Nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới khí quyển lớp biên, thử nghiệm ở thành phố hồ chí minh
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (7.34 MB, 222 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH
VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
-------
--------
LƯƠNG VĂN VIỆT
ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ PHÁT
TRIỂN ĐÔ THỊ TỚI KHÍ QUYỂN LỚP BIÊN,
THỬ NGHIỆM Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT
TP. HỒ CHÍ MINH, NĂM 2011
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH
VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
-------
--------
LƯƠNG VĂN VIỆT
ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ PHÁT
TRIỂN ĐÔ THỊ TỚI KHÍ QUYỂN LỚP BIÊN,
THỬ NGHIỆM Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
CHUYÊN NGÀNH: SỬ DỤNG VÀ BẢO VỆ TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG
MÃ SỐ: 62.85.15.01
LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS. TS. VŨ THANH CA
2. GS.TS. ALAIN CLAPPIER
TP. HỒ CHÍ MINH, NĂM 2011
i
Nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới khí quyển lớp biên, thử nghiệm ở Tp.HCM
_________________________________________________________________________________________________________________________
LỜI CAM ĐOAN
Tôi là tác giả của bản luận án “Nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đô thị
tới khí quyển lớp biên, thử nghiệm ở thành phố Hồ Chí Minh”. Tôi xin cam đoan
đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu ra trong luận án
là của riêng tôi và chưa từng được ai công bố trong một công trình nào khác.
Tác giả
Lương Văn Việt
Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường
ii
Nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới khí quyển lớp biên, thử nghiệm ở Tp.HCM
_________________________________________________________________________________________________________________________
LỜI CẢM ƠN
Luận án được hoàn thành tại Viện Môi trường và Tài nguyên - Đại học Quốc
gia Tp.HCM dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Vũ Thanh Ca và GS.TS. Alain
Clappier.
Trước hết, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy hướng dẫn đã
luôn nhiệt tình chỉ bảo và giúp đỡ trong suốt thời gian thực hiện luận án.
Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Viện Môi trường và Tài nguyên, phòng
quản lý chuyên ngành, phòng Đào tạo, quí thầy cô và Lãnh đạo Đại học Quốc gia
Tp.HCM đã hỗ trợ và tạo mọi điều kiện cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu.
Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của cơ quan chủ quản cũng như các các
đồng nghiệp đã quan tâm và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận án.
Tác giả cũng xin cảm ơn và chia sẻ niềm vinh dự này cùng vợ, con, gia đình
và bạn bè đã động viên, khuyến khích để thực hiện thành công luận án.
Tác giả
Lương Văn Việt
Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường
iii
Nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới khí quyển lớp biên, thử nghiệm ở Tp.HCM
_________________________________________________________________________________________________________________________
TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN ÁN
Xu thế của quá trình đô thị hóa ngày càng mạnh mẽ, thể hiện rõ nhất ở các
nước đang phát triển. Sự phát triển nhanh chóng của các đô thị đã làm thay đổi đáng
kể cơ cấu sử dụng đất , làm thay đổi các đặc tính mặt đệm và tác động đến các yếu
tố khí tượng trong lớp biên, gây nên biến đổi khí khu vực đô thị. Mục tiêu của đề
tài luận án là nghiên cứu và đánh giá tác động của sự thay đổi mặt đệm do quá trình
phát triển đô thị tới khí quyển lớp biên trên khu vực thành phố Hồ Chí Minh
(Tp.HCM) bằng phương pháp thống kê và mô hình số trị. Đối tượng nghiên cứu
được giới hạn trong luận án là các yếu tố khí tượng trong lớp biên khí quyển chịu
tác động mạnh mẽ của mặt đệm, bao gồm nhiệt độ và độ ẩm tương đối. Theo
phương pháp thống kê, thời gian sử dụng số liệu phục vụ nghiên cứu là từ năm 1977
tới năm 2006. Theo mô hình số trị, thời tiết được mô phỏng theo các kịch bản về
mặt đệm với điều kiện biên và điều kiện ban đầu từ số liệu phân tích của mô hình
thời tiết toàn cầu năm 2006.
Những kết quả nghiên cứu mới của luận án
1) Quá trình đô thị hóa của Tp.HCM đã ảnh hưởng tiêu cực đến biến đổi khí hậu.
Qua kết quả phân tích thống kê cho thấy sự hình thành một vùng có nhiệt độ cao và
độ ẩm thấp tại trung tâm đô thị, đây là sự thể hiện của hiệu ứng đảo nhiệt do quá
trình đô thị hóa. Kết quả phân tích xu thế cho thấy nhiệt độ và độ ẩm trung bình
năm tại trung tâm đô thị có sự thay đổi khá mạnh so với khu vực xung quanh. Nhất
là từ năm 1997-2006, là thời kỳ mà quá trình đô thị hóa diễn ra mạnh, nhiệt độ trung
bình tại trạm Tân Sơn Hòa đã gia tăng gấp đôi so với khu vực xung quanh. Mối
quan hệ giữa diện tích đất xây dựng với sự gia tăng nhiệt độ và giảm độ ẩm tương
đối là khá chặt chẽ.
2) Bằng cách sử dụng các số liệu thay thế về độ cao địa hình và sử dụng đất từ số
liệu vệ tinh cũng như phân loại chi tiết các dạng bề mặt đô thị và việc chọn lựa các
tham số mặt đệm phù đã góp phần nâng cao chất lượng mô phỏng. Kết quả mô
phỏng đã thể hiện được những ảnh hưởng độ gồ ghề mặt đệm và các dạng sử dụng
Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường
iv
Nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới khí quyển lớp biên, thử nghiệm ở Tp.HCM
_________________________________________________________________________________________________________________________
đất đến phân bố trường gió, nhiệt, ẩm trong lớp bề mặt và trên cao khu vực nghiên
cứu mà nhất là sự thể hiện của hiệu ứng đảo nhiệt trên khu vực đô thị.
3) Kết quả mô phỏng thời tiết theo kịch bản về cải tạo mặt đệm đã cho thấy hiệu
quả của việc tăng cường diện tích cây xanh và sử dụng sơn chống nóng đối với việc
giảm nhiệt độ, đặc biệt là vào buổi chiều. Tính trung bình trong khoảng thời gian từ
11 giờ đến 17 giờ, nhiệt độ trên khu vực được cải tạo đã giảm 0,360C.
4) Dựa trên kết quả mô phỏng thời tiết ứng với quy hoạch đô thị Tp.HCM năm
2020 cho thấy nhiệt độ trung bình của thành phố tiếp tục tăng, nội thành mới là khu
vực có mức tăng nhiệt độ cao nhất. Mức tăng nhiệt độ phụ thuộc vào thời gian trong
ngày, từ 11 giờ đến 17 giờ trên khu vực biên nội thành mới có mức tăng là 0,350C,
trên khu vực nội thành cũ là 0,270C. Ngược lại với mức tăng nhiệt độ, độ ẩm tương
đối trên khu vực đô thị Tp.HCM giảm rõ rệt.
Khả năng ứng dụng trong thực tiễn
Áp dụng rộng rãi cho các độ thị lớn trên cả nước trong việc đánh giá biến đổi
khí hậu do quá trình phát triển đô thị, đánh giá hiệu quả của việc chỉnh trang đô thị
và tác động của sự mở rộng đô thị đối với môi trường nhiệt.
Phát triển các kết quả của luận án trong việc đánh giá ảnh hưởng của sự phát
triển đô thị đến lượng mưa và phân bố mưa, phục vụ việc thiết kế và quy hoạch
mạng lưới tiêu thoát nước.
Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường
v
Nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới khí quyển lớp biên, thử nghiệm ở Tp.HCM
_________________________________________________________________________________________________________________________
ABSTRACT
Nowadays, urbanization is on the growing trend worldwide, especially in
developing countries. The rapid development of urban areas has significantly
changed the land use structure, the characteristics of surface layer, and effected on
meteorological variables in the boundary layer, leading to climate change in these
areas. The thesis target is to study the influence of urbanization on the atmospheric
boundary layer by using statistic and numerical method and testing in HCMC. The
study covers atmospheric variables effected strongly by the surface layer, including
temperature and relative humidity. Studied period for the statistical method, it is
from 1977-2006. For the numerical method, the weather is simulated with boundary
conditions taken from reanalyzed data of global weather model in 2006.
New results of the thesis
1) HCMC’s urbanization has put a negative effect on its climate. The analysis of
climatological variables in HCMC has demonstrated that there is a warm and dry
zone located in the city center. This is the proof of urban heat island effect. The
results of statistical analysis have indicated that the average annual temperature and
relative humidity of HCMC has a remarkable change in comparison with the
surrounding area. Especially in the period of 1997-2006, the average temperature of
HCMC increased two times higher than the surrounding area. The correlation
between built-up land area and the temperature change and relative humidity is
relatively strong.
2) The simulating quality of numerical model has been improved by using the
replacement data of topographic height and land use from satellite as well as
classifying urban surfaces and selecting appropriate surface layer parameters. The
simulated results have not only shown the effect of surface rough and land use on
wind, temperature, relative humidity distribution in the boudary layer but also
clearly shown the urban heat island effect.
Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường
vi
Nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới khí quyển lớp biên, thử nghiệm ở Tp.HCM
_________________________________________________________________________________________________________________________
3) The result of weather simulation with the scenario of transforming the surface
layer has displayed the effect of increasing the vegetation area and using solar
reflective paint to reduce temperature, especially at noontime. From 11 am – 5 pm,
the average temperature background in the area after the transformation has
decreased by 0,360C.
4) The result of simulating HCMC weather on 2020 land use plan map has shown
that the city’s average temperature would continuously increase. The greatest
increase would be expected to happen at the new inner areas. The increasing limit
would depend on different periods at day. From 11 am – 5 pm, the increase is by
0,350C in the new inner area and by 0,270C in the old inner one. Contrary to
temperature increase, relative humidity in the urban area of HCMC is predicted to
decrease significantly
The possibility of application
Being widely applicable to other large cities in the country for estimating the
level of climate change due to their own urbanization as well as assessing the effect
of urban reconstruction and expansion on temperature.
The results of the thesis are promising. It can be developed to assess the effect
of urbanization on rainfall and rain distribution for designing drainage systems.
Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường
vii
Nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đơ thị tới khí quyển lớp biên, thử nghiệm ở Tp.HCM
_________________________________________________________________________________________________________________________
MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
....................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................
i
ii
Tóm tắt nội dung luận án .................................................................................................................................................. iii
Mục lục
....................................................................................................................................................................................
Danh mục các từ viết tắt
vii
....................................................................................................................................................
Danh mục các bảng
...............................................................................................................................................................
Danh mục các hình
.................................................................................................................................................................
MỞ ĐẦU
xi
xii
xv
........................................................................................................................................................................................
1
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN ĐÔ THỊ VÀ
NGHIÊN CỨU VỀ LỚP BIÊN ĐÔ THỊ
1.1 Tình hình và xu thế phát triển đơ thị trên thế giới
........................................................................
7
...............................................................................
7
1.2 Tình hình phát triển và định hướng quy hoạch tổng thể đơ thị Việt Nam
.....................
9
1.2.1 Tình hình phát triển đơ thị sau ngày đất nước thống nhất .................................................. 9
1.2.2 Định hướng quy hoạch tổng thể phát triển đơ thị Việt Nam đến năm
2020 ................................................................................................................................................................................. 10
1.3 Tổng quan về đơ thị Hồ Chí Minh
1.3.1 Điều kiện tự nhiên
..................................................................................................................
11
...............................................................................................................................................
11
1.3.2 Sự phát triển của đơ thị Hồ Chí Minh
...............................................................................................
1.3.3 Quy hoạch chung Tp.HCM đến năm 2020
...................................................................................
12
16
1.4 Tổng quan về lớp biên và các nghiên cứu có liên quan đến đề tài luận án .................. 18
1.4.1 Lớp biên và các ảnh hưởng của sự phát triển đơ thị tới các yếu tố khí
tượng lớp biên
........................................................................................................................................................
1.4.2 Tổng quan các nghiên cứu theo hướng của đề tài luận án
.............................................
Luận án Tiến sĩ, chun ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài Ngun Mơi trường
18
23
viii
Nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đơ thị tới khí quyển lớp biên, thử nghiệm ở Tp.HCM
_________________________________________________________________________________________________________________________
1.5 Những vấn đề tồn tại và đề xuất định hướng nghiên cứu cho luận án ............................. 30
1.5.1 Những vấn đề tồn tại trong nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đơ
thị tới khí quyển lớp biên
.............................................................................................................................
1.5.2 Đề xuất về hướng nghiên cứu cho luận án
1.6 Nhận xét cuối chương 1
30
....................................................................................
32
...........................................................................................................................................
32
Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VỀ ẢNH
HƯỞNG CỦA SỰ PHÁT TRIỂN ĐÔ THỊ TỚI CÁC YẾU TỐ
KHÍ TƯNG LỚP BIÊN
.............................................................................................................
34
2.1 Nội dung nghiên cứu
...................................................................................................................................................
34
2.2 Nghiên cứu lý thuyết
...................................................................................................................................................
35
2.2.1 Tìm hiểu ngun nhân biến đổi khí hậu khu vực đơ thị .................................................... 35
2.2.2 Phương pháp thống kê trong nghiên cứu biến đổi khí hậu khu vực đơ thị ........ 41
2.2.3 Phân tích, lựa chọn mơ hình số trị phục vụ nghiên cứu
2.2.3.1 Mơ hình MM5
....................................................
45
..............................................................................................................................................
46
2.2.3.2 Mơ hình khí tượng qui mơ vừa cho khu vực đơ thị FVM
2.2.3.3 Lựa chọn mơ hình phục vụ nghiên cứu
.....................................
57
.................................................................................
60
2.2.4 Các vấn đề đặt ra trong việc ứng dụng mơ hình MM5 phục vụ các nội
dung nghiên cứu ................................................................................................................................................... 64
2.2.5 Xác định các tham số mặt đệm, miền tính và lựa chọn các sơ đồ tham số
hóa
....................................................................................................................................................................................
65
2.3 Nghiên cứu thử nghiệm cho Tp.HCM ......................................................................................................... 70
2.3.1 Số liệu sử dụng trong phương pháp thống kê ............................................................................. 70
2.3.2 Thời gian chạy thử nghiệm nhằm xác định các tham số mặt đệm, miền
tính và lựa chọn các sơ đồ tham số hóa cho khu vực nghiên cứu
2.3.3 Chỉnh sửa số liệu địa hình và sử dụng đất
...........................
72
.....................................................................................
73
2.3.3.1 Các lý do cần chỉnh sửa số liệu địa hình và sử dụng đất
.......................................
Luận án Tiến sĩ, chun ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài Ngun Mơi trường
73
ix
Nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới khí quyển lớp biên, thử nghiệm ở Tp.HCM
_________________________________________________________________________________________________________________________
2.3.3.2 Phân loại các dạng mặt đệm trên khu vực đô thị khu vực Tp.HCM
...........
76
2.3.3.3 Số liệu và phương pháp chỉnh sửa số liệu địa hình và sử dụng đất .............. 78
2.3.4 Các thiết lập trong mô hình MM5 trên khu vực nghiên cứu ......................................... 80
2.3.5 Thời gian mô phỏng và phương pháp đánh giá
2.4 Nhận xét cuối chương 2
........................................................................
83
...........................................................................................................................................
86
Chương 3. KEÁT QUAÛ VAØ THAÛO LUAÄN
......................................................................................................
87
3.1 Kết quả phân tích biến đổi khí hậu Tp.HCM qua phương pháp phân tích bản
đồ
.................................................................................................................................................................................................
3.1.1 Phân bố nhiệt độ
...................................................................................................................................................
3.1.2 Phân bố độ ẩm tương đối
.............................................................................................................................
3.2 Phân tích xu thế biến đổi nhiệt, ẩm Tp.HCM và mối quan hệ với sử dụng đất
.....
87
87
92
96
3.3 Đánh giá kết quả ứng dụng mô hình MM5 trong nghiên cứu khí tượng trong
lớp biên trên khu vực Tp.HCM
....................................................................................................................
103
3.3.1 Kết quả chỉnh sửa số liệu địa hình và sử dụng đất .............................................................. 103
3.3.1.1 Số liệu địa hình và sử dụng đất cho thời điểm hiện tại ........................................ 103
3.3.1.2 Số liệu sử dụng đất khi cải tạo mặt đệm hiện hữu
...................................................
106
3.3.1.3 Số liệu sử dụng đất tới năm 2020 ............................................................................................ 109
3.3.2 Đánh giá hiệu quả của việc chỉnh lý số liệu địa hình và sử dụng đất
...............
111
..............................................................................
114
..........................................................................................................................................................
116
3.3.3 Đánh giá kết quả mô phỏng cho năm 2006
3.3.3.1 Nhiệt độ
3.3.3.2 Độ ẩm tương đối ..................................................................................................................................... 119
3.3.3.3 Các thành phần tốc độ gió
.............................................................................................................
3.3.4 Đánh giá kết quả mô phỏng trong thời gian các đợt khảo sát
3.3.4.1 Phân tích số liệu khảo sát
122
..................................
126
...............................................................................................................
126
3.3.4.2 Đánh giá kết quả mô phỏng qua số liệu khảo sát ...................................................... 129
Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường
x
Nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới khí quyển lớp biên, thử nghiệm ở Tp.HCM
_________________________________________________________________________________________________________________________
3.4 Phân tích kết quả ứng dụng mô hình MM5 trong nghiên cứu ảnh hưởng của
sự phát triển đô thị tới nhiệt độ và độ ẩm trên khu vực Tp.HCM
.................................
132
3.4.1 Phân tích ảnh hưởng của mặt đệm đô thị hiện hữu tới phân bố nhiệt độ
và độ ẩm
..................................................................................................................................................................
3.4.1.1 Nhiệt độ
..........................................................................................................................................................
132
132
3.4.1.2 Độ ẩm tương đối ..................................................................................................................................... 135
3.4.2 Ý nghĩa của việc cải tạo mặt đệm hiện hữu đối với nhiệt độ và độ ẩm
mực 2 m
...................................................................................................................................................................
139
3.4.2.1 Nhiệt độ mực 2 m .................................................................................................................................. 139
3.4.2.2 Độ ẩm tương đối mực 2 m
............................................................................................................
142
3.4.3 Sự thay đổi nhiệt độ và độ ẩm do phát triển và mở rộng đô thị tới năm
2020 ............................................................................................................................................................................. 144
3.4.3.1 Sự thay đổi nhiệt độ mực 2 m
....................................................................................................
3.4.3.2 Sự thay đổi độ ẩm tương đối mực 2 m
...............................................................................
145
150
3.4.3.3 So sánh kết quả từ mô hình và phương pháp thống kê về biến đổi
nhiệt độ và độ ẩm tương đối tới năm 2020 .................................................................... 154
3.5 Nhận xét cuối chương 3
.......................................................................................................................................
KEÁT LUAÄN VAØ KIEÁN NGHÒ
...............................................................................................................................
158
..............................................................................................................................................................
162
.................................................................................................................................................................................
170
Tài liệu tham khảo
Phụ lục
156
Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường
xi
Nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới khí quyển lớp biên, thử nghiệm ở Tp.HCM
_________________________________________________________________________________________________________________________
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
BT
Sơ đồ lớp biên Burk-Thompson
CBL
Lớp biên hành tinh đối lưu
CDC
Trung tâm Chuẩn đoán Khí hậu
EMD
Phương pháp xác định xu thế bằng cách loại bỏ các dao động
có chu kỳ ngắn (Empirical Mode Decomposition)
FVM
Mô hình khí tượng qui mô vừa cho khu vực đô thị
GHG
Khí nhà kính
IPCC
Ủy ban về biến đổi khí hậu liên chính phủ
KV1
Khu vực trong khoảng 105049’E -107026’E ; 9057’N-11035’N
KV2
Các quận ít biến động sử dụng đất đến năm 2020. Bao gồm
quận 1, 3, 4, 5, 10, 11, Tân Bình, Tân Phú và Phú Nhuận.
LSM
Mô hình đất bề mặt
MM5
Mô hình thời tiết qui mô vừa thế hệ thứ 5
MODIS
Vệ tinh quan trắc bề mặt (Moderate resolution Imaging
Spectroradiometer)
MY
Sơ đồ rối Mellor-Yamada
NCAR
Trung tâm Nghiên cứu Khí quyển Quốc gia Mỹ
NCEP
Trung tâm Quốc gia Môi trường Mỹ
PBL
Lớp biên hành tinh
RBL
Lớp biên hành tinh trên khu vực nông thôn
SBL
Lớp biên hành tinh phân tầng ổn định
SRTM
Vệ tinh đo độ cao địa hình
TKE
Năng lượng động năng rối
UBL
Lớp biên hành tinh trên khu vực đô thị
UHI
Hiệu ứng đảo nhiệt đô thị
USGS
Cơ quan Khảo sát Địa chất Mỹ
VegFrac
Độ bao phủ thực vật
Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường
xii
Nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới khí quyển lớp biên, thử nghiệm ở Tp.HCM
_________________________________________________________________________________________________________________________
DANH SÁCH BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Số đô thị theo mức dân số ............................................................................................................................. 8
Bảng 1.2. Dân số Tp.HCM qua các cuộc tổng điều tra và điều tra giữa kỳ ............................ 13
Bảng 1.3. Dân số trung bình Tp.HCM .................................................................................................................... 13
Bảng 1.4. Mật độ dân số Tp.HCM
..............................................................................................................................
15
Bảng 2.1. Lượng mây tổng quan trung bình ngày tại trạm quan trắc Tân Sơn Hòa ..... 61
Bảng 2.2. Các trạm khí tượng phục vụ nghiên cứu ...................................................................................... 71
Bảng 2.3. Bảng phân loại theo 24 dạng lớp phủ mặt đệm của USGS .......................................... 75
Bảng 2.4. Bảng phân loại các dạng đô thị .............................................................................................................. 78
Bảng 2.5. Lựa chọn các sơ đồ trong MM5 ............................................................................................................ 83
Bảng 3.1. Nhiệt độ trung bình và mức chênh lệch giữa các khu vực
..........................................
88
Bảng 3.2. Chênh lệch nhiệt độ giữa trạm Tân Sơn Hòa và KV1 ...................................................... 89
Bảng 3.3. Các giá trị thống kê nhiệt độ tối thấp, trạm Tân Sơn Hòa. ............................................ 92
Bảng 3.4. Các giá trị thống kê nhiệt độ tối cao, trạm Tân Sơn Hòa ............................................... 92
Bảng 3.5. Độ ẩm tương đối trung bình và mức chênh lệch giữa các khu vực ....................... 94
Bảng 3.6. Các giá trị thống kê của độ ẩm tối thấp, trạm Tân Sơn Hòa ....................................... 95
Bảng 3.7. Các giá trị thống kê của độ ẩm tối cao, trạm Tân Sơn Hòa.......................................... 96
Bảng 3.8. Sự thay đổi nhiệt độ, độ ẩm tương đối trên KV1 và trạm Tân Sơn Hòa .......... 97
Bảng 3.9. Diện tích đất xây dựng và sự thay đổi nhiệt, ẩm trạm Tân Sơn Hòa ................ 101
Bảng 3.10. Bảng phân loại các dạng sử dụng đất trên khu vực nghiên cứu ......................... 105
Bảng 3.11. Các tham số vật lý cho các dạng mặt đệm đô thị khu vực Tp.HCM ............. 105
Bảng 3.12. Độ bao phủ thực vật theo các dạng đô thị.............................................................................. 106
Bảng 3.13. Một số thuộc tính của lớp D1n và D2n .................................................................................... 109
Bảng 3.14. Diện tích các dạng đất đô thị trong thời gian hiện tại và năm 2020 ............... 110
Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường
xiii
Nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới khí quyển lớp biên, thử nghiệm ở Tp.HCM
_________________________________________________________________________________________________________________________
Bảng 3.15. Đánh giá kết quả mô phỏng trước và sau khi chỉnh sửa số liệu địa
hình và sử dụng đất .................................................................................................................................. 113
Bảng 3.16. Độ cao trung bình các mực sigma tại trạm Tân Sơn Hòa vào lúc 7h
sáng ......................................................................................................................................................................... 115
Bảng 3.17. Đánh giá kết quả mô phỏng nhiệt độ mực 2 m ................................................................. 116
Bảng 3.18. Đánh giá kết quả mô phỏng nhiệt độ theo độ cao ......................................................... 118
Bảng 3.19. Đánh giá kết quả mô phỏng nhiệt độ theo từng tháng .............................................. 119
Bảng 3.20. Đánh giá kết quả mô phỏng độ ẩm tương đối mực 2 m ............................................ 119
Bảng 3.21. Đánh giá kết quả mô phỏng độ ẩm tương đối theo độ cao ..................................... 121
Bảng 3.22. Đánh giá kết quả mô phỏng độ ẩm tương đối theo tháng ........................................ 122
Bảng 3.23. Đánh giá kết quả mô phỏng tốc độ gió mực 10 m ......................................................... 123
Bảng 3.24. Đánh giá kết quả mô phỏng Vx và Vy theo độ cao ..................................................... 125
Bảng 3.25. Đánh giá kết quả mô phỏng Vx và Vy theo tháng ........................................................ 125
Bảng 3.26. Kết quả thống kê các giá trị trung bình trong các đợt khảo sát .......................... 127
Bảng 3.27. Kết quả thống kê số liệu của các trạm khí tượng trong các đợt khảo
sát.............................................................................................................................................................................. 127
Bảng 3.28. Kết quả tính độ cao mực gồ ghề trong các đợt khảo sát
........................................
129
Bảng 3.29. Giá trị trung bình của nhiệt độ, độ ẩm tương đối và tốc độ gió trong
các đợt khảo sát từ mô hình MM5 .............................................................................................. 130
Bảng 3.30. Sai số trung bình và hệ số tương quan giữa giá trị mô phỏng và quan
trắc theo các trạm trong các đợt khảo sát ............................................................................. 131
Bảng 3.31. Mức chênh lệch nhiệt độ giữa nội thành cũ và toàn Tp.HCM ............................ 133
Bảng 3.32. Mức chênh lệch độ ẩm tương đối giữa nội thành cũ và toàn Tp.HCM ....... 136
Bảng 3.33. Mức giảm nhiệt độ mực 2 m trên khu vực mặt đệm được cải tạo
Bảng 3.34. Mức tăng độ ẩm tương đối trên khu vực mặt đệm được cải tạo
..................
141
......................
143
Bảng 3.35. Sự gia tăng nhiệt độ do sự phát triển đô thị tới năm 2020 ..................................... 148
Bảng 3.36. Sự gia tăng nhiệt độ do sự phát triển đô thị tới năm 2020 trên khu vực
chuyển đổi sử dụng đất thành đất xây dựng
.....................................................................
Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường
148
xiv
Nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới khí quyển lớp biên, thử nghiệm ở Tp.HCM
_________________________________________________________________________________________________________________________
Bảng 3.37. Sự gia tăng nhiệt độ do sự phát triển đô thị tới năm 2020, tính trung
bình trong khoảng thời gian từ 4-6 giờ
.................................................................................
149
Bảng 3.38. Sự gia tăng nhiệt độ do sự phát triển đô thị tới năm 2020, tính trung
bình trong khoảng thời gian từ 11-17 giờ
...........................................................................
Bảng 3.39. Mức giảm độ ẩm do sự phát triển đô thị tới năm 2020
............................................
150
153
Bảng 3.40. Sự suy giảm độ ẩm do sự phát triển đô thị tới năm 2020 trên khu vực
chuyển đổi sử dụng đất thành đất xây dựng
...................................................................
153
Bảng 3.41. Mức giảm độ ẩm do sự phát triển đô thị tới năm 2020, tính trung bình
trong khoảng thời gian từ 4-6 giờ
.............................................................................................
154
Bảng 3.42. Mức giảm độ ẩm do sự phát triển đô thị tới năm 2020, tính trung bình
trong khoảng thời gian từ 11-17 giờ ........................................................................................ 154
Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường
xv
Nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới khí quyển lớp biên, thử nghiệm ở Tp.HCM
_________________________________________________________________________________________________________________________
DANH SÁCH HÌNH
Trang
Hình 1.1. Bản đồ địa hình Tp.Hồ Chí Minh......................................................................................................... 12
Hình 1.2. Cấu trúc của PBL ................................................................................................................................................ 20
Hình 1.3. Mô phỏng hiệu ứng đảo nhiệt đô thị.................................................................................................. 22
Hình 2.1. Sơ đồ cấu trúc các môđun chính trong MM5 ........................................................................... 47
Hình 2.2. Liên kết các sơ đồ tham số hóa trong MM5 ............................................................................... 56
Hình 2.3. Sơ đồ I, lựa chọn và chỉnh lý số liệu mặt đệm và các sơ đồ tham số hóa ........ 67
Hình 2.4. Sơ đồ II, chỉnh lý các tham số mặt đệm ......................................................................................... 68
Hình 2.5. Sơ đồ chạy mô hình MM5 .......................................................................................................................... 70
Hình 2.6. Vị trí các trạm quan trắc khí tượng ..................................................................................................... 71
Hình 2.7. Các dạng sử dụng đất trên miền tính 4 từ số liệu USGS độ phân giải 30
giây............................................................................................................................................................................. 74
Hình 2.8. Phân chia các khu vực đô thị .................................................................................................................... 77
Hình 2.9. Sơ đồ định hướng phát triển không gian đến năm 2020 của Tp.HCM ............... 79
Hình 2.10. Các miền tính trong mô hình MM5 ................................................................................................. 81
Hình 3.1. Phân bố nhiệt độ trung bình năm thời kỳ 1977-2006 ......................................................... 87
Hình 3.2. Nhiệt độ trung bình tháng và mức chênh lệch giữa các khu vực ............................. 88
Hình 3.3. Hướng gió thịnh hành và tốc độ gió trung bình trạm Tân Sơn Nhất
..................
90
Hình 3.4. Chênh lệch nhiệt độ giữa hai thời kỳ ................................................................................................ 91
Hình 3.5. Phân bố độ ẩm tương đối trung bình năm .................................................................................... 93
Hình 3.6. Độ ẩm tương đối trung bình tháng và mức chênh lệch giữa các khu vực .... 94
Hình 3.7. Chênh lệch độ ẩm tương đối giữa hai thời kỳ ............................................................. 95
Hình 3.8. Xu thế biến đổi nhiệt độ và độ ẩm tương đối trạm Tân Sơn Hòa ....................... 96
Hình 3.9. Chênh lệch độ ẩm riêng giữa trạm Tân Sơn Hòa và KV1 ..................................... 99
Hình 3.10. Xu thế của RH’TSH và RH’’TSH........................................................................................ 99
Hình 3.11. Quan hệ giữa diện tích đất xây dựng với nhiệt độ và độ ẩm tương đối ..... 102
Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường
xvi
Nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới khí quyển lớp biên, thử nghiệm ở Tp.HCM
_________________________________________________________________________________________________________________________
Hình 3.12. Kết quả chỉnh sửa độ cao địa hình từ số liệu SRTM .................................................... 104
Hình 3.13. Kết quả chỉnh sửa các dạng sử dụng đất theo mặt đệm hiện tại trên
khu vực đô thị ................................................................................................................................................ 104
Hình 3.14. Khu vực cải tạo mặt đệm ....................................................................................................................... 106
Hình 3.15. Diện tích cây xanh, sơn chống nóng và phần còn lại của dạng mặt
đệm D1 trong D1n ..................................................................................................................................... 108
Hình 3.16. Các dạng sử dụng đất khu vực đô thị theo định hướng phát triển
không gian đến năm 2020 .................................................................................................................. 110
Hình 3.17. Kết quả mô phỏng nhiệt độ trung bình mực 2 m cho tháng 2/2006 từ
số liệu độ cao địa hình và sử dụng đất của USGS ........................................................ 111
Hình 3.18. Kết quả mô phỏng nhiệt độ trung bình tháng 2/2006 với số liệu địa
hình và sử dụng đất đã được chỉnh sửa .................................................................................. 112
Hình 3.19. Hệ số tương quan giữa nhiệt độ mực 2 m thực đo và mô phỏng ....................... 117
Hình 3.20. Nhiệt độ mực 2 m trạm Tân Sơn Hòa và kết quả từ mô hình, tháng
4/2006 ................................................................................................................................................................... 117
Hình 3.21. Nhiệt độ không khí mô phỏng và thực đo tại trạm cao không Tân Sơn
Hòa, lúc 7h/4/2/2006............................................................................................................................... 118
Hình 3.22. Hệ số tương quan giữa độ ẩm tương đối mực 2 m thực đo và mô
phỏng ..................................................................................................................................................................... 120
Hình 3.23. Độ ẩm tương đối mực 2 m trạm Tân Sơn Hòa và kết quả từ mô hình,
tháng 4/2006 ................................................................................................................................................... 120
Hình 3.24. Độ ẩm tương đối mô phỏng và thực đo tại trạm cao không Tân Sơn
Hòa, lúc 7h/15/4/2006 ........................................................................................................................... 121
Hình 3.25. Hệ số tương quan giữa Vx, Vy thực đo và mô phỏng ................................................. 123
Hình 3.26. Thành phần gió trên cao thực đo và mô phỏng tại trạm cao không Tân
Sơn Hòa, lúc 7h/3/2/2006 ................................................................................................................... 124
Hình 3.27. Phân bố nhiệt độ và độ ẩm tương đối tính trung bình trong đợt khảo
sát lần 1 ............................................................................................................................................................... 128
Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường
xvii
Nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới khí quyển lớp biên, thử nghiệm ở Tp.HCM
_________________________________________________________________________________________________________________________
Hình 3.28. Phân bố nhiệt độ và độ ẩm tương đối tính trung bình trong đợt khảo
sát lần 2 .............................................................................................................................................................. 128
Hình 3.29. Nhiệt độ và độ ẩm tương đối trung bình mực 2 m trong đợt khảo sát
lần 1 từ mô hình MM5 .......................................................................................................................... 130
Hình 3.30. Nhiệt độ trung bình tháng 3/2006 và tháng 8/2006 tại mực 2 m từ mô
hình MM5 ......................................................................................................................................................... 133
Hình 3.31. Chênh lệch nhiệt độ giữa nội thành cũ và toàn Tp.HCM ......................................... 134
Hình 3.32. Nhiệt độ tại mực 2 m và theo mặt cắt kinh tuyến qua trạm Tân Sơn
Hòa từ mô hình MM5 lúc 13h/02/02/2006 ......................................................................... 134
Hình 3.33. Độ ẩm tương đối trung bình tháng 3/2006 và tháng 8/2006 tại mực 2
m từ mô hình MM5. ................................................................................................................................ 136
Hình 3.34. Độ ẩm tương đối trung bình tháng 2/2006 mô phỏng bằng MM5 ................... 137
Hình 3.35. Kết quả mô phỏng mức giảm nhiệt độ mực 2 m trung bình các tháng
mùa khô do cải tạo mặt đệm ............................................................................................................ 140
Hình 3.36. Quan hệ giữa T2006n - T2006 và T2006 trên khu vực cải tạo mặt đệm. ................. 141
Hình 3.37. Kết quả mô phỏng mức tăng độ ẩm mực 2 m trung bình các tháng
mùa khô do cải tạo mặt đệm ............................................................................................................ 142
Hình 3.38. Kết quả mô phỏng sự gia tăng nhiệt độ mực 2 m trung bình các tháng
mùa khô do phát triển đô thị tới năm 2020 ......................................................................... 145
Hình 3.39. Kết quả mô phỏng sự gia tăng nhiệt độ mực 2 m trung bình các tháng
mùa mưa do phát triển đô thị tới năm 2020 ....................................................................... 146
Hình 3.40. Quan hệ giữa T2020 - T2006 và T2006 trên khu vực biên nội thành mới ............. 148
Hình 3.41. Kết quả mô phỏng sự suy giảm độ ẩm mực 2 m trung bình các tháng
mùa khô do phát triển đô thị tới năm 2020 ......................................................................... 151
Hình 3.42. Kết quả mô phỏng sự suy giảm độ ẩm mực 2 m trung bình các tháng
mùa mưa do phát triển đô thị tới năm 2020 ....................................................................... 151
Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường
1
Nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới khí quyển lớp biên, thử nghiệm ở Tp.HCM
_________________________________________________________________________________________________________________________
MỞ ĐẦU
1. Tính cần thiết của luận án
Xu thế của quá trình đô thị hóa ngày càng mạnh mẽ, thể hiện rõ nhất ở các
nước đang phát triển. Sự phát triển nhanh chóng của các đô thị đã làm thay đổi đáng
kể cơ cấu sử dụng đất. Việc chuyển đổi mục đích sử dụng đất cho phát triển đô thị
đã làm giảm đáng kể tỷ lệ cây xanh và mặt nước, bề mặt cũ được thay thế bằng các
loại vật liệu xây dựng có khả năng hấp thụ nhiệt cao và không thấm nước. Sự thay
đổi tính chất mặt đệm kết hợp với sự thay đổi về hình học do các hoạt động xây
dựng đã gây ra các biến đổi về khí hậu và cấu trúc các trường khí tượng trong lớp
biên, rõ nét nhất là sự gia tăng nhiệt độ, giảm độ ẩm và tốc độ gió. Chính do những
ảnh này, các nghiên cứu về ảnh hưởng của sự phát triển đô thị đến biến đổi khí hậu
và khí quyển lớp biên được nhiều nước quan tâm cho mục đích quy hoạch và phát
triển bền vững.
Ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới lớp biên khí quyển được nhiều nhà
khoa học trên thế giới quan tâm, đặc biệt là các nghiên cứu về hiệu ứng đảo nhiệt đô
thị (Urban Heat Island Effect – UHI), năng lượng rối, hoạt động của gió trong lớp
biên và cấu trúc các trường khí tượng trong lớp biên. Các nghiên cứu về lớp biên đô
thị cũng như ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới khí quyển lớp biên được chia
theo 2 hướng chủ yếu là phương pháp thống kê và mô hình số trị. Điển hình cho
phương pháp thống kê là những nghiên cứu về biến đổi của tốc độ gió theo độ cao,
UHI, xác định hệ số rối theo các điều kiện khí tượng khu vực, năng lượng rối và độ
cao lớp biên hành tinh. Hướng nghiên cứu bằng mô hình số trị về ảnh hưởng mặt
đệm đô thị tới các trường khí tượng trong lớp biên được đặc biệt quan tâm. Theo
hướng nghiên cứu này, người ta đã xây dựng hàng loạt các dạng mô hình số trị với
độ chi tiết khác nhau như mô hình khí tượng cho khu vực đô thị, mô hình đường
phố. Tại Việt Nam, những nghiên cứu về lớp biên đô thị được chú ý đến nhiều trong
thập niên gần đây. Tuy nhiên các kết quả nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của sự
Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường
2
Nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới khí quyển lớp biên, thử nghiệm ở Tp.HCM
_________________________________________________________________________________________________________________________
phát triển đô thị tới sự biến đổi khí hậu và các trường khí tượng trong lớp biên chưa
được quan tâm xem xét đúng mức.
Thành phố Hồ Chí Minh (Tp.HCM) có dân số trên 6 triệu người, là thành phố
có mật độ dân số cao và tốc độ phát triển đô thị nhanh. Qua kết quả nghiên cứu về
biến động khí hậu khu vực Nam Bộ và Tp.HCM [41], [42], [46] đã cho thấy trong
những năm gần đây khí hậu khu vực Thành phố có những thay đổi rõ rệt, thể hiện
rõ nhất là sự gia tăng nhiệt độ do sự phát triển và mở rộng thành phố. Trong kiến
trúc hiện tại của thành phố còn có nhiều bất cập như thiếu diện tích cây xanh, mật
đô xây dựng cao, góc mở của đường phố nhỏ, v.v... Hiện trạng kiến trúc này đã làm
cho nhiệt độ Thành phố cao hơn khu vực xung quanh, làm giảm tốc độ gió trong lớp
sát mặt làm cản trở việc lưu thông không khí gây gia tăng tình trạng ô nhiễm.
Hiện nay chưa có các nghiên cứu, đánh giá cụ thể về ảnh hưởng của sự phát
triển đô thị của Tp.HCM đến biến đổi khí hậu và các yếu tố khí tượng lớp biên khu
vực này. Đây là vấn đề nghiên cứu cần thiết, nhằm đáp ứng các yêu cầu trong quy
hoạch và chỉnh trang đô thị để tránh các tác động đến môi trường không khí, hướng
đến sự phát triển của một đô thị bền vững.
Với mong muốn thu được những kết quả xác thực hơn cho một khu vực cụ
thể, luận án đi sâu nghiên cứu những tác động do sự thay đổi mặt đệm tới biến đổi
vi khí hậu thành phố Hồ Chí Minh cũng như các ảnh hưởng của chúng tới cấu trúc
các trường khí tượng và tìm đề xuất các giải pháp khắc phục.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu và đánh giá tác động của sự thay đổi mặt đệm do quá trình phát
triển đô thị tới sự biến đổi khí hậu và cấu trúc của một số trường khí tượng trong
lớp biên trên khu vực Tp.HCM, tìm hiểu nguyên nhân và đề xuất các giải pháp khắc
phục.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu là các yếu tố khí tượng trong lớp biên khí quyển chịu
tác động mạnh của mặt đệm, bao gồm nhiệt độ và độ ẩm tương đối.
- Khu vực nghiên cứu là Tp.HCM.
Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường
3
Nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới khí quyển lớp biên, thử nghiệm ở Tp.HCM
_________________________________________________________________________________________________________________________
- Thời gian nghiên cứu: Theo phương pháp thống kê, số liệu được sử dụng
cho nghiên cứu là từ năm 1977 tới năm 2006. Theo mô hình số trị, thời tiết
được mô phỏng theo các kịch bản về mặt đệm với điều kiện biên và điều
kiện ban đầu từ số liệu phân tích của mô hình thời tiết toàn cầu năm 2006.
4. Phương pháp nghiên cứu
Việc nghiên cứu những ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới biến đổi khí hậu
và khí tượng lớp biên trên khu vực đô thị được thực hiện qua phương pháp thống kê
và mô hình số trị.
Phương pháp thống kê nhằm đánh giá sự biến đổi vi khí hậu của thành phố
trong quá trình phát triển. Các nội dung nghiên cứu bao gồm:
- Tìm hiểu các nguyên nhân của biến đổi vi khí hậu khu vực đô thị.
- Đánh giá biến đổi khí hậu Tp.HCM bằng phương pháp phân tích bản đồ.
- Xác định xu thế biến đổi khí hậu Tp.HCM do quá trình đô thị hóa và mối
quan hệ với sự thay đổi sử dụng đất.
Phương pháp ứng dụng mô hình số trị nhằm đánh giá những tác động của sự
phát triển đô thị tới các trường khí tượng trong lớp biên. Các nội dung nghiên cứu
chính bao gồm:
- Xây dựng các căn cứ để lựa chọn mô hình số trị nhằm đáp ứng mục tiêu,
đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
- Tìm hiểu và giải quyết các vấn đề cần khắc phục đối với mô hình được lựa
chọn nhằm nâng cao độ chính xác của kết quả mô phỏng.
- Mô phỏng thời tiết với điều kiện mặt đệm hiện hữu, đánh giá những ảnh
hưởng của mặt đệm đô thị tới các trường khí tượng trong lớp biên.
- Thay đổi một số tính chất của mặt đệm theo các yêu cầu cải tạo mặt đệm,
chạy mô hình để tìm ra các giải pháp phát triển bền vững.
- Mô phỏng thời tiết ứng với tình hình phát triển đô thị trong tương lai. Đánh
giá những ảnh hưởng tích cực và tiêu cực đến cấu trúc các trường khí tượng
trong lớp biên.
Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường
4
Nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới khí quyển lớp biên, thử nghiệm ở Tp.HCM
_________________________________________________________________________________________________________________________
Do kích thước của các miền tính, mô hình khí tượng qui mô vừa sẽ được ứng
dụng nhằm thực hiện các nội dung nghiên cứu. Trong báo cáo, hai mô hình tiêu biểu
là mô hình thời tiết qui mô vừa MM5 và mô hình khí tượng qui mô vừa cho khu
vực đô thị FVM sẽ được phân tích nhằm lựa chọn mô hình đáp ứng các mục tiêu
nghiên cứu đặt ra.
5. Cách tiếp cận trong nghiên cứu
Cách tiếp cận trong nghiên cứu dựa trên những thay đổi thực tế của các yếu tố
khí tượng lớp biên trong quá trình đô thị hóa, cơ sở lý thuyết về lớp biên khí quyển,
vai trò mặt đệm trong mô hình số trị.
Việc xác định các nội dung và phương pháp nghiên cứu trong luận án xuất
phát từ những cơ sở sau đây:
- Tiếp thu và phát triển các nghiên cứu đã có về ảnh hưởng của đô thị tới biến
đổi khí hậu cho khu vực nghiên cứu cũng như các khu vực khác.
- Sử dụng những thông tin và phần mềm nghiên cứu có liên quan từ các trung
tâm nghiên cứu trong nước và thế giới.
- Khai thác sử dụng các số liệu, tài liệu sẵn có liên quan đến đề tài, điều tra
khảo sát những thông tin và số liệu cần thiết.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Ý nghĩa khoa học
Đưa ra các phương pháp và kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của sự phát triển
đô thị tới sự biến đổi khí hậu và cấu trúc của một số trường khí tượng trong lớp biên
trên khu vực Tp.HCM, góp phần vào việc nghiên cứu khí tượng lớp biên khu vực
đô thị.
- Ý nghĩa thực tiễn
+
Sử dụng các kết quả nghiên cứu làm tài liệu tham khảo trong bài toán
quy hoạch và chỉnh trang đô thị.
Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường
5
Nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới khí quyển lớp biên, thử nghiệm ở Tp.HCM
_________________________________________________________________________________________________________________________
+
Cảnh báo sự thay đổi khí hậu Tp.HCM do phát triển và mở rộng đô thị
đến năm 2020.
+
Các kiến nghị nhằm giảm thiểu các ảnh hưởng của sự phát triển đô thị
Tp.HCM đến biến đổi khí hậu.
7. Tính mới của luận án
Qua việc thực hiện các nội dung nghiên cứu và kết quả đạt được, luận án đã có
những đóng góp mới sau:
- Đưa ra các kết quả thống kê về các ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới
biến đổi khí hậu Tp.HCM. Xác định xu thế biến đổi khí hậu Tp.HCM do
quá trình đô thị hóa.
- Xây dựng các hàm thống kê thực nghiệm về mối quan hệ giữa sự thay đổi
nhiệt ẩm do quá trình đô thị hóa với diện tích đất xây dựng.
- Luận án đã ứng dụng một cách có hiệu quả một mô hình số trị trong nghiên
cứu khí tượng lớp biên trên khu vực Tp.HCM bằng cách:
+
Chọn lựa mô hình phù hợp với đối tượng và khu vực nghiên cứu
+
Phân chia chi tiết các dạng mặt đệm đô thị và tạo mới số liệu mặt đệm
bằng số liệu bản đồ, số liệu từ vệ tinh.
+
Xây dựng các sơ đồ chạy mô hình và phương pháp đánh giá nhằm
chọn lựa tối ưu các tham số cho các dạng mặt đệm đô thị, các miền
tính và các sơ đồ tham số hóa của mô hình nghiên cứu.
- Đưa ra các kết quả nghiên cứu bằng mô hình số trị về: ảnh hưởng của mặt
đệm đô thị hiện hữu đến sự hình thành đảo nhiệt trên khu vực Tp.HCM;
mức ý nghĩa của việc cải tạo mặt đệm trong việc giảm thiểu ảnh hưởng của
sự phát triển đô thị đến biến đổi khí hậu; dự báo về sự thay đổi khí hậu
Tp.HCM do phát triển và mở rộng đô thị tới năm 2020. Với các kết quả
này, mô hình số trị có thể sử dụng trên khu vực nghiên cứu như một công
cụ cho việc quy hoạch và chỉnh trang đô thị.
Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường
6
Nghiên cứu ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới khí quyển lớp biên, thử nghiệm ở Tp.HCM
_________________________________________________________________________________________________________________________
- Việc gắn kết giữa phương pháp thống kê và mô hình số trị trong nghiên cứu
đã nâng cao tính chính xác của các lý luận và kết quả trong nghiên cứu.
8. Cấu trúc của luận án
Cấu trúc của luận án gồm phần mở đầu, 3 chương, phần kết luận và phụ lục:
- Mở đầu: Nêu tính cần thiết của đề tài luận án, mục tiêu và nội dung nghiên
cứu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu, cách tiếp
cận trong nghiên cứu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn và tính mới của luận
án.
- Chương 1: Giới thiệu tổng quan về tình hình phát triển đô thị trên thế giới,
tình hình phát triển các đô thị ở Việt Nam, sự ra đời và phát triển của
Tp.HCM. Ảnh hưởng của sự phát triển đô thị tới các yếu tố khí tượng lớp
biên và tổng quan về các phương pháp nghiên cứu.
- Chương 2: Giới thiệu chi tiết các phương pháp nghiên cứu của luận án, bao
gồm phương pháp thống kê và mô hình số trị. Các vấn đề cần khắc phục và
phương pháp khắc phục nhằm nâng cao chất lượng mô phỏng của mô hình
số trị trong việc thực hiện các nội dung nghiên cứu.
- Chương 3: Phân tích và đánh giá các kết quả nghiên cứu đạt được.
- Các kết luận và kiến nghị từ kết quả nghiên cứu.
- Phụ lục.
Luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài Nguyên Môi trường
