Grunt pod miastem osuwa się szybciej niż w większości amerykańskich metropolii
Chicago znalazło się na niechlubnym piątym miejscu wśród najszybciej osiadających dużych miast Stanów Zjednoczonych – wynika z najnowszego badania. Choć proces ten postępuje powoli, bo chodzi o kilka milimetrów rocznie, eksperci ostrzegają, że może mieć poważne skutki dla budynków i infrastruktury.
Powolne, ale groźne osiadanie
Badanie przeprowadzone przez naukowców z Virginia Tech objęło 28 największych amerykańskich miast i koncentrowało się na zjawisku subsydencji gruntu, czyli stopniowego zapadania się powierzchni ziemi. Wyniki opublikowano w kwietniu na łamach czasopisma Nature Cities. Według autorów raportu, Chicago jest jednym z dziewięciu miast, w których niektóre obszary zapadają się o ponad 2 milimetry rocznie.
Chociaż miasto nie jest zagrożone wpadnięciem do jeziora Michigan w najbliższym czasie, naukowcy twierdzą, że powoli zapadający się ląd może uszkodzić budynki i inną infrastrukturę.
Średnie tempo zapadania się gruntu w Chicago wynosi 2,32 mm na rok, co plasuje miasto tuż za Houston, Fort Worth, Dallas i Nowym Jorkiem. Co więcej, około 10% powierzchni miasta osiada w tempie przekraczającym 3 mm rocznie.
Promocja
Choć te liczby mogą wydawać się niewielkie, skutki mogą być poważne. „Nawet nieznaczne przemieszczenia gruntu w dół mogą w dłuższej perspektywie zagrażać stabilności budynków, dróg, mostów czy torowisk” – ostrzega Leonard Ohenhen, główny autor badania.
Z kolei Alessandro Rotta Loria, profesor inżynierii lądowej i środowiskowej z Northwestern University, zwraca uwagę, że takie zmiany mogą powodować pęknięcia i przechylanie się budynków. „Nie mówimy o katastrofach, ale o zakłóceniach codziennego funkcjonowania konstrukcji” – zaznacza.
Co powoduje osiadanie gruntu?
Naukowcy wykorzystali dane z satelitów radarowych do stworzenia szczegółowych map zapadania się ziemi. Główną przyczyną tego zjawiska w wielu miastach jest nadmierne pompowanie wód gruntowych. Kiedy woda z podziemnych zbiorników jest zużywana szybciej, niż może być uzupełniana, warstwy gruntu zapadają się.
Jednak w przypadku Chicago, które czerpie wodę pitną z jeziora Michigan, przyczyny są nieco inne. Kluczowe znaczenie mają tu m.in. procesy geologiczne sięgające epoki lodowcowej.
Echa lodowców
Kiedy tereny, na których dziś leży Chicago, przykryte były masywnym lodowcem, ciężar lodu spowodował ugięcie skorupy ziemskiej i przesunięcie warstwy płaszcza Ziemi na boki, tworząc wypiętrzone obrzeża.
„To jak przyciskanie balona” – mówi geodeta Philippe Hensel z National Geodetic Survey. – Naciskając w jednym miejscu, powodujemy wybrzuszenie w innym.
Po ustąpieniu lodowca ciśnienie zniknęło, a płaszcz zaczął powracać na dawne miejsce. To zjawisko nazywane jest glacjalną izostazją i nadal zachodzi w rejonie Chicago. Według raportu „Chicago Tribune” z 2019 roku, miasto znajdowało się na krawędzi lodowcowego zasięgu i nie doznało aż takiego nacisku jak obszary dalej na północ. Teraz, gdy płaszcz ziemski przesuwa się z powrotem do Kanady, teren Chicago powoli opada.
Podobne procesy wpływają też na inne miasta Wschodniego Wybrzeża USA, ale z wyjątkiem Nowego Jorku, żadne z nich nie osiada tak szybko jak Chicago.
Ciepło pod ziemią też szkodzi
W 2023 roku badacze z Northwestern University opublikowali odrębne badanie, wskazujące na wpływ tzw. podziemnej zmiany klimatu na deformacje gruntu. Naukowcy od lat wiedzą, że powierzchnie utwardzone – takie jak drogi i budynki – pochłaniają i oddają ciepło, tworząc tzw. miejskie wyspy ciepła. Zespół Rotty Lorii postanowił sprawdzić, jak wygląda to zjawisko pod ziemią.
Okazuje się, że ciepło emitowane przez budynki, urządzenia, a nawet systemy transportowe, takie jak metro, kumuluje się w gruncie. W rezultacie temperatura pod ziemią rośnie, prowadząc do rozszerzania lub kurczenia się gleby – w zależności od jej typu.
W Chicago, gdzie dominuje glina, nagrzanie podłoża powoduje jego kurczenie się. „To bardzo wrażliwy rodzaj gleby, który silnie reaguje na zmiany temperatur” – tłumaczy Rotta Loria.
Zauważył również, że wzrost temperatur może wpływać na ruch wód gruntowych. Cieplejsza woda przemieszcza się szybciej i swobodniej, co może dodatkowo przyspieszać proces zapadania się gruntu – nawet jeśli sama woda nie jest masowo wypompowywana.
Jak spowolnić zapadanie się miasta?
Choć tempo zapadania się ziemi może wydawać się małe, skutki kumulują się z roku na rok – jak przy procentach składanych. „Zaczyna się od drobnych pęknięć, ale z czasem może dojść do sytuacji, gdy budynek staje się niebezpieczny” – ostrzega Hensel.
Rotta Loria dodaje, że wiele budynków w Chicago w ciągu ostatnich dekad miało problemy z osiadającymi fundamentami. Nie da się jednoznacznie stwierdzić, czy winna była wyłącznie subsydencja, ale zjawisko to bez wątpienia zwiększa ryzyko.
Aby ograniczyć skutki podziemnego ocieplenia, eksperci proponują zastosowanie technologii geotermalnych – umożliwiających wychwytywanie i ponowne wykorzystywanie ciepła – oraz instalowanie izolacji termicznej w budynkach, która zmniejszy ilość emitowanego ciepła do gruntu.
Zdaniem Hensela najważniejsze jest, że temat został zauważony zawczasu. „To, że coś dzieje się powoli, nie znaczy, że można to ignorować. Jeśli nie podejmiemy działań, prędzej czy później przekroczymy punkt krytyczny” – ostrzega.
