và sử dụng vật liệu xây dựng có khả năng phản xạ nhiệt cao. Đồng thời, việc khuyến khích xây dựng các công trình xanh và sử dụng năng lượng tái tạo cũng góp phần giảm ô nhiễm không khí và biến đổi khí hậu.

VI. Kết Luận Ứng Dụng Hướng Nghiên Cứu ĐNĐT 54 ký tự

Nghiên cứu này đã làm sáng tỏ mối quan hệ giữa đảo nhiệt đô thị và chất lượng không khí ở TP. Hồ Chí Minh. Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để hỗ trợ công tác quy hoạch đô thị, quản lý môi trường, và đưa ra các chính sách giảm thiểu ô nhiễm không khí. Đồng thời, cần có các nghiên cứu tiếp theo để đánh giá hiệu quả của các biện pháp giảm thiểu ĐNĐT và để dự đoán tác động của biến đổi khí hậu đến chất lượng không khí trong tương lai.

6.1. Ứng Dụng Kết Quả Nghiên Cứu Trong Quy Hoạch Đô Thị

Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để đưa ra các quyết định quy hoạch đô thị thông minh, nhằm giảm thiểu tác động của đảo nhiệt đô thị và cải thiện chất lượng không khí. Các nhà quy hoạch có thể sử dụng thông tin về nhiệt độ bề mặt, thảm thực vật, và phân bố không gian của các chất ô nhiễm để thiết kế các khu đô thị có khả năng chống chịu tốt hơn với biến đổi khí hậu và có môi trường sống trong lành hơn.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về ĐNĐT và KK

Các hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc đánh giá hiệu quả của các biện pháp giảm thiểu đảo nhiệt đô thị, dự đoán tác động của biến đổi khí hậu đến chất lượng không khí, và phát triển các mô hình tích hợp để quản lý ô nhiễm không khí và biến đổi khí hậu một cách hiệu quả hơn. Việc nghiên cứu chuyên sâu có thể đánh giá chính xác tác động của ĐNĐT và đề xuất các giải pháp giảm thiểu hiệu quả, từ đó bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Quá trình đô thị hóa diễn ra mạnh mẽ tại Thành phố Hồ Chí Minh đã thúc đẩy tăng trưởng kinh tế nhưng đồng thời tạo ra những biến đổi nghiêm trọng về vi khí hậu và chất lượng môi trường không khí. Với mật độ dân số tại các quận nội thành trung tâm vượt mức 40.000 người/km² và diện tích bề mặt bê tông hóa không ngừng mở rộng trên tổng diện tích tự nhiên 2.098 km², thành phố đang đối mặt trực tiếp với hiệu ứng đảo nhiệt đô thị bề mặt. Hiện tượng này làm gia tăng sự chênh lệch nhiệt độ giữa khu vực phát triển đô thị và vùng nông thôn ngoại thành từ 3°C đến 6°C, thậm chí có những thời điểm đỉnh điểm mức chênh lệch đạt tới 11°C đến 12°C. Nhiệt độ gia tăng kết hợp cùng bức xạ mặt trời gay gắt thúc đẩy các phản ứng quang hóa, giữ chân các chất ô nhiễm và sol khí ở tầng khí quyển sát mặt đất, làm suy giảm chất lượng không khí nghiêm trọng.

Nghiên cứu được thực hiện nhằm nắm bắt quy luật hình thành, biến động không gian - thời gian của đảo nhiệt đô thị bề mặt và đánh giá tác động của hiện tượng này đến sự phân bố nồng độ bụi PM10 tại khu vực phía Bắc Thành phố Hồ Chí Minh giai đoạn 1995 - 2015. Phạm vi nghiên cứu bao gồm 19 quận nội thành và 3 huyện ngoại thành với tổng diện tích khảo sát hơn 1.600 km², nơi tập trung các trục giao thông huyết mạch và các khu công nghiệp trọng điểm. Về mặt ý nghĩa thực tiễn, luận văn đã xây dựng bộ bản đồ nhiệt độ bề mặt và mô phỏng ô nhiễm bụi PM10 với độ tin cậy cao, cung cấp cơ sở khoa học định lượng giúp các nhà quản lý môi trường và nhà quy hoạch đô thị tối ưu hóa hạ tầng sinh thái, giảm thiểu phát thải nhiệt và kiểm soát ô nhiễm không khí hiệu quả trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng lý thuyết cân bằng năng lượng bề mặt và nguyên lý truyền bức xạ điện từ trong môi trường khí quyển. Định luật Stefan-Boltzmann và định luật Planck đóng vai trò cốt lõi trong việc tính toán nhiệt độ bức xạ của vật thể từ phổ hồng ngoại nhiệt, phản ánh mối quan hệ giữa thông lượng bức xạ sóng dài phát ra và nhiệt độ nhiệt động lực học của bề mặt đất. Bên cạnh đó, khung phân tích quang học khí quyển dựa trên lý thuyết tán xạ Rayleigh và tán xạ Mie được áp dụng để giải thích sự suy giảm bức xạ qua lớp khí quyển dày do sự hiện diện của hơi nước và các hạt bụi lơ lửng.

Các khái niệm chính được sử dụng xuyên suốt đề tài bao gồm:

• Đảo nhiệt đô thị bề mặt: Hiện tượng nhiệt độ bề mặt đất tại khu vực đô thị cao hơn rõ rệt so với các vùng nông thôn hoặc thảm thực vật xung quanh.
• Nhiệt độ bề mặt đất: Đại lượng nhiệt động lực học được dẫn xuất từ dữ liệu viễn thám hồng ngoại nhiệt sau khi hiệu chỉnh độ phát xạ thực tế.
• Độ dày quang học sol khí: Đại lượng không thứ nguyên biểu thị mức độ hấp thụ và tán xạ bức xạ mặt trời của các hạt sol khí trong toàn bộ cột khí quyển.
• Chỉ số phân biệt thực vật chuẩn hóa: Chỉ số quang phổ được sử dụng để phân loại lớp phủ bề mặt và định lượng độ phát xạ nhiệt.
• Nồng độ bụi mịn PM10: Hạt vật chất lơ lửng có đường kính khí động học nhỏ hơn hoặc bằng 10 micromet, đóng vai trò là chỉ thị chất lượng không khí chính theo quy chuẩn môi trường quốc gia.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng chuỗi dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat đa thời gian gồm Landsat 5 TM, Landsat 7 ETM+ và Landsat 8 OLI/TIRS trong giai đoạn 1995, 2005 và 2015. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm các cảnh ảnh viễn thám có độ phân giải không gian từ 60m đến 120m (được tái chia mẫu về kích thước điểm ảnh chuẩn 30m) kết hợp cùng dữ liệu đo đạc thực địa tại 6 trạm quan trắc không khí cố định trên địa bàn thành phố. Phương pháp chọn mẫu tập trung vào các cảnh ảnh chất lượng cao thu nhận trong mùa khô với độ che phủ mây dưới 10% nhằm đảm bảo tính đồng nhất về điều kiện chiếu sáng và độ truyền xạ khí quyển.

Phương pháp viễn thám được lựa chọn thay thế cho các phương pháp đo đạc mặt đất truyền thống vì khả năng bao phủ không gian rộng lớn, tính liên tục theo thời gian và khả năng trích xuất dữ liệu tại những khu vực không có trạm quan trắc. Quy trình phân tích bao gồm:

• Tiền xử lý ảnh: Hiệu chỉnh bức xạ, chuyển đổi giá trị số sang độ chói phổ ngoài khí quyển và hiệu chỉnh góc chiếu mặt trời.
• Định chuẩn tương đối: Đồng bộ hóa phổ các cảnh ảnh đa thời gian qua phương pháp hồi quy tuyến tính dựa trên ảnh mốc năm 2003.
• Tính toán nhiệt độ bề mặt đất: Xác định độ phát xạ bề mặt dựa trên ngưỡng chỉ số thực vật chuẩn hóa và phục hồi nhiệt độ bề mặt qua kênh hồng ngoại nhiệt.
• Mô phỏng nồng độ PM10: Chiết xuất giá trị độ dày quang học sol khí từ kênh phổ màu xanh lá cây và ứng dụng hàm hồi quy phi tuyến đa thức bậc hai đã được kiểm chứng để thành lập bản đồ phân bố nồng độ bụi.
• Đánh giá sai số: Đối chiếu kết quả nhiệt độ trích xuất với số liệu trạm khí tượng mặt đất, ghi nhận độ lệch chuẩn sai số nằm trong giới hạn cho phép từ ±1,0°C đến ±1,5°C.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phân tích đa thời gian giai đoạn 1995 - 2015 đã chỉ ra xu hướng gia tăng mạnh mẽ cả về quy mô không gian lẫn cường độ của hiện tượng đảo nhiệt đô thị bề mặt và mức độ ô nhiễm bụi PM10:

• Không gian đảo nhiệt đô thị bề mặt năm 2015 đã mở rộng gấp 4 lần so với thời điểm năm 1995. Vùng lõi nhiệt độ cao ban đầu chỉ giới hạn tại khu vực trung tâm quận 1, quận 3, quận 5 và quận 10 đã lan rộng nhanh chóng về phía Tây Bắc và Đông Bắc, bao phủ các quận đô thị hóa mới như Tân Bình, Bình Tân, Gò Vấp và một phần huyện Hóc Môn.
• Nhiệt độ bề mặt đất trung bình toàn khu vực khảo sát có xu hướng tăng đều từ 1,5°C đến 2,8°C qua từng thập kỷ. Mức chênh lệch nhiệt độ bề mặt giữa các công trình xây dựng mật độ cao so với bề mặt sông ngòi và thảm thực vật công viên ghi nhận giá trị dao động từ 5°C đến 12°C.
• Nồng độ bụi PM10 mô phỏng từ dữ liệu độ dày quang học sol khí cho thấy tình trạng ô nhiễm không khí cục bộ nghiêm trọng. Tại các nút giao thông trọng điểm và các khu công nghiệp tập trung như Khu công nghiệp Tân Bình, Khu chế xuất Linh Trung và các đại lộ chính, nồng độ PM10 vượt ngưỡng 300 µg/m³, cao gấp 2 đến 3 lần giới hạn cho phép của quy chuẩn môi trường không khí xung quanh.
• Kết quả thống kê hồi quy phi tuyến năm 2015 xác định mối tương quan thuận rõ rệt giữa nhiệt độ bề mặt đất và nồng độ bụi PM10 với hệ số tương quan đạt mức tin cậy cao, chứng minh rằng những khu vực có nhiệt độ bề mặt bức xạ lớn luôn đi kèm với mật độ tích tụ sol khí dày đặc.

Thảo luận kết quả

Sự tương quan chặt chẽ giữa nhiệt độ bề mặt đất và nồng độ PM10 được giải thích thông qua cơ chế vi khí hậu và hoàn lưu đô thị cục bộ. Khi các bề mặt không thấm hấp thụ bức xạ mặt trời và phát tỏa nhiệt lượng lớn vào tầng đối lưu, khối không khí nóng bị giãn nở và bốc lên cao tạo thành một vùng áp thấp nhiệt lực tại trung tâm đô thị. Khối không khí lạnh hơn từ vùng ngoại ô và mặt nước ven sông di chuyển vào tầng thấp mang theo các chất ô nhiễm nhưng không thể khuếch tán ra ngoài do gặp các chướng ngại vật nhân tạo và các luồng nhiệt đối lưu thẳng đứng. Điều này tạo nên một chu trình hoàn lưu khép kín giữ chân khói bụi và hạt sol khí lơ lửng ngay phía trên bầu trời đô thị.

Kết quả nghiên cứu này hoàn toàn tương đồng với các công trình nghiên cứu viễn thám đô thị tại các thành phố lớn trên thế giới như Bắc Kinh, Nairobi và Delhi, nơi mối liên hệ giữa vật liệu bề mặt, nhiệt độ đất và ô nhiễm hạt vật chất đã được ghi nhận. Trong việc trình bày báo cáo chuyên sâu, dữ liệu tương quan này có thể được trực quan hóa thông qua biểu đồ phân tán hồi quy đa thức kết hợp bảng phân loại 4 cấp độ nhiệt độ bề mặt đất để làm nổi bật sự dịch chuyển không gian của đảo nhiệt đô thị. Việc sử dụng bản đồ nhiệt GIS đa lớp cho phép các nhà khoa học định vị chính xác các điểm nóng ô nhiễm môi trường với độ trực quan vượt trội so với các báo cáo bảng biểu truyền thống.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết luận khoa học về mối liên hệ giữa môi trường nhiệt và chất lượng không khí, bốn nhóm giải pháp chiến lược được đề xuất nhằm giảm nhẹ tác động tiêu cực:

• Mở rộng tỷ lệ mảng xanh đô thị: Ủy ban nhân dân Thành phố Hồ Chí Minh và Sở Xây dựng cần thiết lập mục tiêu nâng tỷ lệ diện tích cây xanh đô thị đạt tối thiểu 5 đến 7 m²/người vào năm 2030. Cần ưu tiên phát triển các dải cây xanh đa tầng tán dọc theo các tuyến đường giao thông huyết mạch có lượng xe cơ giới lớn và áp dụng chính sách khuyến khích kiến trúc xanh như mô hình vườn trên mái nhà hoặc vườn thẳng đứng nhằm hạ nhiệt bức xạ bề mặt công trình từ 3°C đến 5°C.
• Quy hoạch cấu trúc đô thị và thiết lập hành lang thông gió tự nhiên: Sở Quy hoạch - Kiến trúc cần tích hợp bản đồ đảo nhiệt vào quy hoạch phân khu giai đoạn 2025 - 2030, quy định khoảng lùi công trình hợp lý và bảo tồn nghiêm ngặt dải hành lang cây xanh - mặt nước ven sông Sài Gòn và hệ thống kênh rạch rộng từ 50m đến 100m. Việc này tạo điều kiện cho gió mát tự nhiên thâm nhập sâu vào lõi đô thị, đẩy nhanh tốc độ khuếch tán khí thải độc hại.
• Ứng dụng vật liệu xây dựng làm mát thông minh: Ban Quản lý các dự án xây dựng cần ban hành tiêu chuẩn sử dụng vật liệu có hệ số phản xạ mặt trời trên 0,6 và độ phát xạ nhiệt lớn hơn 0,9 cho các công trình công cộng và mặt đường giao thông. Giải pháp mái nhà mát và vỉa hè thấm nước có thể giúp giảm nhiệt độ bề mặt vật liệu từ 5°C đến 10°C, từ đó hạn chế hiện tượng bức xạ ngược vào ban đêm.
• Hiện đại hóa hệ thống giám sát môi trường bằng công nghệ vũ trụ: Sở Tài nguyên và Môi trường cần xây dựng cơ chế giám sát chất lượng không khí tích hợp giữa ảnh viễn thám vệ tinh định kỳ 3 tháng/lần và mạng lưới trạm quan trắc tự động. Hệ thống này giúp phát hiện kịp thời các khu vực có nồng độ PM10 vượt ngưỡng 150 µg/m³ để kích hoạt các biện pháp kiểm soát nguồn thải khẩn cấp từ các cơ sở sản xuất công nghiệp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nghiên cứu mang lại giá trị thực tiễn và học thuật sâu sắc cho nhiều nhóm đối tượng chuyên môn:

• Cơ quan quản lý nhà nước và nhà hoạch định chính sách: Các cán bộ thuộc Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Xây dựng và Chi cục Bảo vệ Môi trường có thể sử dụng kết quả nghiên cứu như một tài liệu căn cứ để ban hành quy chuẩn kỹ thuật xây dựng đô thị thích ứng biến đổi khí hậu và xây dựng các kịch bản kiểm soát ô nhiễm không khí theo vùng địa lý trọng điểm.
• Chuyên gia và kiến trúc sư quy hoạch đô thị: Cung cấp góc nhìn không gian trực quan về mối liên hệ giữa hình thái kiến trúc, tỷ lệ bê tông hóa và môi trường nhiệt, hỗ trợ việc thiết kế phân khu chức năng, bố trí mật độ công trình và bảo tồn quỹ đất cho hành lang sinh thái làm mát.
• Giảng viên, nghiên cứu sinh và sinh viên chuyên ngành Môi trường và GIS: Đóng vai trò là tài liệu tham khảo học thuật giá trị về phương pháp luận xử lý ảnh viễn thám hồng ngoại nhiệt Landsat, thuật toán chiết xuất nhiệt độ bề mặt đất có hiệu chỉnh độ phát xạ và phương pháp mô phỏng nồng độ bụi PM10 từ độ dày quang học sol khí.
• Doanh nghiệp phát triển bất động sản và tư vấn công trình xanh: Giúp các chủ đầu tư nhận diện tầm quan trọng của việc lựa chọn vật liệu phản xạ nhiệt và phát triển cảnh quan cây xanh, hỗ trợ tính toán các chỉ số tiết kiệm năng lượng làm mát cho các dự án khu dân cư hiện đại.

Câu hỏi thường gặp

• Đảo nhiệt đô thị bề mặt và đảo nhiệt không khí có điểm gì khác nhau? Đảo nhiệt bề mặt được xác định qua nhiệt độ của các bề mặt vật thể nhân tạo như mái nhà, mặt đường bê tông thông qua cảm biến hồng ngoại nhiệt của vệ tinh, đạt cường độ chênh lệch cao nhất vào ban ngày từ 27°C đến 50°C so với nhiệt độ không khí. Trong khi đó, đảo nhiệt không khí phản ánh nhiệt độ lớp khí quyển gần mặt đất, thường đo bằng trạm khí tượng và thể hiện rõ nét nhất vào ban đêm.

• Tại sao công nghệ viễn thám lại vượt trội hơn các trạm quan trắc mặt đất trong việc đánh giá môi trường đô thị? Các trạm quan trắc mặt đất tuy cho số liệu tức thời chính xác nhưng chi phí lắp đặt rất cao và phân bố thưa thớt, chỉ đại diện cho phạm vi cục bộ xung quanh trạm đo. Công nghệ viễn thám cung cấp dữ liệu ảnh phủ trùm trên toàn bộ diện tích hàng nghìn km², cho phép theo dõi liên tục biến động không gian của nhiệt độ bề mặt và bụi PM10 ngay cả tại các vùng ngoại thành chưa có trạm đo.

• Phương pháp nào được sử dụng để chiết xuất nồng độ bụi PM10 từ ảnh vệ tinh Landsat? Nghiên cứu sử dụng giá trị bức xạ từ kênh phổ màu xanh lá cây của cảm biến Landsat, vốn là kênh có độ nhạy hấp thụ và tán xạ sol khí cao nhất, để tính toán chỉ số độ dày quang học sol khí. Sau đó, một phương trình hồi quy phi tuyến đa thức bậc hai đã được kiểm chứng thực nghiệm sẽ chuyển đổi giá trị quang học này thành nồng độ bụi PM10 tương ứng.

• Nhiệt độ bề mặt tăng cao tác động như thế nào đến sự tích tụ chất ô nhiễm không khí? Bề mặt đô thị bị nung nóng tạo ra dòng không khí đối lưu thẳng đứng cuốn khói bụi lên cao, đồng thời hút luồng không khí lạnh từ vùng ven vào tầng thấp. Sự kết hợp giữa cấu trúc nhà cao tầng dày đặc và luồng nhiệt nghịch đảo khiến các hạt bụi PM10 không thể phát tán theo phương ngang, tạo ra vòng tuần hoàn khí bẩn khép kín với nồng độ bụi cục bộ vượt quá 300 µg/m³.

• Biện pháp nào giúp giảm thiểu đảo nhiệt đô thị nhanh và tiết kiệm chi phí nhất? Giải pháp khả thi và mang lại hiệu quả tức thì nhất là tăng cường phủ xanh bề mặt thông qua việc trồng cây bóng mát trên các vỉa hè giao thông và phủ vật liệu sơn phản xạ nhiệt cao lên mái tôn nhà xưởng. Các biện pháp này có thể làm giảm nhiệt độ bề mặt vật liệu ngay từ 4°C đến 8°C và cải thiện đáng kể độ trong lành của không khí xung quanh.

Kết luận

• Luận văn đã phân tích thành công quy luật biến động không gian của đảo nhiệt đô thị bề mặt phía Bắc Thành phố Hồ Chí Minh giai đoạn 1995 - 2015, ghi nhận diện tích vùng đảo nhiệt mở rộng gấp 4 lần theo tiến trình đô thị hóa.
• Nghiên cứu đã chứng minh bằng số liệu định lượng mối tương quan thuận phi tuyến chặt chẽ giữa nhiệt độ bề mặt đất và nồng độ bụi mịn PM10, làm sáng tỏ cơ chế tích tụ ô nhiễm không khí dưới tác động của vi khí hậu đô thị.
• Phương pháp viễn thám hồng ngoại nhiệt và mô hình quang học sol khí được xác lập với độ chính xác cao, đạt sai số nhiệt độ chỉ từ ±1,0°C đến ±1,5°C so với trạm khí tượng mặt đất.
• Hệ thống 4 nhóm giải pháp công trình và phi công trình đã được đề xuất với lộ trình thực hiện cụ thể đến năm 2030, hướng đến mục tiêu hạ nhiệt độ bề mặt đô thị và kiểm soát nồng độ bụi PM10 trong giới hạn an toàn.
• Các cơ quan quản lý đô thị và môi trường cần đẩy mạnh việc số hóa, ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS vào công tác quan trắc môi trường định kỳ nhằm xây dựng đô thị sinh thái bền vững và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ----------------------------- NGUYỄN THỊ TUYẾT MAI NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA ĐẢO NHIỆT ĐÔ THỊ ĐẾN CHẤT LƢỢNG KHÔNG KHÍ BẰNG PHƢƠNG PHÁP VIỄN THÁM Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên và môi trƣờng Mã số: 60850101 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH -02/2016 Công trình đƣợc hoàn thành tại: Trƣờng đại học Bách Khoa – ĐHQG –HCM Cán bộ hƣớng dẫn khoa học: TS TRẦN THỊ VÂN Cán bộ nhận xét 1: TS. Lê Thị Kim Thoa Cán bộ nhận xét 2: TS. Lƣơng Văn Việt Luận văn thạc sĩ đã đƣợc bảo vệ tại trƣờng 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.TS Lê Văn Trung 2. Lâm Đạo Nguyên 3. Lê Thị Kim Thoa 4. Nguyễn Văn Minh Mẫn Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trƣởng khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã đƣợc sửa chữa ( nếu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƢỞNG KHOA MÔI TRƢỜNG VÀ TÀI NGUYÊN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do- Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN THỊ TUYẾT MAI MSHV: 7140491 Ngày sinh: 11/03/1990 Nơi sinh: TPHCM Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên và môi trƣờng Mã số: 60850101 I. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA ĐẢO NHIỆT ĐÔ THỊ ĐẾN CHẤT LƢỢNG KHÔNG KHÍ BẰNG PHƢƠNG 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 lƣợng không khí của phía Bắc Thành phố Hồ Chí Minh và đề xuất giải pháp giảm thiểu tác động 2. Nội dung: (1) Đánh giá biến động đảo nhiệt đô thị theo không gian và thời gian giai đoạn 1995-2015 (2) Phân tích, đánh giá chất lƣợng không khí đô thị theo thành phần bụi PM10 ở TPHCM (3) Xác định mối quan hệ và tìm tƣơng quan giữa các biến về nhiệt và PM10 (4) Đề xuất giải pháp giảm nhẹ tác động của đảo nhiệt đô thị và cải thiện chất lƣợng môi trƣờng không khí đô thị.

NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: IV. CÁN BỘ HƢỚNG DẪN : TS. TRẦN THỊ VÂN TPHCM, ngày ….tháng……năm 2015 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TS.

Trần Thị Vân PGS. Lê Văn Khoa TRƢỞNG KHOA i LỜI CẢM ƠN ---------oOo-------- Trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp, tôi đã nhận được sự giúp đỡ của rất nhiều người. Tôi xin chân thành gởi làm cảm ơn đến: Gia đình, đặc biệt là Ba Mẹ tôi đã luôn bên cạnh, nâng đỡ trong suốt quá trình học tập cũng như thực hiện luận văn. Quý thầy cô Khoa Môi Trường và Tài Nguyên, Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu trong suốt những năm học tập ở trường.

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 ii TÓM TẮT Đảo nhiệt đô thị và ô nhiễm không khí là những vấn đề môi trƣờng đang đƣợc chú ý quan tâm hiện nay đặc biệt ở khu vực đô thị. Mặc dù vấn đề này diễn ra ngày càng mạnh mẽ nhƣng 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 đƣợc khảo sát cụ thể là thành phần bụi PM10 đƣợc chiết xuất từ các kênh phản xạ thông qua tính toán giá trị độ dày quang học sol khí (AOT) của ảnh Landsat. Mối tƣơng quan giữa nhiệt độ bề mặt và bụi PM10 đƣợc 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 hƣớng 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 hƣớng 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 đƣợc 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 tƣơng quan giữa nhiệt độ bề mặt và bụi PM10, vào năm 2015, cho thấy giữa chúng có mối tƣơng 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 trƣờng đô thị.

Kết quả nghiên cứu của luận văn có thể sử dụng để hỗ trợ công tác quy hoạch và quản lý môi trƣờng đô thị trong xu hƣớng biến đổi khí hậu. Đồng thời kết quả iii 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. iv LỜI CAM ĐOAN ------oOo------ Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dƣới sự hƣớng dẫn trực tiếp của TS. Trần Thị Vân. Ngoại trừ những nội dung đã đƣợc trích dẫn, các số liệu, kết quả đƣợc trình bày trong luận văn này là hoàn toàn chính xác, trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong các công trình nghiên cứu nào khác trƣớc đây.

Tôi xin lấy danh dự của bản thân để đảm bảo cho lời cam đoan này. Nguyễn Thị Tuyết Mai v MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN. ii LỜI CAM ĐOAN .iv MỤC LỤC .v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT. viii DANH MỤC BẢNG BIỂU .ix DANH MỤC HÌNH ẢNH.

Tính cấp thiết của đề tài. Mục tiêu nghiên cứu. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu.

Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn. 5 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .7 VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU. Đảo nhiệt đô thị và các tác động. Nguồn gốc phát sinh nhiệt.

Đảo nhiệt đô thị. Tác động của đảo nhiệt đô thị. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐẢO NHIỆT ĐÔ THỊ VÀ CHẤT LƢỢNG KHÔNG KHÍ SỬ DỤNG ẢNH VỆ TINH. Nghiên cứu trên thế giới.

Nghiên cứu ở Việt Nam. Tổng quan khu vực nghiên cứu. Vị trí địa lý. Đặc điểm địa hình.

Kinh tế xã hội. Tình hình phát triển đô thị hóa tại TPHCM. Hiện trạng môi trƣờng không khí tại TPHCM .25 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. CƠ SỞ KHOA HỌC.

Cơ sở viễn thám. Bức xạ và nguyên lý. Cơ sở về sự hình thành đảo nhiệt đô thị. Cơ sở về độ dày quang học sol khí và ô nhiễm không khí.

Mối quan hệ giữa đảo nhiệt và ô nhiễm không khí. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Quy trình thực hiện nghiên cứu. Phƣơng pháp xác định nhiệt độ bề mặt.

Các bƣớc tính toán độ phát xạ và nhiệt độ bề mặt trong luận văn. Phƣơng pháp mô phỏng nồng độ PM10. Các phép hiệu chỉnh cần thiết trong tiền xử lý dữ liệu viễn thám. Đánh giá sai số kết quả xử lý dữ liệu viễn thám.

DỮ LIỆU SỬ DỤNG. Ảnh vệ tinh. Các dữ liệu khác. 62 CHƢƠNG 3: BIẾN ĐỘNG NHIỆT ĐỘ VÀ ĐẢO NHIỆT ĐÔ THỊ.

Quy trình chiết xuất và cơ sở đánh giá nhiệt độ bề mặt. Quy trình chiết xuất nhiệt độ bề mặt. Tiền xử lý ảnh. Cơ sở đánh giá nhiệt độ bề mặt.

Biến động nhiệt độ đô thị bề mặt khu vực phía Bắc thành phố Hồ Chí Minh giai đoạn 1995-2015. Phân bố nhiệt độ bề mặt. Đánh giá sai số kết quả xử lý ảnh nhiệt vệ tinh. Xu hƣớng nhiệt độ bề mặt giai đoạn 1995-2015.

Diễn biến nhiệt độ biến đổi theo mùa trong năm 2015. Biến động đảo nhiệt đô thị bề mặt. Xu hƣớng biến động đảo nhiệt đô thị bề mặt. Hình thái đảo nhiệt đô thị bề mặt .