Тихая угроза: Глобальное потепление может разрушить городские здания
Новое исследование ученых показало, что по мере того, как городские подземные ландшафты нагреваются, расширение и сужение, которым они подвергаются, создают нагрузку на здания на поверхности. Ученые называют эту особенность "тихой угрозой", ведь здания не были спроектированы для таких нагрузок, которые становятся все более опасными с усилением глобального потепления.
В городах здания из бетона и стали могут направлять тепло солнца через фундамент в грунт, на котором они стоят. Совмещение этого с подземными парковками, тоннелями и коммуникациями, приводит к тому, что температура под городами может быть намного выше, чем на поверхности.
Исследователи из Северо-Западного университета США обнаружили, что подземная температура в Чикагской петле (районе, полном многоэтажек и других построек) была на 10 градусов выше, чем температура под соседним парком. Более того, было обнаружено, что температура воздуха в подземных сооружениях на 25 градусов выше, чем в незастроенной земле. Эти данные были собраны со 150 датчиков температуры вокруг Чикаго в течение трех лет, а затем исследованы с помощью компьютерного моделирования для экстраполяции результатов.
Автор исследования Алессандро Ротта Лориа отмечает: “Если подумать о подвалах, гараже, туннелях и поездах, все эти помещения постоянно излучают тепло. В целом, в городах теплее, чем в сельской местности, потому что строительные материалы периодически задерживают тепло, полученное от человеческой деятельности и солнечного излучения, а затем выделяют его в атмосферу”.
Все это дополнительное тепло, которое накапливается под городами, известно как подземное изменение климата и, по словам исследователей, его последствия могут оказаться серьезными. Поскольку разные почвы неодинаково реагируют на это тепло, они могут смещаться с разной скоростью, деформируя саму землю и стоящие на ней здания. Исследование ученых выявило, что изменение подземного климата может привести к вздутию почвы вверх на целых 12 мм в некоторых районах, тогда как под тяжестью тяжелых зданий оно может опускаться вниз на 8 мм.
“Чикагская глина может сжиматься при нагревании, как и многие другие мелкозернистые почвы. В результате повышения температуры под землей многие фундаменты в центре города подвергаются нежелательной осадке, медленно, но постоянно. Другими словами, вам не обязательно жить в Венеции, чтобы жить в тонущем городе – даже если причины таких явлений совсем другие”, – объясняет Ротта Лориа.
Автор добавляет, что последствия всей этой подвижной городской почвы не сразу станут катастрофическими, но называет подземное изменение климата "тихой угрозой", которая ведет к растрескиванию фундаментов и ставит здания под нагрузки, с которыми они не смогут справиться. Особенно это касается старых зданий, построенных из камня и кирпича, часто встречающихся в городах. Но, по мнению ученых, даже относительно современные здания находятся под угрозой, поскольку они не были спроектированы с учетом происходящих под землей климатических изменений.
Как одно из возможных решений по угрозе, создаваемой подземным изменением климата в городских районах, исследователи предлагают использовать все это подземное тепло для обогрева зданий на поверхности с помощью современных методов геотермального отопления. Они также предупреждают, что новые здания должны проектироваться с надлежащей теплозащитной изоляцией, чтобы предотвратить передачу тепла в подземную среду.