Το έδαφος κάτω από μεγάλες πόλεις των ΗΠΑ αποδεικνύεται ότι βυθίζεται σε εκτεταμένες περιοχές, αλλάζοντας ριζικά την αντίληψη για τη σταθερότητα αστικών περιοχών που μέχρι σήμερα θεωρούνταν ασφαλείς.
Αυτή η αργή αλλά συνεχής μεταβολή μετατρέπει μια σχεδόν αόρατη διαδικασία σε παράγοντα αυξανόμενου κινδύνου, ικανό να επιβαρύνει τις υποδομές και να εντείνει τα ήδη υπάρχοντα προβλήματα της αστικής ζωής.
Ένα πανεθνικό μοτίβο έχει πλέον αναδειχθεί, σύμφωνα με το οποίο η καθίζηση του εδάφους δεν περιορίζεται σε μεμονωμένες προβληματικές ζώνες, αλλά διατρέχει πυκνοκατοικημένες αστικές γειτονιές.
Νέοι δορυφορικοί χάρτες κατέγραψαν αυτή την κίνηση τετράγωνο προς τετράγωνο, αποκαλύπτοντας καθοδικές μετατοπίσεις που συσσωρεύονται αθόρυβα, προτού γίνουν ορατές ζημιές στο επίπεδο του δρόμου.
Στο Virginia Tech (VT), ο δρ Λέοναρντ Οχένχεν κατέγραψε αυτές τις αλλαγές, παρακολουθώντας πώς το έδαφος κάτω από πολυσύχναστες πόλεις μετακινούνταν σταδιακά με την πάροδο του χρόνου.
Τα δεδομένα δείχνουν ότι η κίνηση αυτή συνεχίστηκε για χρόνια, επηρεάζοντας τόσο περιοχές που θεωρούνταν ευάλωτες όσο και άλλες που έως τώρα θεωρούνταν σταθερές.
Αναδεικνύοντας πόσο εκτεταμένη και άνιση έχει γίνει η καθίζηση, τα ευρήματα ανοίγουν τον δρόμο για βαθύτερη κατανόηση των αιτίων και των συνεπειών της.
Οι αριθμοί πίσω από την καθίζηση
Σε 28 μεγάλες πόλεις, οι χάρτες κατέγραψαν καθίζηση εδάφους, δηλαδή αργή αλλά σταθερή βύθιση της επιφάνειας, σε όλες ανεξαιρέτως.
Τουλάχιστον το 20% της έκτασης κάθε πόλης κινούνταν καθοδικά την περίοδο 2015–2021, ενώ σε ορισμένες περιπτώσεις το ποσοστό ήταν σημαντικά υψηλότερο.
Οι ερευνητές εκτιμούν ότι περίπου 34 εκατομμύρια άνθρωποι ζούσαν σε περιοχές με καθίζηση, βάσει των απογραφικών δεδομένων του 2020.
Το γεγονός ότι το ίδιο φαινόμενο παρατηρήθηκε και σε ενδοχώρας πόλεις δείχνει πως το ζήτημα δεν περιορίζεται στις παράκτιες πλημμύρες, αλλά αφορά τον πυρήνα του αστικού σχεδιασμού.
Οι δορυφόροι που μετρούν την κίνηση
Ραντάρ-δορυφόροι επέστρεφαν επανειλημμένα στις ίδιες περιοχές, επιτρέποντας στους επιστήμονες να καταγράφουν μεταβολές του εδάφους της τάξης χιλιοστών.
Η ομάδα συνέκρινε εικόνες ραντάρ σε βάθος χρόνου, μετατρέποντας μικρές διαφορές στο ανακλώμενο σήμα σε λεπτομερείς χάρτες κίνησης.
Για σταθερή κάλυψη ανεξαρτήτως νεφώσεων ή νύχτας, η μελέτη βασίστηκε στο ραντάρ Sentinel-1 του προγράμματος Copernicus.
Οι επαναλαμβανόμενες διελεύσεις παρείχαν δεδομένα σε επίπεδο οικοδομικού τετραγώνου, επιτρέποντας συγκρίσεις ολόκληρων γειτονιών και όχι μεμονωμένων σημείων.
Άντληση νερού, καθίζηση εδάφους
Σε πολλές πόλεις, η αυξανόμενη ζήτηση νερού οδήγησε σε βαθύτερη άντληση από υπόγειους υδροφορείς, με το έδαφος από πάνω να «κάθεται».
Όταν το νερό απομακρύνεται από έναν υδροφορέα, τα σωματίδια του εδάφους συμπιέζονται και ο όγκος μειώνεται.
Αυτή η συμπίεση είναι συχνά μόνιμη, γεγονός που σημαίνει ότι ακόμη και σε υγρές χρονιές το έδαφος δεν επανέρχεται στο αρχικό του ύψος.
Η σωστή διαχείριση των αντλήσεων μπορεί να επιβραδύνει τη διαδικασία, απαιτεί όμως συνεχή παρακολούθηση και μακροχρόνια εφαρμογή μέτρων.
Τα ίχνη της εποχής των παγετώνων
Δεν σχετίζονται όλες οι καθιζήσεις με την άντληση νερού, καθώς ορισμένες πόλεις βρίσκονται πάνω σε εδάφη που συνεχίζουν να προσαρμόζονται μετά την εξαφάνιση αρχαίων παγετώνων.
Αυτό το φαινόμενο, γνωστό ως ισοστατική προσαρμογή μετά τους παγετώνες, αντανακλά μια αργή γεωλογική αντίδραση που συνεχίζεται μέχρι σήμερα.
Οι χάρτες έδειξαν σταθερή καθοδική κίνηση σε πόλεις όπως το Σικάγο και η Νέα Υόρκη, ακόμη και εκεί όπου η άντληση νερού είναι περιορισμένη.
Καθώς αυτές οι δυνάμεις δεν μπορούν να σταματήσουν, οι πολεοδόμοι συχνά προσαρμόζουν κτίρια και αποχετεύσεις αντί να επιχειρούν να αποτρέψουν την καθίζηση.
Οι πόλεις πιέζουν το έδαφος
Η αστική ανάπτυξη προσθέτει βάρος, το οποίο με τον χρόνο μπορεί να συμπιέσει μαλακά εδάφη και υλικά επίχωσης.
Η κατασκευή έργων αλλάζει επίσης τη ροή των υπόγειων υδάτων, δημιουργώντας πιέσεις σε ορισμένα σημεία και ξήρανση σε άλλα.
Αυτό οδηγεί σε έντονες αντιθέσεις, όπου μια γειτονιά μπορεί να ανυψώνεται ελαφρά ενώ μια άλλη βυθίζεται, δημιουργώντας ανισότητες σε δρόμους και δίκτυα.
Το αποτέλεσμα είναι ένα μωσαϊκό κινήσεων που καταπονεί σωλήνες, σιδηροτροχιές και υποδομές, ακόμη κι αν ο μέσος όρος της πόλης φαίνεται σταθερός.
Ανισόμορφη κίνηση, πραγματικές ζημιές
Ο μεγαλύτερος κίνδυνος για τις υποδομές προέρχεται από την άνιση καθίζηση, καθώς τα κτίρια αντέχουν ευκολότερα μια ομοιόμορφη βύθιση παρά στρεβλώσεις.
Οι μηχανικοί αποκαλούν το φαινόμενο αυτό «διαφορική καθίζηση», δηλαδή άνιση πτώση του εδάφους σε μικρές αποστάσεις, που μπορεί να στρεβλώσει θεμέλια και να ραγίσει τοίχους.
Χρησιμοποιώντας πλέγματα σε επίπεδο γειτονιάς, η μελέτη εντόπισε περισσότερα από 29.000 κτίρια σε ζώνες αυξημένου κινδύνου.
Η επισήμανση υψηλού κινδύνου δεν σημαίνει βέβαιη κατάρρευση, καθώς ο τύπος του εδάφους, ο σχεδιασμός των θεμελίων και η συντήρηση παίζουν καθοριστικό ρόλο.
Η καθίζηση φέρνει πλημμύρες
Όταν το έδαφος βυθίζεται, αλλάζει και η πορεία του νερού, με ακόμη και μικρές μεταβολές να δημιουργούν νέες χαμηλές ζώνες.
«Πολλές μικρές αλλαγές συσσωρεύονται με την πάροδο του χρόνου, ενισχύοντας αδύναμα σημεία στα αστικά συστήματα και αυξάνοντας τον κίνδυνο πλημμυρών», δήλωσε ο Οχένχεν.
Ο σχεδιασμός αντιπλημμυρικών έργων που αγνοεί την κίνηση του εδάφους κινδυνεύει να χάσει τα επόμενα ευάλωτα σημεία, ειδικά σε επίπεδες περιοχές με κακή αποστράγγιση.
Σχεδιασμός που μειώνει τον κίνδυνο
Εφόσον μεγάλο μέρος της καθίζησης συνδέεται με τη χρήση νερού, οι πόλεις μπορούν να τη μετριάσουν μέσω ελέγχου των αντλήσεων και εμπλουτισμού των υδροφορέων.
Οι οικοδομικοί κανονισμοί μπορούν επίσης να προσαρμοστούν, προβλέποντας θεμέλια και αρμούς που αντέχουν σταδιακές μετακινήσεις χωρίς αστοχία.
Η τακτική χαρτογράφηση επιτρέπει τον στοχευμένο έλεγχο γεφυρών, δρόμων και αγωγών που διασχίζουν περιοχές με έντονες μεταβολές.
Ακόμη και με καλύτερο σχεδιασμό, ορισμένα τμήματα των πόλεων θα συνεχίσουν να κινούνται, καθιστώντας τη διαρκή διαχείριση κινδύνου αναπόφευκτη.
Συνολικά, τα ευρήματα μετατρέπουν την καθίζηση από αόριστη ανησυχία σε μετρήσιμο φαινόμενο που επηρεάζει την καθημερινή αστική ζωή.
Η μακροπρόθεσμη ασφάλεια θα εξαρτηθεί από τον συνδυασμό διαχείρισης υδάτων, σωστού σχεδιασμού κτιρίων και συνεχούς παρακολούθησης, με την παραδοχή ότι κάποια καθίζηση θα συνεχιστεί.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Cities.
Με πληροφορίες από earth.com
