Phát triển đô thị là một phần tất yếu của quá trình phát triển kinh tế quốc gia. Do sức hút của các thành phố, các thị trấn lân cận và các làng quê phải hứng chịu cảnh di cư từ nông thôn ra thành thị. Dòng người đổ về thành phố làm tăng nhu cầu phát triển của các thành phố lớn hơn. Hiện nay, khoảng một nửa dân số thế giới đang sinh sống ở những thành phố lớn và theo ước tính, đến năm 2030, số dân ở các thành phố sẽ tăng lên 5 tỷ người.
Vấn đề môi trường liên quan chặt chẽ với quá trình đô thị hoá đó là Hiệu ứng đảo nhiệt đô thị (UHI). UHI là một hiện tượng nhiệt độ không khí trong thành phố tăng lên đáng kể so với những khu vực bán đô thị và khu vực nông thôn. Hiện tượng này chủ yếu do mất diện tích thảm thực vật để dành chỗ cho phát triển đô thị. Dựa vào các số đo nhiệt độ ở Singapore, nhiệt độ không khí cao nhất ở Khu trung tâm thương mại (CBD) là 28,40C do thảm thực vật ít. Trong khi, nhiệt độ không khí thấp nhất là 240C ở khu vực Tây Bắc Singapore nơi có rừng.
Singapore có kế hoạch tăng dân số từ 4,5 triệu dân hiện nay lên 6,5 triệu dân. Với mức tăng này, Singapore cần phát triển đô thị mới để đáp ứng nhu cầu kinh tế và xã hội của con người. Sự phát triển của Khu trung tâm thương mại (CBD) thứ 2 ở Vịnh Marina và khu vực Hồ Jurong là để đáp ứng kế hoạch này. Nếu cảnh quan đô thị không được quy hoạch hơp lý thì cường độ UHI cao hơn, sẽ làm nhiệt độ không khí ở đô thị tăng lên. Do đó, nhiệt độ không khí ngoài trời không chỉ tăng lên mà tiêu thụ năng lượng để làm mát các toà nhà cũng sẽ tăng đáng kể.
Xây dựng bản đồ khí hậu đô thị là một cách để đánh giá điều kiện khí hậu đô thị, được sử dụng phổ biến trong những năm gần đây. Đó là bản đồ được mã hóa theo màu, cung cấp thông tin về những điểm nóng và điểm mát được xác định bằng hệ thống thông tin địa lý (GIS). Phgương pháp pháp này sử dụng tỷ lệ bản đồ khu vực 1: 100 000 đến tỷ lệ đô thị 1: 5000. Hiện nay, việc mở rộng đất để phát triển đô thị vẫn thiếu công cụ đánh giá các điều kiện hiện tại và quy hoạch trong tương lai. Trong những nghiên cứu gần đây, GIS được sử dụng như một công cụ đánh giá cho việc mở rộng diện tích đất thành phố hoặc khu vực lân cận.
Một nghiên cứu được thực hiện để đánh giá điều kiện vi khí hậu của Kent Ridge, thuộc NUS. Trường có diện tích khoảng 150 ha, có thể coi như một thành phố nhỏ gồm các toà nhà dành cho giáo dục, toà nhà chung cư, bảo tàng, trung tâm văn hoá, thể dục, thể thao và các cơ quan quản lý. Phần lớn các địa điểm này được xếp vào loại có mật độ xanh thấp. Khu trường có các sân thoáng và đường trồng cây xanh. Thậm chí, giữa các toà nhà, cây xanh được trồng cách nhau khoảng từ 3 đến 10 m. Không những cây xanh làm giảm nhiệt độ không khí mà còn đáp ứng mục tiêu về thẩm mỹ. Khu vực cây xanh ở dọc đường Kent Ridge giống như một vùng nông thôn, có nhiệt độ xung quanh mát hơn so với những khu vực khác.
Các bản đồ nhiệt độ tạo ra được đặt lên trên mô hình GIS của khu trường Kent Ridge 3D NUS cho thấy, phần lớn những điểm mát nằm ở khu vực có diện tích cây xanh lớn và dày đặc . Địa điểm mát nhất là ở Water Tank, nằm ở giữa khu vực cây xanh Kent Ridge. Những điểm mát khác gồm bãi đỗ xe, có các cây lớn cung cấp nhiều bóng râm. Nghiên cứu này cho thấy tầm quan trọng của cây xanh, đặc biệt là những loại cây trưởng thành trong việc làm giảm nhiệt độ không khí xung quanh.
Trái lại, những điểm nóng được xác định ở khu vực có mật độ cây xanh thưa thớt và diện tích mặt đường giữa các toà nhà lớn. Những điểm nóng dễ nhận thấy nằm ở Engineering Auditorium – EA và căng tin ở công viên Prince George. Cường độ đảo nhiệt ban ngày đạt khoảng 3,2 K, khu vực mát nhất nằm gần Water Tank. Trong khi, vào buổi tối, cường độ đảo nhiệt là khoảng 2K.
Ban ngày, nhiệt độ ở công viên Prince George tăng lên do thiếu cây xanh. Ban đêm, nhiệt độ vẫn ở mức cao, nhưng nhiệt lan toả ra diện tích lớn hơn. Nhiệt tích tụ trong toà nhà vào ban ngày, ban đêm bắt đầu phân tán ra môi trường. Trong khi, ở những vùng có diện tích cây xanh rậm rạp như Water Tank, điều kiện khí hậu ổn định hơn. Ban ngày, nhiệt độ ở Engineering Auditorium tăng cao do diện tích mặt đường lớn và buổi tối nhiệt độ giảm xuống ở khu vực thoáng, do nhiệt độ dễ dàng thoát ra, đây là hiện tượng trái ngược so với khu vực PGP.
Rõ ràng, các công viên hoặc những khu vực có cây xanh sẽ làm mát không khí cả ngày. Tuy nhiên, không phải mọi dự án mở rộng đất đều có cơ hội trồng nhiều cây xanh hơn do những hạn chế về không gian. Để tạo ra không gian cây xanh, các nhà quy hoạch và kiến trúc sư đang nghiên cứu trồng những loại cây xanh ở các toà nhà. Ý tưởng trồng cây xanh ở các toà nhà không phải là mới mẻ, tuy nhiên việc nghiên cứu vẫn còn hạn chế.
Theo TS.Chen Yu, khoa Xây dựng thuộc NUS, trường đã xây dựng phòng thí nghiệm công nghệ xanh gồm các công nghệ tiên tiến như những mái nhà xanh và bức tường xanh cho vùng khí hậu nhiệt đới. Cùng với Uỷ ban quản lý các vườn quốc gia (NParks), Cơ quan xây dựng và nhà ở (BCA), các hệ thống cây xanh khác cũng được trồng ở Công viên Hort nhằm nghiên cứu hiệu suất nhiệt trong khu vực.
Trên cơ sở các loại cây trồng, các điều kiện môi trường trồng và phương pháp xây dựng, cây xanh có thể được trồng theo 3 cách – treo thẳng xuống, leo trên tường và các kiểu tách rời. Bằng cách trồng chúng trên các tầng, cây được treo thẳng xuống tạo ra một vành đai xanh thẳng đứng trên các toà nhà nhiều tầng. Những loại cây leo phủ lên tường của các toàn nhà một cách tự nhiên hoặc được đỡ bởi các dàn mắt cáo hoặc các hệ thống khác. Kiểu luống tách rời là công nghệ mới nhất trong xây dựng cảnh quan gồm các tường đất để trồng cây và hệ thống tưới nước tự động. Hiện nay, công nghệ này đang được thử nghiệm rộng rãi ở Phòng thí nghiệm công nghệ xanh.
Theo kết quả nghiên cứu, nhiệt độ bề mặt tường bê tông có thể cao hơn bề mặt tường được phủ bởi hệ thống cây xanh 100C. Những loại cây xanh khác nhau có khả năng che phủ khác nhau, giúp làm mát bề mặt toà nhà và làm giảm đáng kể nhiệt độ nhờ mật độ tán lá (chỉ số diện tích lá) của cây xanh. Bên cạnh việc nghiên cứu hiệu suất nhiệt, nghiên cứu này còn xem xét các loại cây trồng có thể trụ được khi có gió, bức xạ mặt trời mạnh ở vùng nhiệt đới và ít phải chăm sóc, mang lại hiệu quả chi phí.
Nguồn: innovationmagazine.com, 10/2009