Tích hợp tổ chức môi trường vi khí hậu trong thiết kế cảnh quan

Tóm tắt: Việc tạo ra một không gian cảnh quan tạo được cảm giác thoải mái quanh năm là một thách thức lớn đối với các KTS cảnh quan, đặc biệt là với khí hậu nhiệt đới của Việt Nam, khi mà vào mùa hè nắng nóng gay gắt, rồi mùa đông lại lạnh đến mức khắc nghiệt. Tuy nhiên, với những chiến và cách tiếp cận khoa học, chúng ta hoàn toàn có thể thực hiện được điều này bằng cách thiết kế chiến lược phù hợp môi trường vi khí hậu. Những môi trường cục bộ này có thể làm giảm sự chênh lệch nhiệt độ, cải thiện luồng không khí và thay đổi cách tận hưởng không gian cảnh quan.

Từ khóa: Vi khí hậu cảnh quan, môi trường vi khí hậu

I. Đặt vấn đề

Những biến đổi nhỏ cục bộ của khí hậu tổng thể, thường được gọi là vi khí hậu, có thể ảnh hưởng đáng kể đến cảnh quan. Vi khí hậu bị tác động bởi nhiều yếu tố, bao gồm ánh sáng mặt trời, hướng gió và độ ẩm dưới ảnh hưởng của địa hình và các vật thể. Ví dụ, bức tường phía Nam và Bắc sẽ nhận được ít ánh sáng mặt trời và bức xạ nhiệt hơn bức tường phía Đông và Tây, vì vậy tạo ra vi khí hậu mát mẻ và râm mát hơn. Tương tự, một vị trí được che chắn khỏi gió có thể ấm hơn khu vực tiếp xúc trực tiếp với gió.

Đã có nhiều nghiên cứu về tổ chức vi khí hậu công trình xây dựng phù hợp với điều kiện khí hậu của Việt Nam, tuy nhiên trong kiến trúc cảnh quan, việc tổ chức vi khí hậu tuy được quan tâm nhưng các KTS cảnh quan thiết kế chủ yếu dựa trên cảm tính và kinh nghiệm, chưa dựa trên dữ liệu khoa học và hệ thống nghiên cứu bài bản. Trong phạm vi bài viết này, mục tiêu của tác giả tập trung vào việc làm rõ vai trò của tổ chức vi khí hậu chủ động và việc định tính và lượng hoá nó trong thiết kế cảnh quan; sử dụng phương pháp nghiên cứu là phân tích trường hợp và tổng hợp, từ đó đúc kết và đề xuất một số một số giải pháp mang tính cơ bản trong việc tích hợp tổ chức vi khí hậu vào thiết kế cảnh quan tại Việt Nam.

II. Đặc trưng khí hậu Việt Nam

Khí hậu Việt Nam thuộc dạng nhiệt đới ẩm gió mùa, gắn liền với độ ẩm và nhiệt độ cao, tuy nhiên do trải dài trên nhiều vĩ độ và ảnh hưởng của địa hình đến chế độ gió dẫn đến sự phân hoá theo vùng miền và đa dạng về đặc điểm khí hậu.

Miền Bắc và Bắc Trung Bộ có bốn mùa rõ rệt xuân/ hạ/ thu/ đông từng thời điểm đều có kiểu đặc điểm khí hậu riêng biệt: Đông lạnh và khô do chịu ảnh hưởng từ gió mùa gây ra các đợt rét đậm, rét hại kéo dài, xuất hiện sương muối hay băng giá vùng núi cao; Hè nóng ẩm và mưa khá nhiều khi ảnh hưởng bởi gió mùa Đông Nam; Xuân đặc trưng là nồm ẩm còn thu lại mát mẻ.

Duyên hải Nam Trung Bộ khô hạn và có gió nóng do vị trí tọa lạc tại sườn đón gió của dãy Trường Sơn kết hợp với gió mùa Tây Nam khô nóng kèm hiệu ứng phơn từ phía Tây.

Tây Nguyên và Nam Bộ có hai mùa rõ rệt là mùa mưa và mùa khô, nhiệt độ trung bình năm ở mức cao và ít biến động. Tây Nguyên thường mát dịu hơn so với Nam Bộ do địa hình cao nguyên trong khi đó Nam Bộ nóng ẩm đặc trưng vùng nhiệt đới cận xích đạo.

Chính vì sự đa dạng và phức tạp khí hậu của các vùng miền như vậy dẫn đến việc tích hợp giải pháp tạo lập vi khí hậu chủ động trong quá trình thiết kế cảnh quan cho từng trường hợp cụ thể là cần thiết.

III. Vai trò, lợi ích của việc tạo lập vi khí hậu trong thiết kế cảnh quan

Việc tạo ra các vi khí hậu trong thiết kế cảnh quan mang lại nhiều lợi ích chủ động cho cảnh quan không chỉ cho việc sử dụng mà cả phát triển môi trường sinh thái cảnh quan bền vững, bao gồm:

• Tăng sự thoải mái: Tận hưởng những khu vực mát mẻ hơn vào mùa hè và những nơi ấm áp hơn vào những tháng lạnh;
• Tiết kiệm năng lượng: Vi khí hậu được thiết kế đúng cách có thể giảm sự phụ thuộc của bạn vào điều hòa không khí bằng cách điều chỉnh nhiệt độ một cách tự nhiên;
• Sức khỏe của cây trồng: Các loại cây được chọn vì khả năng thích nghi với các vi khí hậu nhất định sẽ phát triển mạnh mà không cần quá nhiều nước hoặc chăm sóc;
• Mở rộng lựa chọn trồng trọt: Việc tạo ra vi khí hậu có thể mang lại nhiều lợi ích cho hệ sinh thái khu vườn. Nó cho phép trồng nhiều loại cây hơn, một số loại cây thường không sống được trong khí hậu tổng thể của khu vực. Ngoài ra, các vi khí hậu khác nhau có thể thu hút nhiều vi sinh vật, côn trùng và động vật có lợi khác, làm tăng đa dạng sinh học cho cảnh quan.
• Tăng tỷ lệ thành công trồng cây: Giúp cây phát triển mạnh bằng cách đáp ứng nhu cầu cụ thể của chúng.

IV. Tích hợp tổ chức môi trường vi khí hậu trong thiết kế cảnh quan chú trọng định tính và định lượng – Bài học kinh nghiệm

Thực tế tại Việt Nam, tổ chức cảnh quan để nâng cao chất lượng môi trường vi khí hậu đã được áp dụng từ lâu, có thể thấy rõ trong kinh nghiệm quy hoạch từ không gian làng xã đến tổ chức không gian nhà ở nông thôn truyền thống, các giếng trời của nhà phố cổ, … Tuy nhiên, cho đến tận bây giờ, ngay cả các KTS cảnh quan chuyên nghiệp chủ yếu vẫn dựa trên kinh nghiệm cá nhân và cảm tính là chính. Vì vậy, khó kiểm soát được mức độ hiệu quả và tối ưu hoá các chỉ số môi trường của khu vực vi khí hậu, thậm chí trong một số trường hợp còn tạo ra các tình huống tiêu cực.

Ví dụ như: Lắp mái kính cho giếng trời để lấy ánh sáng tự nhiên và thông thoáng nhưng lại sáng quá gây chói và cảm giác nóng bức; bố trí nhiều cây bóng râm để làm mát nhưng thiếu hợp lý nên tạo các khoảng sân tối tăm ẩm thấp, nấm mốc phát triển và làm lụi lớp thực vật tầng thấp.

Chính vì vậy, việc hệ thống hoá một cách khoa học các giải pháp định tính, kết hợp các công cụ và phương pháp định lượng hiện đại là cần thiết và thuận lợi vì khoa học công nghệ của Việt Nam ngày càng phát triển và tiếp cận với thế giới. Các phần mềm mô phỏng vi khí hậu, chẳng hạn như ENVI-met, cho phép chúng ta mô hình hóa các điều kiện môi trường (ánh nắng, gió, nhiệt độ, độ ẩm,…) trong không gian 3D mô phỏng cảnh quan thực tế; các KTS có thể phân tích, so sánh và đánh giá các phiên bản thiết kế, so sánh các kịch bản để chọn giải pháp hiệu quả nhất cho việc che bóng và luồng gió, điều hoà nhiệt độ và độ ẩm từng khu vực cục bộ,…, nhờ đó tối ưu hóa bố cục không gian, thảm thực vật, vật liệu và cấu trúc xây dựng, giảm đáng kể các hiệu ứng bất lợi và cải thiện sự thoải mái về môi trường cho con người.

Ví dụ, tại dự án Định lượng chất lượng vi khí hậu cảnh quan đường phố của thành phố Bolzano, Ý, các mô phỏng ENVI-met cho thấy kịch bản 1 tổ chức cây xanh đô thị bằng một số thực vật bản địa tại một khu phố có thể làm giảm nhiệt độ đường phố lên đến 2°C trong mùa hè và cải thiện sự thoải mái về nhiệt cho con người so với kịch bản 2, khi không có cây xanh ưu tiên cho các không gian hoạt động.

V. Một số giải pháp tạo lập vi khí hậu chủ động trong thiết kế cảnh quan phù hợp với bối cảnh của Việt Nam

Có một số kỹ thuật mà các chuyên gia cảnh quan sử dụng để tạo ra các vi khí hậu nhằm tối đa hóa sự thoải mái và tạo tiện nghi về môi trường vi khí hậu cho người sử dụng cũng như sinh vật trong cảnh quan như sau:

• Quan sát và phân tích môi trường vi khí hậu: Xác định sự khác biệt hiện có về ánh nắng, gió và độ ẩm trong tổng thể và từng khu vực nhỏ trong cảnh quan;
• Chọn cây trồng phù hợp với môi trường vi khí hậu: Trồng cây ưa nắng ở những nơi có nắng, cây ưa ẩm gần nguồn nước, và cây nhạy cảm với lạnh ở những khu vực được che chắn;
• Trồng cây ở vị trí chiến lược để tạo bóng mát và chắn gió: Trồng cây ở những vị trí chiến lược là một cách tuyệt vời để giảm nhiệt độ ở những khu vực nóng bức trong cảnh quan. Bóng mát tự nhiên cũng có thể làm mát không khí bên dưới chúng lên đến 10°C. Cách bố trí cây trồng cũng có thể tạo ra các vi khí hậu khác nhau. Cây thân gỗ cao và cây bụi có thể tạo bóng mát cho cây tầng dưới, trong khi cây che phủ mặt đất giúp giữ ẩm cho đất. Kỹ thuật này không chỉ hữu ích trong những ngày hè nóng nực. Vào những ngày gió mạnh, cây cối có thể đóng vai trò như những hàng rào chắn gió.

• Lựa chọn các loại cây làm mát: Chọn đúng loại cây có thể giúp điều chỉnh nhiệt độ cảnh quan. Các loại cây có tỷ lệ thoát hơi nước cao, như dương xỉ hoặc cỏ bản địa, giải phóng hơi ẩm vào không khí, tạo ra hiệu ứng làm mát tương tự như một máy điều hòa không khí tự nhiên. Ngoài ra để tăng hiệu quả, cần kết hợp các loại cây ưa ẩm và các yếu tố cảnh quan khác như vườn nước.
• Sử dụng các cấu trúc che nắng: Các cấu trúc như tường, hàng rào và nhà kính có thể tác động đáng kể đến vi khí hậu, điều quan trọng là phải đặt các cấu trúc này một cách chiến lược. Một hàng rào hoặc bức tường cao phía Tây có thể tạo bóng mát, chắn gió và phản xạ nhiệt, tạo ra một vi khí hậu mát mẻ hơn vào buổi chiều. Ngược lại, nhà kính giữ nhiệt và độ ẩm, lý tưởng cho các loại cây ưa điều kiện nhiệt đới.

• Lựa chọn cây phủ đất và vật liệu lát nền: Các bề mặt như gạch lát, bê tông và nhựa đường hấp thụ và bức xạ nhiệt, làm cho không gian ngoài trời trở nên nóng bức khó chịu. Để giảm thiểu điều này, hãy chọn cây phủ đất hoặc vật liệu lát nền sáng và có thể phản quang. Những yếu tố này giúp giảm hiệu ứng “đảo nhiệt đô thị”, làm cho sân vườn cảnh quan mát mẻ và hấp dẫn hơn. Cây phủ đất cũng cải thiện sức khỏe của đất và ngăn ngừa xói mòn, góp phần vào thiết kế cảnh quan bền vững hơn.
• Sử dụng mái xanh và vườn đứng: Việc tích hợp các hệ thống xanh, đặc biệt là mái nhà xanh và tường xanh, là một khía cạnh quan trọng của tổ chức vi khí hậu cảnh quan nhằm giải quyết vấn đề cách nhiệt và che nắng cho các công trình kiến trúc vào mùa hè và vấn đề hiệu quả năng lượng và tính bền vững.

Mái nhà xanh có thể có hoặc không có lớp cách nhiệt bổ sung ngoài đất và thảm thực vật, nhưng ngay cả khi không có lớp này, chúng vẫn cung cấp khả năng cách nhiệt và che nắng đáng kể cho tòa nhà.

Tường xanh có thể được lắp đặt thêm lên các diện tường để giảm tải nhiệt lên mặt tiền. Trong thời tiết ấm áp, tường xanh làm giảm nhiệt độ bề mặt của tường thông thường thông qua việc tạo bóng và thoát hơi nước của cây. Những bức tường sử dụng hệ thống tưới tiêu và kỹ thuật thủy canh cung cấp thêm khả năng làm mát thông qua quá trình bay hơi.

• Thiết kế thích ứng theo mùa: Các nhà thiết kế cảnh quan chuyên nghiệp xem xét những thay đổi theo mùa khi lập kế hoạch cho không gian cảnh quan. Điều này có nghĩa là các yếu tố như cây cối, bóng mát và khu vực chỗ ngồi được bố trí để mang lại sự thoải mái tối đa cả trong mùa hè và mùa đông.

Ví dụ, các mái che di động vừa có thể che nắng che mưa vào mùa hè, vừa có thể được thu gọn lại để cung cấp ánh sáng và ánh nắng ấm áp vào mùa đông cho khoảng sân bên dưới. Khả năng thích ứng này đảm bảo không gian ngoài trời của cảnh quan luôn dễ chịu quanh năm.

• Tổ chức các yếu tố nước: Các yếu tố nước có thể làm thay đổi đáng kể vi khí hậu trong vườn. Một ao cá, hồ nước, thác nước nhân tạo, rèm nước hoặc đơn giản chỉ là một đài phun nước có thể làm mát không khí xung quanh và tăng độ ẩm, tạo ra một vị trí lý tưởng cho các loại cây ưa ẩm.

Khi lắp đặt một yếu tố nước, cần cân nhắc hình dạng, kích thước và vị trí của nó. Một không gian mặt nước hẹp và dài sẽ không hiệu quả bằng một không gian mặt nước có kích thước các chiều gần tương đồng nhau. Một ao lớn ở nơi nắng sẽ bốc hơi nhanh chóng và có thể nóng lên, có khả năng gây hại cho sinh vật thủy sinh. Mặt khác, một đài phun nước nhỏ ở một góc râm mát có thể cung cấp một nơi trú ẩn mát mẻ không chỉ cho con người mà cho cả thực vật và động vật…

• Tổ chức môi trường vi khí hậu phù hợp cho thực vật: Thực vật có nhu cầu đa dạng và khác nhau về điều kiện vi khí hậu, tuỳ thuộc vào giống loài và chủng loại. Khi chúng ta muốn tạo lập một quần thể thực vật cảnh quan đa dạng trong một cảnh quan tổng thể thì cần chủ động lựa chọn thậm chí tạo lập các môi trường vi khí hậu đa dạng thích hợp cho các loài thực vật khác nhau.

Thay đổi theo mùa có thể ảnh hưởng đến vi khí hậu của khu vườn. Ví dụ, cây rụng lá có thể tạo bóng mát vào mùa hè nhưng vẫn cho phép ánh nắng mặt trời xuyên qua vào mùa đông. Cần tận dụng những yếu tố này để đảm bảo cây cối tiếp tục phát triển tốt.

• Tạo nơi trú ẩn cho thực vật dưới điều kiện khí hậu không thuận lợi: Sử dụng hàng rào, hàng cây bụi hoặc lưới làm vật chắn gió và nắng gắt để giảm căng thẳng và khô hạn cho cây.

VI. Kết luận

Như vậy, thiết kế cảnh quan không chỉ là vấn đề thẩm mỹ không gian hay cảm thụ tự nhiên mà còn hướng tới tính bền vững, sự thoải mái về môi trường: Nhiệt độ, độ ẩm, … và hiệu quả năng lượng của cảnh quan. Để đạt được mục đích này thì việc tích hợp tổ chức môi trường vi khí hậu trong thiết kế cảnh quan là một chiến lược quan trọng. Trong phạm vi bài viết, tác giả đã trình bày một số các nội dung về vai trò, lợi ích và tập trung chủ yếu vào các đề xuất cơ bản về hệ thống hoá các giải pháp định tính, ứng dụng các phương pháp định lượng và cách thức thiết kế để tạo sự thoải mái về nhiệt và các yếu tố vi khí hậu khác cho con người của chiến lược này.

Tuy nhiên, với mỗi loại hình không gian cảnh quan đặc trưng khác nhau cần có những nghiên cứu chuyên sâu và cụ thể hơn để có thể đạt được những hiệu quả tốt nhất cho người sử dụng, đặc biệt là để cải thiện các điều kiện khắc nghiệt do biến đổi khí hậu toàn cầu và sự gia tăng hiệu ứng đảo nhiệt đô thị gây ra.
Đối với Việt Nam, điều kiện khí hậu mỗi vùng miền cũng có sự khác biệt rất lớn, cần có những nghiên cứu bài bản cho từng phân vùng khí hậu để đề xuất các giải pháp khoa học cụ thể và được lượng hoá trong quá trình tích hợp tạo lập môi trường vi khí hậu vào thiết kế kiến trúc cảnh quan một cách phù hợp nhất.

KTS Nguyễn Hoàng Linh
Nhóm chuyên môn Kiến trúc cảnh quan, Khoa Kiến trúc & Quy hoạch, Trường ĐH Xây dựng Hà Nội
(Bài đăng trên Tạp chí Kiến trúc số 05-2026)

Tài liệu tham khảo

[1] Bosselmann, P., Flores, J., Gray, W., Priestley, T., Anderson, R., Arens, E., Dowty, P., So, S. and Kim, J.J. 1984. “Sun, wind and comfort: a study of open spaces and sidewalks in four downtown areas”. Institute of Urban and Regional Development, University of California, Berkeley;
[2] Thomas Panagopoulos. 2008. “Using microclimatic landscape design to create thermal comfort and energy efficiency”. Actas da 1ª Conferência sobre Edifícios Eficientes, Universidade do Algarve;
[3] Alessio Russo, Francisco J Escobedo, Stefan Zerbe. 2016. “Quantifying the local-scale ecosystem services provided by urban treed streetscapes in Bolzano, Italy”. AIMS Environmental Science 3(1):58-76;