نتایج مطالعه‌ای که در شیکاگو انجام شد، نشان داد پدیده‌ای که دانشمندان آن را «تغییرات آب و هوای زیرزمینی» نامیده‌اند در حال تغییر شکل زمین در زیر شهرها است.
آگهیطبق این تحقیق، جابجایی زمین در زیر مناطق شهری می‌تواند برای ساختمان‌ها و زیرساخت‌ها مشکل ایجاد کند و باعث تهدید عملکرد و دوام طولانی مدت آن‌ها شود.
تغییرات اقلیمی زیرزمینی که از نظر فنی به‌عنوان «جزایر گرمایی زیرسطحی» نامیده می‌شود، در واقع گرم شدن زمین زیر پای انسان‌ها است که در اثر گرمای آزاد شده از ساختمان‌ها و حمل و نقل زیرزمینی مانند سیستم‌های مترو ایجاد می‌شود.
الساندرو روتا لوریا، نویسنده اصلی این مطالعه که استادیار مهندسی عمران و محیط زیست در دانشگاه نورث وسترن در ایالت ایلینوی آمریکا است، می‌گوید: «هرچه شهر متراکم‌تر باشد، تغییرات آب و هوایی زیرزمینی شدیدتر است.»
خاک، سنگ‌ها و مصالح ساختمانی در اثر تغییرات دما تغییر شکل می‌دهند. روتا لوریا می‌گوید برای مثال زیر ساختمان‌ها هنگام گرم شدن می‌تواند منقبض شود و نشست ناخواسته پدیدار می‌شود.
او اضافه می‌کند: «تغییر شکل‌های ناشی از تغییرات آب و هوایی زیرزمینی از نظر بزرگی نسبتا کم هستند اما به‌طور مداوم توسعه پیدا می‌کنند. با گذشت زمان، آن‌ها می‌توانند بر عملکرد زیر ساخت‌های عمرانی مانند پایه‌های ساختمان، دیوارهای حائل آب، تونل‌ها و … اثر بگذارند.»
دیوید آرچر، استاد علوم ژئوفیزیک در دانشگاه شیکاگو می‌گوید: «تغییرات اقلیمی زیرزمینی با آنچه ما به‌عنوان تغییرات آب و هوا در جو تصور می‌کنیم که عمدتا توسط گازهای گلخانه‌ای ایجاد می‌شود و اثرات گسترده‌ای دارد، یکسان نیست.»
آرچر که در این مطالعه مشارکتی نداشت، اضافه می‌کند: «اینکه این ماجرا را به تغییرات آب و هوایی ربط دهیم موضوعیت ندارد.»
با این حال اصطلاح «تغییرات آب و هوای زیرزمینی» برای این مطالعه ابداع نشده است و مدت‌ها است که مورد استفاده قرار می‌گیرد و این پدیده موضوع تحقیق است.
یک خطر خاموش
تغییرات آب و هوایی زیرزمینی، طبق مطالعات صورت گرفته در ۲۵ سال گذشته می‌تواند باعث مسائلی مانند آلودگی آب‌های زیرزمینی یا مشکلات راه‌آهن زیرزمینی شود زیرا مسیرها را مستعد کمانش می‌کند یا باعث می‌شود مسافران به‌دلیل گرمای بیش از حد بیمار شوند. به گفته روتا لوریا، با این حال اثرات این موضوع بر زیر ساخت‌های عمرانی تا مطالعه جدید، مورد بررسی قرار نگرفته بود.
کمانش در علم مقاومت مصالح، به رفتاری گفته می‌شود که معمولاً از عضو تحت فشار (ستون، دیوار برشی، ...) سر می‌زند.
این تحقیق در ماه جاری در مجله «مهندسی ارتباطات» (Communications Engineering) منتشر شد. در این تحقیق ۱۵۰ حسگر دما در سراسر منطقه شیکاگو هم در بالا و هم در زیر زمین و در مکان‌های مختلف مانند تونل‌ها و گاراژهای خودرو نصب شد. سنسورهایی نیز در «گرانت پارک» در امتداد دریاچه میشیگان قرار داده شد تا دمای یک منطقه بدون ساخت و ساز مقایسه شود.
داده‌ها طی سه سال جمع آوری شد و نتایج نشان داد که زمین در منطقه دارای ساخت و ساز تا ۱۰ درجه سانتی‌گراد گرمتر از زمین زیر پارک است.
روتا لوریا می‌گوید: «ما سازه‌های زیرزمینی مانند پایه‌ها را پیدا کردیم که دمای هوا در آن‌ها بسیار بالا بود. و پیامد آن این است که حداقل بخشی از گرما در طول زمان به سمت زمین پخش می‌شود.»
محققان سپس از داده‌ها برای ساخت یک مدل کامپیوتری از لوپ شیکاگو و شبیه‌سازی اثر افزایش دما روی زمین از دهه ۱۹۵۰ تا ۲۰۵۰ استفاده کردند.
آن‌ها دریافتند که بسته به ترکیب خاک، زمین به‌طور ناهمواری نسبت به گرم شدن واکنش نشان می‌دهد و می‌تواند به میزانی منبسط و منقبض شود. این موضوع گرچه برای انسان محسوس نیست اما می‌تواند برای ساختمان‌ها ایجاد مشکل کند.
روتا لوریا می‌گوید: «مهم است تاکید کنیم که تغییرات آب و هوایی زیرزمینی ایمنی مردم را تهدید نمی‌کند و تهدیدی برای فروریختن سازه‌ها و ساختمان‌ها نیست.»
وی تاکید می‌کند که این یک چالش بالقوه برای عملکرد و دوام سازه‌ها است؛ زیرا تغییر شکل‌های بیش از حد زمین می‌تواند منجر به کج شدن و ترک خوردگی‌های بالقوه شوند.
در نتیجه آب می‌تواند راحت‌تر به ساختارهای ترک خورده سرازیر شود و به طور بالقوه باعث خوردگی در موادی مانند بتن مسلح شود.
آگهینویسنده تحقیق: خطر خاموش است
روتا لوریا می‌گوید: «چیزی وجود دارد که من آن را یک خطر خاموش می‌نامم.»
وی ساختمان‌هایی را بیشتر مستعد مشکلات عنوان می‌کند که با رویکردهای قدیمی طراحی و ساخته شده‌اند. وی می‌گوید: «آن‌ها فاقد عایق حرارتی مناسب هستند و بنابراین بیشترین گرما را به زمین تزریق می‌کنند.»
با این حال او اضافه می‌کند که «این مطالعه می‌تواند به ما بفهماند که در مقابل یک فرصت قرار داریم و می‌توانیم به روش‌های مختلف اقدام کنیم».
ساختمان‌های آینده به طور قابل توجهی این پدیده را افزایش نخواهد داد زیرا فن‌آوری‌های و قوانین ساخت و ساز مدرن عایق‌کاری بهتر و بهره‌وری انرژی را الزامی می‌کند.
روتا لوریا درباره ساختمان‌های قدیمی می‌گوید: «می‌توانیم با اعمال عایق حرارتی در محوطه‌های زیرزمینی ساختمان‌ها، برای به حداقل رساندن میزان گرمای اتلافی وارد شده به زمین اقدام کنیم.»
آگهیدیوید تول، استاد مهندسی و مدیر موسسه ریسک و انعطاف‌پذیری در دانشگاه دورهام در بریتانیا می‌گوید که این مطالعه مهم است زیرا اثرات حرکات حرارتی زمین در زیر شهرها مورد توجه تحقیقات زیادی قرار نگرفته است.