Исследование показало, что «подземное изменение климата» деформирует землю под зданиями

Jul 23, 2023

Примечание редактора: подпишитесь на научный информационный бюллетень CNN Wonder Theory. Исследуйте вселенную, узнавая новости об увлекательных открытиях, научных достижениях и многом другом.

Явление, которое ученые назвали «подземным изменением климата», деформирует землю под городами, как показало исследование, проведенное в Чикаго.

Согласно исследованию, такое перемещение земель под городские территории может создать проблему для зданий и инфраструктуры, ставя под угрозу долгосрочную производительность и долговечность.

Технически известное как «подповерхностные острова тепла», подземное изменение климата — это нагревание земли под нашими ногами, вызванное теплом, выделяемым зданиями и подземными транспортными средствами, такими как системы метро.

«Чем плотнее город, тем интенсивнее происходит изменение подземного климата», — сказал ведущий автор исследования Алессандро Ротта Лория, доцент кафедры гражданского и экологического строительства Северо-Западного университета в Эванстоне, штат Иллинойс.

Почва, камни и строительные материалы деформируются под воздействием колебаний температуры. Например, земля под зданиями может сжиматься при нагревании, что приводит к нежелательному заселению, говорит Ротта Лория.

Нью-Йорк тонет из-за миллионов зданий, говорится в исследовании

«Деформации, вызванные изменением подземного климата, сравнительно невелики по величине, но они постоянно развиваются», — сказал он. «Со временем они могут стать очень важными для эксплуатационных характеристик гражданской инфраструктуры, такой как фундаменты зданий, водоподпорные стены, туннели и так далее».

Но изменение подземного климата — это не то же самое, что мы считаем изменением климата в атмосфере, которое в значительной степени вызвано парниковыми газами и имеет далеко идущие последствия, говорит Дэвид Арчер, профессор геофизических наук в Чикагском университете.

«Назвать это изменением климата кажется несколько банальным», — сказал Арчер, который не участвовал в исследовании.

Однако термин «подземное изменение климата» не был придуман для этого исследования — он использовался, и это явление стало предметом исследования в течение некоторого времени.

Изменение подземного климата, изучаемое в течение последних 25 лет, может вызвать такие проблемы, как загрязнение грунтовых вод или проблемы с подземными железными дорогами, поскольку пути становятся склонными к короблению или становятся причиной заболеваний пассажиров из-за чрезмерной жары. Однако, по словам Ротты Лориа, его влияние на гражданскую инфраструктуру до этого исследования не изучалось.

Исследование, опубликованное в этом месяце в журнале Communications Engineering, проводилось путем установки 150 датчиков температуры по всему району Чикаго-Луп, как над землей, так и под землей, а также в различных местах, таких как подвалы, туннели и гаражи. Датчики также были установлены в Грант-парке вдоль озера Мичиган для сравнения температур на незастроенной территории без избыточного тепла, исходящего от строительства или транспорта.

Данные собирались в течение трех лет, и результаты показали, что земля под Петлей 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», — сказала Ротта Лория. «И следствием этого является то, что по крайней мере часть тепла со временем будет рассеиваться к земле, и в этом причина этого явления».

Затем исследователи использовали эти данные для создания компьютерной модели Чикагской петли и смоделировали эффект повышения температуры на земле с 1950-х по 2050 год. Они обнаружили, что в зависимости от состава почвы земля неравномерно реагирует на потепление. и может как расширяться, так и сжиматься в размерах, которые, хотя и незаметны для людей, но могут вызвать проблемы для зданий.

«Важно подчеркнуть, что подземное изменение климата не угрожает безопасности людей и не грозит обрушением конструкций и зданий», — сказала Ротта Лория. «Это действительно создает потенциальную проблему для функциональности и долговечности конструкций, поскольку чрезмерные деформации грунта могут привести к деформации, наклону и потенциальному растрескиванию».