"Ciche zagrożenie" pod ziemią. Może naruszać konstrukcje budynków

Zjawisko, jakim są "podziemne zmiany klimatu", jest znane nauce od około 25 lat. We wcześniejszych badaniach ujawniono już, że mogą one zanieczyszczać wody gruntowe, wpływać na stan torów kolejowych, a także przyczyniać się do częstszych chorób z powodu nadmiernego ciepła u pasażerów podziemnej komunikacji. Nie zbadano jednak, jak na te procesy oddziałuje infrastruktura i transport, a także jaki mogą mieć one wpływ na architekturę miast. Nowe badania, które ukazały się w lipcu w czasopiśmie "Communications Engineering", wskazują, że problemy mogą być poważniejsze, niż moglibyśmy się spodziewać.

Badanie polegało na analizie danych pobieranych przez trzy lata w dzielnicy Chicago Loop, gdzie rozmieszczono 150 czujników temperatury. Znajdowały się one nad i pod powierzchnią ziemi oraz w miejscach takich, jak piwnice, tunele i garaże. Porównano także wartości temperatury z obszarów niezabudowanych, które nie otrzymują nadmiernych ilości ciepła pochodzących z budowy czy transportu.

Okazało się, że pod niektórymi częściami dzielnicy znajdują się obszary gruntu, które są nawet o 10 stopni Celsjusza cieplejsze niż choćby ziemia pod parkiem. Jak wyjaśnili badacze, to właśnie te "podpowierzchniowe wyspy ciepła" są w tej sytuacji największym zagrożeniem. Ogrzewają się one szybciej z powodu energii, którą uwalniają budynki i podziemny transport.

- Im większe zagęszczenie miasta, tym intensywniejsze są "podziemne zmiany klimatu" - przekazał główny autor badania Alessandro Rotta Loria, adiunkt inżynierii lądowej i środowiskowej na Northwestern University w Evanston w amerykańskim stanie Illinois.

>>> ZOBACZ TEŻ: Nowy Jork tonie pod ciężarem własnych wieżowców

Następnym krokiem analizy było stworzenie modelu komputerowego dla obszaru Chicago Loop, w którym zobrazowano różnice i wpływ temperatury pod ziemią w okresie od lat pięćdziesiątych XX wieku do 2050 roku. Okazało się, że w zależności od składu gleby ziemia inaczej reagowała na emitowane ciepło, przez co raz dochodziło do jej kurczenia, a innym razem - do rozszerzania.

Naukowiec wspomniał, że zjawisko może być niebezpieczne, gdyż gleba, skały i materiały budowlane potrafią odkształcać się pod wpływem zmian temperatury. Dlatego naruszenie gruntu oraz znajdujących się w niej elementów konstrukcyjnych może przyczyniać się do erozji, a także stopniowego zapadania struktur.

- Odkształcenia spowodowane podziemnymi zmianami klimatycznymi są stosunkowo niewielkie, ale nieustannie postępują. Z biegiem czasu mogą one stać się bardzo istotne dla wydajności infrastruktury, takiej jak fundamenty budynków, tamy, tunele i tym podobne - powiedział.

Jeśli w takiej sytuacji doszłoby do kontaktu z wodami gruntowymi, potencjalnie mogłaby wystąpić korozja materiałów takich jak żelbeton, co zaogniłoby tylko problem. - Istnieje coś, co nazywam "cichym zagrożeniem". Budynki, które zostały zaprojektowane i zbudowane przy użyciu przestarzałych metod, potencjalnie mogą najbardziej przyczyniać się do podziemnych zmian klimatycznych, ponieważ nie mają odpowiedniej izolacji termicznej, a zatem odprowadzają najwięcej ciepła do gruntu - dodał Rotta Loria.

Badacz dodał jednak, że na razie bezpieczeństwo ludzi przebywających w jednej z najpopularniejszych dzielnic Chicago nie jest zagrożone. Praca zaś otwiera nowe możliwości w budownictwie. Jak zauważył, dzięki niemu istnieje szansa, że firmy bardziej skoncentrują się na wprowadzaniu nowych technologii oraz lepszej izolacji termicznej. W niektórych sytuacjach korzystnym rozwiązaniem może być nawet wdrożenie technologii geotermalnych, które byłyby w stanie pochłonąć generowane ciepło.

- Mój wniosek z badania jest taki, że w przypadku Chicago Loop widzimy, że obecne i przyszłe ruchy termiczne nie są wystarczająco duże, aby budzić obawy. To bardzo przydatne odkrycie. Nie oznacza to jednak, że takie zmiany temperatury pod innymi miastami, z innymi warunkami gruntowymi, nie mogą być potencjalnie problematyczne - powiedział David Toll, profesor inżynierii i jeden z dyrektorów w Instytucie Zagrożeń, Ryzyka i Odporności na Uniwersytecie Durham w Wielkiej Brytanii, który nie brał udziału w badaniach.