Klimakrise: Wärmere Böden unter Großstädten könnten zur Gefahr werden
U-Bahn-Systeme sind praktisch für den Straßenverkehr. Doch die Wärme, die in den unterirdischen Bahnschächten produziert wird, diffundiert in die Böden und deren Temperatur erhöht sich. Zwar verändert sich der Boden unter den Großstädten dadurch nur geringfügig, jedoch reicht diese Veränderung bereits aus, um Bauwerke wie Gebäude, Brücken und andere Verkehrssysteme zu beschädigen. Zu diesem Ergebnis kommt ein Bauingenieur in einer aktuellen Studie(öffnet im neuen Fenster) .
Dafür hat Alessandro Rotta Loria ein 3D-Computermodell des Chicagoer Stadtteils Loop (der Downtown-Bezirk wird von Bewohnern The Loop genannt) simuliert. Er wollte zeigen, wie sich die steigenden Temperaturen auf den Untergrund ausgewirkt haben und hat dafür drei Jahre lang Daten von einem Netzwerk drahtloser Temperatursensoren gesammelt. Seine Simulation umspannt ein Jahrhundert, angefangen in dem Jahr, als Chicago seine U-Bahn-Tunnel fertiggestellt hat. Somit reicht die Simulation von 1951 bis ins zukünftige Jahr 2051.
Auswirkungen auf Gebäude und die Infrastruktur
Sein Ergebnis offenbart "eine stille, aber potenziell problematische Auswirkung der unterirdischen städtischen Wärmeinseln auf die Leistung von Bauwerken und Infrastrukturen" , heißt es in der Studie. Laut Rotta Loria ist es zwar unwahrscheinlich, dass Gebäude aufgrund von langsamen, hitzebedingten Verformungen einstürzen. Aber subtile Veränderungen des Untergrunds von nur wenigen Millimetern können Fundamente belasten oder mobilisieren und die Haltbarkeit oder Leistungsfähigkeit von Baumaterialien im Laufe der Zeit beeinträchtigen.
"Der Boden [in Chicago] verformt sich infolge von Temperaturschwankungen, und kein bestehendes Bauwerk oder keine Infrastruktur ist darauf ausgelegt, diesen Schwankungen standzuhalten" , erklärt Rotta Loria. Zudem habe er festgestellt, dass sich die Bodentemperaturen in Chicago derzeit jährlich um etwa 0,14 Grad Celsius erwärmen. Das bedeutet zwar nicht, dass die Sicherheit der Menschen gefährdet sei, jedoch wird es "den normalen täglichen Betrieb der Fundamente und der zivilen Infrastruktur im Allgemeinen beeinträchtigen" .
Besonders im dichter bebauten Stadtteil von Loop waren größere Schwankungen der Bodentemperatur zu beobachten. Im Durchschnitt des gesamten Stadtteils schwankten die Temperaturen laut der Simulation in den einzelnen Bodenschichten um etwa ein bis fünf Grad Celsius. Je nach Bodentyp führten höhere Temperaturen unter verschiedenen Gebäuden zu Verschiebungen von acht bis zwölf Millimetern.
Weltweite Wärmeinseln unter Großstädten bereits bekannt
Bereits vorhandene Risse und übermäßige Setzungen, also die langsame Senkung eines Bauwerks im Fundament, wurden bisher nicht mit dem Klimawandel in Verbindung gebracht. Neben den U-Bahn-Systemen gibt es auch unterirdische Rohrleitungen und Stromkabel, die viele Städte durchziehen.
Im Boden befinden sich zudem die Fundamente von Gebäuden und Parkhäusern, die ebenfalls Wärme abgeben. Das könnte zur Zunahme oder Ausbreitung von unterirdischen Wärmeinseln führen. Hotspots in Böden und Grundwasser wurden von der Fachwelt bereits unter Städten wie Amsterdam(öffnet im neuen Fenster) , Istanbul(öffnet im neuen Fenster) , Nanjing(öffnet im neuen Fenster) und Berlin(öffnet im neuen Fenster) aufgezeichnet.
Je heißer es wird, desto eher können die Böden unter den Städten austrocknen und sich verdichten. Das würde die Böden langsam verschieben, absetzen und absinken lassen. "Der fortschreitende unterirdische Klimawandel sollte eingedämmt werden, um unerwünschte Auswirkungen auf zivile Strukturen und Infrastrukturen in der Zukunft zu vermeiden" , schlussfolgert Rotta Loria in seiner Studie.
Zur Studie
Die Studie wurde am 11. Juli 2023 im Fachmagazin Communications Engineering publiziert und heißt The silent impact of underground climate change on civil infrastructure(öffnet im neuen Fenster) (Die stillen Auswirkungen des unterirdischen Klimawandels auf die zivile Infrastruktur).