Υπάρχει ένας «σιωπηλός κίνδυνος» που απειλεί τα κτίρια στις μεγάλες πόλεις, προειδοποιεί μια νέα αμερικανική μελέτη. Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Northwestern ανακάλυψαν ότι η υπόγεια θερμότητα μετατοπίζει το έδαφος, απειλώντας μεγάλα κτίρια κατοικιών και γραφείων που δεν έχουν σχεδιαστεί για να αντέξουν τέτοιες αλλαγές. Η «υπόγεια κλιματική αλλαγή», όπως αποκαλούν το φαινόμενο αυτό οι επιστήμονες, δημιουργείται από τη θερμότητα που προέρχεται από τα υπόγεια γκαράζ, τις σήραγγες των μετρό και άλλες υπόγειες κατασκευές. Αυτή η θερμότητα προκαλεί τη συστολή και διαστολή του εδάφους με αποτέλεσμα να προκαλούνται ρωγμές σε τοίχους και θεμέλια. Οι ερευνητές αναφέρουν επίσης ότι οι ζημιές σε κτίρια στο παρελθόν μπορεί να έχουν προκληθεί από τις αυξανόμενες θερμοκρασίες και αναμένουν ότι τα προβλήματα αυτά θα συνεχιστούν.
.
«Το έδαφος, τα πετρώματα και τα δομικά υλικά παραμορφώνονται εξαιτίας των μεταβολών της θερμοκρασίας και οι υπερβολικές παραμορφώσεις επηρεάζουν τις αστικές υποδομές», γράφουν οι συγγραφείς της μελέτης η οποία δημοσιεύθηκε στο «Nature Communications Engineering».
Η πρωτοποριακή αυτή μελέτη είναι η πρώτη που ποσοτικοποιεί τις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής στις αστικές υποδομές. Είναι επίσης η πρώτη φορά που μια μελέτη συνδέει την υπόγεια κλιματική αλλαγή με τη μετατόπιση του εδάφους στις αστικές περιοχές.
Ωστόσο, οι ερευνητές βλέπουν αυτή την απειλή και ως μια πιθανή ευκαιρία. Προτείνουν ότι η αξιοποίηση της απορριπτόμενης θερμότητας που εκλύεται από υπόγειες εγκαταστάσεις θα μπορούσε να συμβάλει στον μετριασμό των επιπτώσεων της υπόγειας κλιματικής αλλαγής, μετατρέποντας τη θερμότητα αυτή σε έναν ανεκμετάλλευτο πόρο θερμικής ενέργειας.
«Η υπόγεια κλιματική αλλαγή είναι ένας σιωπηλός κίνδυνος», αναφέρει ο επικεφαλής της μελέτης, Αλεσάντρο Ρότα Λόρια. «Το έδαφος παραμορφώνεται εξαιτίας των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας και καμία υπάρχουσα αστική δομή ή υποδομή δεν είναι σχεδιασμένη να αντέχει αυτές τις διακυμάνσεις. Αν και το φαινόμενο αυτό δεν είναι απαραίτητα επικίνδυνο για την ασφάλεια των ανθρώπων, θα επηρεάσει την κανονική καθημερινή λειτουργία των συστημάτων θεμελίωσης και των πολιτικών υποδομών στο σύνολό τους», τονίζει.
«Το έδαφος του Σικάγο μπορεί να συστέλλεται όταν θερμαίνεται, όπως και πολλά άλλα λεπτόκοκκα εδάφη», εξηγεί. «Ως αποτέλεσμα της αύξησης της θερμοκρασίας στο υπέδαφος, πολλά θεμέλια στο κέντρο της πόλης υφίστανται ανεπιθύμητες καθιζήσεις, αργά αλλά συνεχόμενα. Με άλλα λόγια, δεν χρειάζεται να ζείτε στη Βενετία για να ζείτε σε μια πόλη που βυθίζεται – ακόμη και αν οι αιτίες για τέτοια φαινόμενα είναι εντελώς διαφορετικές», προσθέτει.
Οι αστικές περιοχές παγκοσμίως παρουσιάζουν ανησυχητικά ποσοστά υπερθέρμανσης του εδάφους λόγω της θερμότητας που διαχέεται συνεχώς από τα κτίρια και τις υπόγειες μεταφορές. Προηγούμενες μελέτες έχουν αναφέρει ότι η υπερθέρμανση του υπεδάφους των πόλεων κυμαίνεται μεταξύ 0,1 και 2,5 βαθμών Κελσίου ανά δεκαετία.
Η υπόγεια κλιματική αλλαγή είναι γνωστό ότι προκαλεί οικολογικά προβλήματα, όπως μόλυνση των υπόγειων υδάτων, αλλά και προβλήματα υγείας, όπως άσθμα και θερμοπληξία. Ωστόσο, ο αντίκτυπός του στις αστικές υποδομές παρέμενε σε μεγάλο βαθμό ανεξερεύνητος μέχρι σήμερα.
«Τα υπόγεια, τα γκαράζ, οι σήραγγες και τα τρένα, όλες αυτές οι εγκαταστάσεις εκπέμπουν συνεχώς θερμότητα», εξηγεί ο ερευνητής. «Σε γενικές γραμμές, οι πόλεις είναι θερμότερες από τις αγροτικές περιοχές επειδή τα δομικά υλικά παγιδεύουν περιοδικά τη θερμότητα που προέρχεται από την ανθρώπινη δραστηριότητα και την ηλιακή ακτινοβολία και στη συνέχεια την απελευθερώνουν στην ατμόσφαιρα. Αυτή η διαδικασία έχει μελετηθεί εδώ και δεκαετίες. Τώρα, εξετάζουμε τη διαδικασία αυτή στο υπέδαφος, η οποία οδηγείται κυρίως από την ανθρωπογενή δραστηριότητα», αναφέρει ο Λόρια.
Η ερευνητική ομάδα εγκατέστησε ένα δίκτυο με περισσότερους από 150 αισθητήρες θερμοκρασίας σε όλο το Σικάγο, πάνω και κάτω από το έδαφος. Για λόγους σύγκρισης, εγκατέστησε αισθητήρες και στο Grant Park, έναν χώρο πρασίνου που βρίσκεται κατά μήκος της λίμνης Μίσιγκαν, μακριά από κτίρια και συστήματα μεταφορών.
Τα δεδομένα έδειξαν ότι οι υπόγειες θερμοκρασίες της πόλης είναι συχνά 10 βαθμούς Κελσίου υψηλότερες από εκείνες κάτω από το Grant Park. Οι υπόγειες κατασκευές μπορεί να έχουν ακόμη και θερμοκρασίες αέρα 25 βαθμούς υψηλότερες από τις θερμοκρασίες του εδάφους, σύμφωνα με την ομάδα.
Ο ερευνητής εξηγεί ότι η θερμότητα που διαχέεται προς το έδαφος ασκεί σημαντική πίεση στα υλικά που διαστέλλονται και συστέλλονται με τις μεταβαλλόμενες θερμοκρασίες.
«Χρησιμοποιήσαμε το Σικάγο ως μοντέλο, αλλά η υπόγεια αλλαγή του κλίματος είναι κοινή σε όλες σχεδόν τις πυκνές αστικές περιοχές παγκοσμίως», λέει ο Λόρια. «Και όλες οι αστικές περιοχές που υποφέρουν από υπόγεια κλιματική αλλαγή είναι επιρρεπείς στα προβλήματα στις υποδομές».
Αφού συνέλεξε δεδομένα θερμοκρασίας για τρία χρόνια, ο Λόρια δημιούργησε ένα τρισδιάστατο υπολογιστικό μοντέλο για να προσομοιώσει την εξέλιξη της θερμοκρασίας του εδάφους από το 1951 – τη χρονιά που το Σικάγο ολοκλήρωσε τις σήραγγες του μετρό – μέχρι σήμερα. Το μοντέλο προέβλεψε πώς θα μεταβληθούν οι θερμοκρασίες μέχρι το 2051.
Οι προσομοιώσεις έδειξαν ότι οι υψηλές θερμοκρασίες μπορεί να προκαλέσουν διόγκωση ή υποχώρηση του εδάφους κατά πολλά χιλιοστά. Ωστόσο ο Λόρια σημειώνει ότι αυτές οι αλλαγές ασκούν πίεση σε δομικά στοιχεία και συστήματα θεμελίωσης χωρίς να θέτουν σε κίνδυνο τις λειτουργικές τους δυνατότητες. Οι επιπτώσεις στη λειτουργικότητα των κατασκευών και των υποδομών μπορεί να είναι πολύ άσχημες, αλλά δεν θα τις δούμε άμεσα, λέει ο ερευνητής.
«Είναι πολύ πιθανό η υπόγεια κλιματική αλλαγή να έχει ήδη προκαλέσει ρωγμές και υπερβολικές καθιζήσεις θεμελίων που δεν είχαμε συνδέσει με αυτό το φαινόμενο, επειδή δεν το γνωρίζαμε», προσθέτει.
Στις Ηνωμένες Πολιτείες, τα κτίρια είναι όλα σχετικά καινούργια. Οι ευρωπαϊκές πόλεις που έχουν πολύ παλιά κτίρια θα είναι πιο ευάλωτες στην υπόγεια κλιματική αλλαγή, σημειώνει ο Λόρια.
«Η πιο αποτελεσματική και ορθολογική προσέγγιση είναι η απομόνωση των υπόγειων κατασκευών με τρόπο ώστε το ποσό της σπατάλης θερμότητας να είναι ελάχιστο», τονίζει ο ερευνητής του Northwestern. «Εάν αυτό δεν μπορεί να γίνει, τότε οι γεωθερμικές τεχνολογίες προσφέρουν τη δυνατότητα αποτελεσματικής απορρόφησης και επαναχρησιμοποίησης της θερμότητας στα κτίρια. Αυτό που δεν θέλουμε είναι να χρησιμοποιήσουμε τεχνολογίες για την ενεργή ψύξη των υπόγειων κατασκευών, διότι αυτό καταναλώνει ενέργεια. Επί του παρόντος, υπάρχουν αμέτρητες λύσεις που μπορούν να εφαρμοστούν», καταλήγει ο Λόρια.
Πηγή: StudyFinds/ΕΡΤ
