「地下の気候変動」により建物の下の地面が変形していることが研究で判明

Jul 23, 2023

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科学者たちが「地下気候変動」と呼んでいる現象が、都市の地下の地面を変形させていることが、シカゴで行われた研究で判明した。

研究によると、都市部の下の土地の移動は建物やインフラに問題を引き起こし、長期的な性能と耐久性を脅かす可能性がある。

専門的には「地下ヒートアイランド」として知られる地下の気候変動は、建物や地下鉄などの地下交通機関から放出される熱によって引き起こされる、私たちの足元の地面の温暖化です。

「都市の密度が高くなるほど、地下の気候変動はより激しくなる」と、研究論文の筆頭著者でイリノイ州エバンストンのノースウェスタン大学土木・環境工学助教授アレッサンドロ・ロッタ・ロリア氏は語る。

土壌、岩石、建築材料は温度変化にさらされると変形します。 たとえば、建物の下の地面は加熱されると収縮し、望ましくない沈下を引き起こす可能性があるとロッタ・ロリア氏は述べた。

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「地下の気候変動によって引き起こされる変形は規模は比較的小さいですが、継続的に進行します」と彼は言いました。 「時間の経過とともに、それらは建物の基礎、保水壁、トンネルなどの民間インフラの運用パフォーマンスにとって非常に重要になる可能性があります。」

しかし、地下の気候変動は、主に温室効果ガスによって引き起こされ、広範囲に影響を与える大気の気候変動と私たちが考えているものと同じではない、とシカゴ大学の地球物理科学教授デビッド・アーチャー氏は述べた。

「これを気候変動と呼ぶのは、少々大げさなようです」と、この研究には関与していないアーチャー氏は言う。

しかし、「地下気候変動」という用語はこの研究のために造られたものではなく、しばらくの間使用されており、この現象は研究の対象となっている。

過去 25 年間にわたって研究されてきた地下の気候変動は、線路が座屈しやすくなったり、過度の熱で乗客が体調不良になったりすることで、地下水汚染や地下鉄の鉄道の問題などの問題を引き起こす可能性があります。 しかし、ロッタ・ロリア氏によると、その都市インフラへの影響は、この研究が行われるまで調査されていなかったという。

今月雑誌『コミュニケーション・エンジニアリング』に掲載されたこの研究は、シカゴ・ループ地区の地上と地下、そして地下室、トンネル、駐車場などのさまざまな場所に150個の温度センサーを設置して実施された。 ミシガン湖沿いのグラントパークにもセンサーが設置され、建設や輸送による余分な熱が発生しない未建設地域の温度を比較しました。

データは 3 年間にわたって収集され、その結果、ループの下の地面は公園の下の地面よりも最大 18 度 (摂氏 10 度) 暖かいことが示されました。

「地下室など、気温が非常に高い地下構造物を発見しました」とロッタ・ロリア氏は語った。 「その結果、時間の経過とともに熱の少なくとも一部が地面に向かって拡散し、それが現象の起源です。」

研究者らはその後、そのデータを使用してシカゴループのコンピューターモデルを構築し、1950年代から2050年までの地上の気温上昇の影響をシミュレーションした。彼らは、土壌の組成に応じて、地面は温暖化に対して不均一に反応することを発見した。人間には感知できないほどの量で伸縮する可能性があり、建物に問題を引き起こす可能性があります。

ロッタ・ロリア氏は、「地下の気候変動は人々の安全を脅かさず、構造物や建物が倒壊する恐れもないことを強調することが重要だ」と述べた。 「地盤の過度の変形は歪み、傾き、ひび割れの可能性を引き起こす可能性があるため、構造物の機能性と耐久性に潜在的な課題をもたらします。」