Подоспела новая климатическая страшилка.

Явление, которое ученые назвали «подземным изменением климата», приводит к деформации грунта под городами, показало исследование, проведенное в Чикаго.

Такое перемещение грунта под городскими территориями может стать проблемой для зданий и инфраструктуры, ставя под угрозу долгосрочные эксплуатационные характеристики и долговечность.

Технически известное как «подземные острова тепла», подземное изменение климата — это нагревание земли под нашими ногами, вызванное теплом, выделяемым зданиями и подземным транспортом, таким как метро.

«Чем плотнее город, тем интенсивнее подземные изменения климата», — говорит ведущий автор исследования Алессандро Ротта Лориа, доцент кафедры гражданского и экологического строительства Северо-Западного университета в Эванстоне (штат Иллинойс).

Грунты, горные породы и строительные материалы деформируются под воздействием перепадов температур. Например, грунт под зданиями при нагревании может сжиматься, вызывая нежелательную осадку, говорит Ротта Лориа.

«Деформации, вызванные подземными изменениями климата, относительно невелики по величине, но они постоянно развиваются», — сказал он. «Со временем они могут стать очень существенными для эксплуатационных характеристик объектов гражданской инфраструктуры, таких как фундаменты зданий, водоудерживающие стены, тоннели и т.д.».


Явление, известное как «подземное изменение климата», приводит к смещению земли под городами, что может создать проблемы для зданий и инфраструктуры, говорится в новом исследовании.

Однако подземные изменения климата — это не то же самое, что мы считаем изменениями климата в атмосфере, которые в значительной степени обусловлены парниковыми газами и имеют далеко идущие последствия, говорит Дэвид Арчер, профессор геофизических наук из Чикагского университета.

«Называть это изменением климата, по-видимому, не совсем корректно», — сказал Арчер, не принимавший участия в исследовании.

Однако термин «подземное изменение климата» был придуман не для этого исследования — он уже давно используется и это явление является предметом исследований.

«Тихая опасность»

Изучаемое в течение последних 25 лет, изменение подземного климата может вызывать такие проблемы, как загрязнение грунтовых вод или проблемы с подземными железными дорогами, поскольку рельсы могут прогибаться или вызывать заболевания пассажиров из-за чрезмерной жары. Однако до настоящего исследования его влияние на гражданскую инфраструктуру не изучалось, считает Ротта Лориа.

Однако, по словам Ротты Лориа, его влияние на гражданскую инфраструктуру до настоящего исследования не изучалось.

Исследование, опубликованное в этом месяце в журнале Communications Engineering, проводилось путём установки 150 температурных датчиков по всему району Chicago Loop (чикагской петли), как над, так и под землей, в различных местах, таких как подвалы, туннели и парковочные гаражи.

Датчики также были установлены в Грант-парке вдоль озера Мичиган для сравнения температур в незастроенном районе, где нет избыточного тепла, поступающего от строительства или транспорта.

Данные собирались в течение трёх лет и результаты показали, что земля под петлёй была на 18 градусов по Фаренгейту (10 градусов по Цельсию) теплее, чем земля под парком.

«Мы обнаружили подземные сооружения, например, подвалы, где температура воздуха была очень высокой», — говорит Ротта Лориа. «Следствием этого является то, что по крайней мере часть тепла со временем рассеивается в сторону земли, что и является причиной данного явления».

Затем исследователи использовали полученные данные для построения компьютерной модели Чикагской петли и имитации влияния повышения температуры на грунт, начиная с 1950-х годов и до 2050 года. Они обнаружили, что в зависимости от состава почвы грунт реагирует на потепление неравномерно и может как расширяться, так и сжиматься на величину, которая, будучи незаметной для человека, может создать проблемы для зданий.


Изменение климата под землей может повлиять на такие системы и сооружения, как подземные железные дороги, делая пути склонными к прогибам или вызывая заболевания пассажиров из-за чрезмерной жары.

«Важно подчеркнуть, что подземное изменение климата не угрожает безопасности людей и не грозит обрушением конструкций и зданий», — сказал Ротта Лориа. «Однако оно представляет собой потенциальную проблему для функциональности и долговечности сооружений, поскольку чрезмерные деформации грунта могут привести к перекосам, наклонам и, возможно, трещинам».

В результате вода может легче проникать в треснувшие конструкции, что может вызвать коррозию таких материалов, как железобетон.

«Существует то, что я называю „тихой опасностью“, — говорит Ротта Лориа. „Здания, которые в большей степени подвержены проблемам, поскольку проектировались и строились с использованием устаревших подходов, также вносят наибольший вклад в подземное изменение климата, поскольку в них отсутствует соответствующая теплоизоляция и, следовательно, они отдают наибольшее количество тепла в землю“.

Сбор тепла

Однако, по мнению Ротта Лориа, не всё так мрачно. „Это исследование может помочь нам понять, что перед нами открываются новые возможности — мы можем принимать меры, причем разными способами, — сказал он.

Будущие здания не будут значительно увеличивать это явление, поскольку современные строительные технологии и нормы требуют лучшей изоляции и энергоэффективности. А для тех сооружений, которые уже существуют, понимание подземного тепла открывает новые возможности, считает Ротта Лориа.

“Мы можем принять меры, применяя теплоизоляцию в подземных корпусах зданий, чтобы минимизировать количество уходящего в землю тепла», — сказал он. «Но если по каким-либо причинам мы не можем теплоизолировать здания для повышения их энергоэффективности, мы можем, по крайней мере, развернуть под ними или рядом с ними геотермальные технологии для поглощения выделяющегося тепла и использования его для отопления и охлаждения».

Дэвид Толл, профессор инженерных наук и содиректор Института опасностей, рисков и устойчивости Даремского университета (Великобритания), считает, что данное исследование имеет большое значение, поскольку последствия тепловых движений грунта под городами не были предметом пристального изучения.

«Мой вывод по результатам исследования заключается в том, что для Чикагской петли мы теперь знаем, что эти тепловые движения, которые уже произошли и которые прогнозируются на ближайшее будущее, не настолько велики, чтобы вызывать беспокойство. Это очень полезный вывод», — сказал Толл, который не принимал участия в исследовании.

«Однако это не означает, что подобные температурные изменения под другими городами, с другими грунтовыми условиями, не могут быть потенциально проблематичными».


Источник: edition.cnn.com