Đối phó với biến đổi khí hậu ngầm

Hình ảnh mô phỏng các lớp đất khác nhau bên dưới thành phố Chicago (Mỹ), phản ứng khác nhau với nhiệt. Ảnh: New Atlas.

Mối nguy hiểm thầm lặng

Hiểu một cách cơ bản, biến đổi khí hậu ngầm là sự nóng lên của mặt đất do nhiệt tỏa ra từ các tòa nhà, tầng hầm, gara để xe, đường hầm và tàu điện ngầm. Tất cả hoạt động của các công trình này đều liên tục tỏa nhiệt. Lượng nhiệt tăng thêm tích tụ bên dưới các thành phố và tác động của nó có thể rất nghiêm trọng.

Theo ông Alessandro Rotta Loria - Phó Giáo sư Kỹ thuật dân dụng và Môi trường, Đại học Northwestern, bang Illinois, Mỹ: "Có một số lý do mà nhiều nhà khoa học, trong đó có tôi, gọi hiện tượng này là biến đổi khí hậu ngầm là vì đây là hiện tượng liên quan đến sự thay đổi điều kiện khí hậu dưới lòng đất, mà nguyên nhân sâu xa là vì sự xuất hiện của vô số nguồn nhiệt ngầm".

Hiện tượng này cũng có liên quan đến đảo nhiệt đô thị dưới bề mặt, là những vòm nhiệt nhấn chìm các thành phố đông dân cư - đặc biệt là những nơi có ít cây xanh, ít không gian mở, nhiều bê tông và lượng khí thải cao. Mặc dù những rủi ro từ biến đổi khí hậu ngầm chưa gây ra mối đe dọa trực tiếp nào cho con người, nhưng trong tương lai, có thể gây rủi ro cho các tòa nhà khi chưa có tiêu chuẩn an toàn ứng phó với hiện tượng này.

Trong nghiên cứu mới được công bố trên Tạp chí Technical Communications vào tháng 7 vừa qua bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học Northwestern, người ta phát hiện ra rằng, nhiệt độ dưới lòng đất ở khu vực Loop của thành phố Chicago (Mỹ)– một khu vực có nhiều nhà cao tầng và các công trình khác – cao hơn 10 độ C so với nhiệt độ bên dưới một công viên gần đó. Hơn nữa, nhiệt độ không khí trong các công trình dưới lòng đất nóng hơn tới 25 độ C so với nhiệt độ ở vùng đất chưa phát triển. Dữ liệu này được thu thập sau khi theo dõi 150 cảm biến nhiệt độ không dây xung quanh Chicago trong 3 năm và sau đó sử dụng mô hình máy tính để ngoại suy kết quả.

Giáo sư Rotta Loria - người đứng đầu nghiên cứu trên cho biết: “Nhìn chung, các thành phố ấm hơn khu vực nông thôn vì vật liệu xây dựng giữ nhiệt định kỳ từ hoạt động của con người và bức xạ mặt trời, sau đó thải vào khí quyển. Quá trình đó đã được nghiên cứu trong nhiều thập kỷ. Bây giờ, chúng tôi đang xem xét bản sao dưới bề mặt của nó, phần lớn được thúc đẩy bởi hoạt động nhân tạo”.

Bởi vì các loại đất khác nhau phản ứng khác nhau với sức nóng, chúng có thể dịch chuyển với tốc độ khác nhau, làm cong vênh mặt đất và các tòa nhà nằm trên đó. Trên thực tế, nghiên cứu của Đại học Northwestern cho thấy, biến đổi khí hậu dưới lòng đất có thể khiến mặt đất phồng lên tới 12mm ở một số khu vực, trong khi nó có thể bị đẩy xuống dưới sức nặng của các tòa nhà tới 8mm.

Theo Giáo sư Rotta Loria, biến đổi khí hậu dưới lòng đất không gây ra hậu quả ngay lập tức nhưng chúng là một "mối nguy hiểm thầm lặng" sẽ bắt đầu làm nứt nền móng dần dần và khiến các tòa nhà chịu áp lực mà chúng không thể giải quyết được.

Điều này đặc biệt đúng với những tòa nhà cũ được xây bằng đá và gạch, như những tòa nhà được tìm thấy ở các thành phố cổ kính của châu Âu. Nhưng các nhà nghiên cứu cho biết, ngay cả những tòa nhà tương đối hiện đại cũng gặp rủi ro vì chúng không được thiết kế có tính đến trường hợp biến đổi khí hậu dưới lòng đất.

Biến một vấn đề thành một giải pháp

Là một giải pháp khả thi cho mối đe dọa do biến đổi khí hậu ngầm ở các khu vực thành thị, các nhà nghiên cứu đề xuất sử dụng toàn bộ hơi ấm dưới lòng đất đó để giúp sưởi ấm các tòa nhà bên trên bằng cách sử dụng các kỹ thuật sưởi ấm địa nhiệt. Họ cũng cho rằng, các tòa nhà mới nên được thiết kế với lớp cách nhiệt che chắn đầy đủ để ngăn chúng truyền thêm nhiệt vào môi trường dưới lòng đất.

Giáo sư Rotta Loria cho biết: “Điều chúng tôi không muốn là sử dụng các công nghệ để làm mát tích cực các công trình ngầm vì việc đó tiêu tốn năng lượng. Hiện tại, có vô số giải pháp có thể được thực hiện”.

Theo ước tính của Ngân hàng Thế giới, khoảng 4,4 tỷ người, tương đương hơn 56% dân số thế giới đang sinh sống tập trung trong các thành phố. Xu hướng này dự kiến sẽ còn kéo dài, chính vì vậy, nhu cầu quy hoạch đô thị sao cho bền vững hơn, chống chịu tốt hơn với tác động của biến đổi khí hậu ngầm hay trên bề mặt Trái Đất trở nên thực sự cấp thiết. Nhiều kiến trúc sư, chuyên gia quy hoạch đô thị đang đóng góp những ý tưởng giá trị.

Tại Paris, giới chức đã hướng tới phát triển những thành phố 15 phút, nơi người dân có thể được đáp ứng các nhu cầu, các hoạt động cơ bản như đi học, đi làm, mua sắm hoặc vui chơi giải trí, chỉ trong bán kính 15 phút đi bộ, đạp xe hoặc sử dụng phương tiện công cộng.

Còn các nhà quy hoạch ở Đức đang hạn chế mở các khu dân cư ngoại ô chỉ dành cho các gia đình hạt nhân, dân số ít, thiếu tập trung dân cư. Các khu dân cư này thường có mức độ phát thải CO2 trên đầu người cao hơn trung bình. Nguyên nhân là do dân cư ở đây thường sử dụng phương tiện cá nhân để đi làm, đi học, mua sắm ở xa. Chính vì vậy có mức độ phát thải cao hơn. Giải pháp được khuyến nghị là xây dựng các khu vực mật độ dân cư cao hơn, nhưng vẫn đảm bảo không gian sống.

Bà Xuemei Bai - chuyên gia nghiên cứu về con người và môi trường sống - cho biết: "Đây là vấn đề phức tạp và không có một đáp án duy nhất. Các giải pháp sẽ khác nhau dựa trên mức thu nhập, mật độ dân cư của của quốc gia đó”.

Hà Anh