Подземные климатологи предупреждают!

Американские учёные предупреждают о том, что климатические изменения антропогенного характера происходят не только на поверхности планеты, но и под землёй. Правда, неглубоко и на сравнительно небольшой площади – речь идёт о процессах, связанных с метрополитенами и туннельными системами крупных мегаполисов. Исследование на эту тему опубликовал профессор Северо-западного университета США, специалист в области гражданского и экологического строительства Алессандро Ф. Ротта Лориа. Размещена статья в журнале «Природа» («Nature»).

В качестве объекта исследования эксперт взял район Чикаго-Луп, который считается самым густонаселённым кварталом в США после Манхеттена, а также данные, полученные от сети беспроводных датчиков температуры за последние три года. На их основе была создана трёхмерная компьютерная модель, показывающая влияние повышения температуры на подземную среду.

Моделирование охватило период в 100 лет: с 1951 года (с момента постройки тоннелей) до 2051-го. Оно показало, что из-за тепла земля медленно сдвигается и оседает по мере высыхания и уплотнения почвы. Причём такой эффект оказывает не только подземный транспорт, но коммунальные сети, технические туннели и кабельное хозяйство.

По оценкам учёного, деформации и смещения являются значительными и в каждом конкретном случае могут быть несовместимы с эксплуатационными требованиями гражданских сооружений. Следовательно, влияние изменения климата под землёй на гражданскую инфраструктуру следует учитывать в будущих стратегиях городского планирования.

Почва под городскими районами прогревается, что приводит к образованию подземных городских островков тепла. Это подземное изменение климата имеет два типа причин: антропогенные и метеорологические. Основная причина, развивающаяся в течение многих лет, заключается в тепловых возмущениях подземных вод, вызванных антропогенной деятельностью. Здания и объекты инфраструктуры непрерывно выделяют тепло в грунт из-за тепловых потерь, связанных с отоплением помещений и эксплуатационными приборами.

Подземный транспорт систематически воздействует на температурное поле недр теплом, выделяемым при торможении поездов или перемещении автомобилей и людей. Подземные трубопроводы, канализация, высоковольтные кабели и системы централизованного теплоснабжения также нагревают грунт. Другая причина возникновения подповерхностных островов тепла, развивающихся на протяжении столетий, заключается в метеорологических воздействиях. Повышение температуры воздуха над землёй из-за ежедневного поглощения строительными материалами солнечной радиации и других.

Автор ссылается на смежные исследования, которые показывают, что подповерхностные острова тепла вызывают в различных городах по всему миру повышение средней температуры грунта на 0,1-2,5°C за десятилетие вплоть до глубины в 100 метров. Повышение температуры недр может повлиять на биохимическое и гидрогеологическое состояние городского метрополитена, что приводит, среди прочего, к сдвигам в росте растений и тепловому загрязнению грунтовых вод.

Повышение температуры под землёй также может вызвать проблемы с транспортной инфраструктурой и общественным здравоохранением, такие как перегрев рельсов метро, который вынуждает поезда замедлять ход или останавливаться, чтобы избежать инцидентов со значительными экономическими затратами, связанными с задержкой общественного транспорта, а также экстремальные температуры воздуха под землёй, которые вызывают тепловой дискомфорт и вызванные жарой заболевания, такие как тепловая судороги, обезвоживание, гипертония, астма и тепловой удар.

В то же время, эксперт высказывает мнение, что при рациональном подходе повышение температуры в подземном хозяйстве мегаполисов может открыть новые возможности, поскольку геотермальные технологии могут использовать дополнительное тепло из недр.

Для России аналогичные исследования не проводились, впрочем, и актуальными они могут быть разве что для Москвы и Санкт-Петербурга. Тем не менее, очевидно, что климатические условия в крупных городах существенно отличаются от тех, что имеют место за их границами, и что этот фактор также стоило бы учитывать в инженерных расчётах и градостроительной деятельности.

При полном и/или частичном копировании данного материала, для последующего размещения его на стороннем ресурсе, обратная, индексируемая ссылка на источник обязательна!