Trong môi trường đô thị, biến đổi khí hậu làm gia tăng các đợt nắng nóng, đặc biệt nghiêm trọng ở những khu vực đông dân do hiệu ứng “đảo nhiệt đô thị”.

Mức độ dễ tổn thương lại khác nhau giữa các khu phố, phụ thuộc vào tình trạng quá tải dân cư và khả năng tiếp cận không gian xanh hay các giải pháp làm mát.

Để bảo vệ cư dân trong những tháng oi bức, các thành phố đang triển khai nhiều chiến lược đa dạng: từ hạ tầng xanh, bề mặt phản xạ nhiệt, giải pháp làm mát thụ động, các điểm tránh nóng, cho đến ứng dụng công nghệ hỗ trợ. Dù quá trình đô thị hóa đã mang đến nhiều tác động khí hậu như hiện tượng đảo nhiệt, nhưng không phải mọi ảnh hưởng đều được biết đến rộng rãi. Chương trình phát triển năng lượng tái tạo xanh của châu Âu đã thúc đẩy công nghệ điện toán và mô hình hóa đô thị. Tuy hiện tượng “sương mù trong nhà” hay ô nhiễm bụi mịn nhận được nhiều quan tâm, song các nghiên cứu kết hợp bản đồ để tính toán mô hình doanh thu từ lắp đặt pin mặt trời trên mái nhà vẫn còn hiếm. Gần đây, Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ đã giới thiệu một chương trình cho phép mô hình hóa nhanh chóng toàn cảnh thành phố nhằm phân tích cách các tòa nhà tác động đến thời tiết và khí hậu địa phương. Phát minh này không chỉ thu hút sự quan tâm của các nhà sản xuất cửa chớp mà còn được giới khí tượng xem là công cụ hữu ích để đưa vào phân tích.

Hình dáng, vật liệu xây dựng và lượng nhiệt tỏa ra từ công trình đô thị có ảnh hưởng to lớn đến thời tiết khu vực. Việc ứng dụng mô hình tính toán giúp nâng cao độ chính xác của dự báo vi khí hậu và tạo nền tảng cho các kỹ sư tối ưu hóa tiêu thụ năng lượng trong thiết kế kiến trúc. Nghiên cứu của phòng thí nghiệm CRYOS, thông qua việc đơn giản hóa các sơ đồ tính toán, đã đạt được kết quả tương đương các mô hình truyền thống, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc hiểu rõ tác động của công trình đối với khí hậu.

Trước đây, các kiến trúc sư ít khi cân nhắc đến ảnh hưởng của tòa nhà đối với thời tiết trong bản thiết kế. Dự án mới hướng tới việc đưa yếu tố nhiệt lượng tỏa ra từ cấu trúc đô thị vào các mô hình dự báo khí tượng hiện đại, đề xuất một phương án tối ưu hơn. Khi thay thế thành phố Basel bằng mô hình số, Mauree đã tính toán mật độ công trình và xây dựng các “mô hình tòa nhà chuẩn hóa” để hiểu rõ hơn tác động của kiến trúc đến thời tiết. Cách tiếp cận tách lớp — thiết kế các khối nhà phức tạp như những “viên gạch Lego” — trở thành chìa khóa để giải mã mối tương quan này. Càng cao tầng, tác động của gió càng mạnh, làm gia tăng thất thoát năng lượng. Vào những ngày nắng nóng, các dòng đối lưu trở nên dữ dội hơn, bề mặt công trình và mặt đất xung quanh nóng rực, ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sống.

Đồng thời, kiến trúc sư cần tính đến tác động ánh sáng từ các công trình lân cận để thiết kế hệ thống chiếu sáng và bóng râm hợp lý cho tòa nhà mới. Cách tiếp cận toàn diện này mở ra hướng giải quyết mối quan hệ phức tạp giữa phát triển đô thị, biến đổi khí hậu và các mô hình thời tiết, đặt nền tảng cho những thành phố bền vững và thích ứng tốt hơn.

Đối mặt với tác động ngày càng khốc liệt của biến đổi khí hậu, các đô thị phải vật lộn với nắng nóng dữ dội, nhất là ở những khu vực đông dân dễ tổn thương vì hiệu ứng đảo nhiệt. Giảm thiểu rủi ro tại các cộng đồng ít điều kiện càng đòi hỏi các giải pháp sáng tạo. Từ hạ tầng xanh, bề mặt phản quang, giải pháp làm mát thụ động cho đến công nghệ cảnh báo và ứng dụng hỗ trợ an toàn, tất cả đều giữ vai trò then chốt.

Không chỉ dừng lại ở những biện pháp tức thời, các công trình nghiên cứu tiên phong, như chương trình mô hình hóa đô thị của Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ, đã ra đời nhằm khám phá ảnh hưởng của cấu trúc kiến trúc đến khí hậu địa phương. Những tiến bộ này hứa hẹn kiến tạo nên diện mạo đô thị kiên cường hơn, kết hợp nguyên tắc thiết kế bền vững với công nghệ tiên tiến, để hướng tới một tương lai đô thị thích ứng trước khí hậu khắc nghiệt.