وقوع پدیده «تغییرات اقلیمی زیرزمینی» / «بشر» عامل اصلی گرمایش زمین

به گزارش خبرنگار خبرگزاری علم و فناوری آنا، جابه‌جایی زمین در زیر مناطق شهری می‌تواند علاوه بر ایجاد مشکل برای ساختمان‌ها و زیرساخت‌ها، عملکرد و دوام طولانی‌مدت آن‌ها را نیز تهدید کند.

تغییرات اقلیمی زیرزمینی که از نظر فنی می‌توان آن را «جزایر گرمایی زیرسطحی» خواند، در واقع گرم شدن زمین زیر پای ما و ناشی از گرمای آزاد شده توسط ساختمان‌ها و حمل و نقل زیرزمینی مانند سیستم‌های مترو است.

«الساندرو روتا لوریا» مجری این تحقیقات و استادیار مهندسی عمران و محیط زیست در دانشگاه نورث وسترن در ایلینوی، گفت: هر چه شهر متراکم‌تر باشد، تغییرات آب و هوایی زیرزمینی شدیدتر است. خاک، سنگ و مصالح ساختمانی وقتی در معرض تغییرات دمایی قرار می‌گیرند، تغییر شکل می‌دهند. مثلا، زمین زیر ساختمان‌ها هنگام گرم شدن منقبض شده و نشست ناخواسته را در پی دارد.

محققان می‌گویند: اگرچه تغییر شکل زمین ناشی از تغییرات آب و هوایی زیرزمینی از نظر بزرگی نسبتاً کم هستند، اما به طور مداوم توسعه می‌یابند. با گذشت زمان، این امر می‌تواند برای عملکرد عملیاتی زیرساخت‌های عمرانی مانند پایه‌های ساختمان، دیوار‌های حائل آب، تونل‌ها و ... بسیار مهم شوند.

«دیوید آرچر» استاد علوم ژئوفیزیک در دانشگاه شیکاگو در این باره می‌گوید: تغییرات اقلیمی زیرزمینی از آنچه ما به عنوان تغییر آب و هوا در جو تصور می‌کنیم که عمدتاً توسط گاز‌های گلخانه‌ای ایجاد می‌شود و اثرات گسترده‌ای دارد، متفاوت است.

وی که در این تحقیقات مشارکت ندارد، افزود: نامیدن این پدیده به اسم «تغییر اقلیم آب و هوا» تکراری است. اصطلاح «تغییر آب و هوای زیرزمینی» برای این مطالعه ابداع نشده است؛ مدتی است که استفاده می‌شود و خود این پدیده موضوع مورد بررسی دانشمندان قرار گرفته است.

خطر خاموش گرمای زمین

تحقیقات ۲۵ سال گذشته نشان داده است تغییرات آب و هوایی زیرزمینی می‌تواند باعث ایجاد مسائلی مانند آلودگی آب‌های زیرزمینی یا مشکلات راه‌آهن زیرزمینی شود، زیرا مسیر‌ها را مستعد خمیدگی می‌کند یا باعث می‌شود مسافران به دلیل گرمای بیش از حد بیمار شوند. به گفته «روتا لوریا»، با این حال، اثرات آن بر زیرساخت‌های عمرانی تا این مطالعه مورد بررسی قرار نگرفته بود.

دانشمندان در این پروژه ۱۵۰ حسگر دما در سراسر منطقه «شیکاگو لوپ»، هم در بالا و هم در زیر زمین، و در مکان‌های مختلف مانند زیرزمین، تونل و پارکینگ نصب کردند.

آن‌ها همچنین حسگر‌هایی نیز در گرانت پارک در امتداد دریاچه میشیگان قرار دادند تا دمای یک منطقه ساخته نشده را بدون گرمای اضافی که از ساخت و ساز یا حمل و نقل می‌آید، مقایسه کند. داده‌ها طی سه سال جمع آوری شد و نتایج نشان داد که زمین زیر منطقه لوپ تا ۱۸ درجه فارنهایت (۱۰ درجه سانتیگراد) گرمتر از زمین زیر پارک است.

این پژوهش با اشاره به اینکه این تغییرات دمایی برای انسان محسوس نیست، تأکید دارد تغییرات آب و هوایی زیرزمینی ایمنی مردم را تهدید نمی‌کند و تهدیدی برای فروریختن سازه‌ها و ساختمان‌ها نیست. این یک چالش بالقوه برای عملکرد و دوام سازه‌ها است، زیرا تغییر شکل‌های بیش از حد زمین می‌تواند منجر به اعوجاج، کج شدن و ترک خوردگی بالقوه شود.

در این فرایند آب می‌تواند راحت‌تر به ساختار‌های ترک‌خورده سرازیر شده و به طور بالقوه باعث خوردگی در موادی مانند بتن آرمه شود.

به گفته لوتا لوریا می‌توان با اعمال عایق حرارتی در محوطه‌های زیرزمینی ساختمان‌ها، برای به حداقل رساندن میزان گرمای هدر رفته وارد زمین اقدام کرد. اما اگر به هر دلیلی قادر به عایق کاری حرارتی ساختمان‌ها برای افزایش بهره وری انرژی نباشیم، حداقل می‌توانیم از فناوری‌های زمین گرمایی در زیر یا در کنار آن‌ها استفاده کنیم تا گرمای اتلاف تولید شده را جذب کرده و از آن برای گرمایش و سرمایش استفاده کنیم.

نتایج این تحقیقات در جدیدترین شماره نشریه Communications Engineering منتشر شده است.