En dat kan verstrekkende gevolgen hebben. “Je hoeft niet een inwoner van Venetië te zijn om in een stad te wonen die aan het zinken is.”
Er ligt een ‘stil gevaar’ op de loer onder wereldsteden. Dat concluderen onderzoekers nadat ze temperatuursensoren onder de Amerikaanse stad Chicago hebben geïnstalleerd. Uit de bevindingen blijkt dat de grond onder de voeten van de inwoners van deze en andere steden opwarmt. En terwijl de grond warmer wordt, vervormt deze ook, met alle gevolgen van dien.
Ondergrondse klimaatverandering
Stijgende temperaturen klinken je waarschijnlijk bekend in de oren. Maar doorgaans hebben we het dan over de luchttemperatuur; de temperatuur van de buitenlucht. In de nieuwe studie maten onderzoekers echter niet de luchttemperatuur, maar de temperatuur van de grond recht onder onze voeten. En ook hier ontdekten ze een ongekende opwarming. “Ondergrondse klimaatverandering is een stil gevaar,” zegt onderzoeker Alessandro Rotta Loria in gesprek met Scientias.nl. “Samengevat leiden temperatuurschommelingen tot ondergrondse grondvervormingen. En geen enkel bestaande civiele constructie of infrastructuur is ontworpen om deze schommelingen te weerstaan.”
Opwarming
Dat de aarde onder onze voeten opwarmt, heeft te maken met ondergrondse systemen, zoals metro’s, die voortdurend warmte uitstoten. In veel stedelijke gebieden verspreidt de warmte zich in feite continu vanuit gebouwen en ondergronds transport onder de oppervlakte. “Kelders, parkeergarages, tunnels en treinen stoten voortdurend warmte uit,” somt Rotta Loria op. Uit eerdere studies is gebleken dat de ondiepe ondergrond onder steden hierdoor per decennium zelfs met 0,1 tot 2,5 graden Celsius opwarmt. “Dit betekent dat de klimatologische omstandigheden hier in een opmerkelijk tempo veranderen,” zegt Rotta Loria.
De grond vervormt
Zoals gezegd kan dit ertoe leiden dat de grond vervormt. En daar zijn menselijke bouwwerken niet op gebouwd. Wanneer de warmte naar de grond diffundeert, legt dit een aanzienlijke druk op materialen, die vervolgens uitzetten en samentrekken bij veranderende temperaturen. Uit de resultaten blijkt zelfs dat de grond wel 12 millimeter kan uitzetten en vervolgens 8 millimeter naar beneden kan zakken. Hoewel dit misschien subtiele verschillen lijken die voor mensen onmerkbaar zijn, kunnen de funderingen van deze gebouwen en de omliggende grond overmatig gaan bewegen, wat zelfs scheuren en barsten kan veroorzaken.
Verzakkingen
Ondergrondse klimaatverandering heeft dus een grote weerslag op door mensen gebouwde constructies. “Chicago-klei trekt samen bij verhitting, net als veel andere fijnkorrelige bodems,” legt Rotta Loria uit. “Als gevolg van temperatuurstijgingen onder de grond ondergaan veel funderingen in de binnenstad langzaam maar gestaag ongewenste verzakkingen. Met andere woorden, je hoeft niet een inwoner van Venetië te zijn om in een stad te wonen die aan het zinken is – ook al zijn de oorzaken van dergelijke fenomenen totaal verschillend.” De onderzoekers veronderstellen dat in het verleden opgelopen schade aan gebouwen mogelijk te wijten is aan stijgende temperaturen. “Het is zeer waarschijnlijk dat ondergrondse klimaatverandering al scheuren en schade aan funderingen heeft veroorzaakt,” zegt Rotta Loria. “We hebben dit simpelweg nog niet met ondergrondse klimaatverandering in verband gebracht, omdat we ons er niet van bewust waren.” Bovendien verwachten ze dat deze problemen in de komende jaren onverminderd zullen aanhouden.
Chicago
De onderzoekers komen tot deze conclusies nadat ze 150 temperatuursensoren in de binnenstad van Chicago hadden geplant. De sensoren werden in kelders van gebouwen, metrotunnels, ondergrondse parkeergarages en ondergrondse straten geïnstalleerd. Daarnaast begroef het team tevens sensoren in Grant Park, een groene ruimte langs Lake Michigan – weg van gebouwen en ondergrondse transportsystemen. Het draadloze netwerk van sensoren verraadde dat de ondergrondse temperatuur in de binnenstad van Chicago vaak tien graden Celsius hoger lag dan onder Grant Park.
Alle grote stedelijke gebieden
Hoewel de onderzoekers hun studie uitvoerden in Chicago, waarschuwen ze dat ondergrondse klimaatverandering alle grote stedelijke gebieden over de hele wereld treft. “We gebruikten Chicago als een levend laboratorium, maar ondergrondse klimaatverandering is gangbaar in bijna alle dichtbevolkte, stedelijke gebieden,” zegt Rotta Loria. “En alle stedelijke gebieden die lijden onder ondergrondse klimaatverandering, zijn vatbaar voor problemen met de infrastructuur. Elke stad zou dan ook afzonderlijk zorgvuldig moeten worden geanalyseerd.”
Oude versus nieuwe gebouwen
Omdat stedenbouwkundigen en architecten geen rekening hebben gehouden met ondergrondse klimaatverandering, ontwierpen ze geen constructies die bestand zijn tegen de temperatuurschommelingen die we tegenwoordig ervaren. Toch vermoedt Rotta Loria dat moderne gebouwen beter tegen ondergrondse klimaatverandering opgewassen zijn dan gebouwen uit vroeger perioden, zoals de Middeleeuwen. “In de Verenigde Staten zijn de gebouwen allemaal relatief nieuw,” merkt Rotta Loria op. “Maar Europese steden hebben vaak zeer oude gebouwen. En die zullen kwetsbaarder zijn.” Het kan zelfs unieke en belangrijke monumenten bedreigen, zoals het Colosseum in Rome en de Eiffeltoren in Parijs. “Bovendien zullen tevens gebouwen gemaakt van steen en baksteen minder goed de thermische schommelingen kunnen opvangen,” aldus Rotta Loria.
Gevaarlijk
Wie zich nu enigszins zorgen maakt, volgens Rotta Loria is ondergrondse klimaatverandering niet noodzakelijkerwijs gevaarlijk voor mensen. “Het is niet zo dat een gebouw ineens instort,” zegt hij. “Gebouwen verzakken heel langzaam. Maar het kan wel de dagelijkse werking, duurzaamheid en esthetiek aantasten. Met andere woorden, het is niet een fenomeen dat de veiligheid van mensen bedreigt, maar wel hun comfort.”
Kans
Hoewel stijgende temperaturen een bedreiging vormen voor onze infrastructuur, zien de onderzoekers het ook als een potentiële kans. Door de warmte op te vangen die ondergronds wordt uitgestoten, kunnen stedenbouwkundigen de effecten van ondergrondse klimaatverandering verzachten en de warmte hergebruiken als een thermische energiebron. “Het biedt dus ook de mogelijkheid om de duurzaamheid van steden te verbeteren,” stelt Rotta Loria. “We kunnen bijvoorbeeld de warmte absorberen die anders in de grond zou verdwijnen en dit hergebruiken om gebouwen te verwarmen.” Ook zouden nieuwe en bestaande gebouwen thermisch geïsoleerd kunnen worden, om zo de hoeveelheid warmte die de grond binnendringt, te minimaliseren. “Wat we niet willen, is technologieën gebruiken om ondergrondse constructies te koelen, want dat kost energie,” zegt Rotta Loria.
Al met al laten de onderzoekers zien dat klimaatverandering niet alleen een bovengronds fenomeen is. Er bestaat blijkbaar ook een ondergrondse tegenhanger, die ervoor zorgt dat de grond onder onze voeten flink opwarmt. En ook dit is grotendeels een door mensen aangedreven verschijnsel. De gevolgen zijn misschien wat minder ernstig, maar niet minder aanwezig. “Gelukkig bestaan er talloze oplossingen die kunnen worden geïmplementeerd om de ergste gevolgen af te wenden,” besluit Rotta Loria.
