Underjordisk varme endrer Chicagos grunnlag (2023)

Under Chicagos skyhøye Art Deco-tårn, veier på flere nivåer og travle t-bane- og jernbanelinjer synker landet, og ikke bare av de grunnene du kan forvente.

Siden midten av 1900-tallet har bakken mellom byens overflate og berggrunnen varmet opp med 5,6 grader Fahrenheit i gjennomsnitt, ifølge en ny studie fra Northwestern University. All den varmen, som hovedsakelig kommer fra kjellere og andre underjordiske strukturer, har ført til at lagene av sand, leire og stein under enkelte bygninger har sunket eller svellet med flere millimeter i løpet av tiårene, nok til å forverre sprekker og defekter i vegger og fundamenter.

"Overalt rundt deg har du varmekilder," sa studiens forfatter, Alessandro F. Rotta Loria, mens han gikk med en ryggsekk gjennom Millennium Station, en pendlerbaneterminal under byens Loop-distrikt. "Dette er ting som folk ikke ser, så det er som om de ikke eksisterer."

Det er ikke bare Chicago. I storbyer over hele verden brenner mennesker fossilt brenseløker kvikksølvet på overflaten. Men varmen renner også ut av kjellere, parkeringshus, togtunneler, rør, kloakk og elektriske kabler og inn i jorden rundt, et fenomen som forskere har tatt til å kalle «underjordiske klimaendringer».

"I dag ser du ikke det problemet," sa Asal Bidarmaghz, seniorlektor i geoteknisk ingeniørfag ved University of New South Wales i Australia. "Men i de neste 100 årene er det et problem. Og hvis vi bare sitter i de neste 100 årene og venter 100 år på å løse det, så vil det være et enormt problem.»

Dr. Bidarmaghz har studert underjordisk varme i London, men var ikke involvert i forskningen i Chicago.

For å vurdere underjordiske klimaendringer i Chicago, har Dr. Rotta Loria, en assisterende professor i sivil- og miljøteknikk ved Northwestern, installert mer enn 150 temperatursensorer over og under overflaten av Loop. Han kombinerte tre år med avlesninger fra disse sensorene med en detaljert datamodell av distriktets kjellere, tunneler og andre strukturer for å simulere hvordan bakken på forskjellige dyp har varmet opp mellom 1951 og nå, og hvordan den vil varmes opp fra nå til 2051.

I nærheten av noen varmekilder har bakken under Chicago-befolkningens føtter varmet opp med 27 grader Fahrenheit i løpet av de siste syv tiårene, fant han. Dette har fått jordlagene til å utvide seg eller trekke seg sammen med så mye som en halv tomme under enkelte bygninger.

Oppvarmingen og grunndeformasjonen skjer nå saktere enn på 1900-tallet, fant han, ganske enkelt fordi jorden er nærmere å være like varm som kjellerne og tunnelene som er begravd i den. Mer og mer vil disse strukturene holde seg varme i stedet for å spre varme ned i bakken rundt dem.

Dr. Rotta Lorias funn ble publisert tirsdag i tidsskriftet Communications Engineering.

Den mest effektive måten for bygningseiere og tunneloperatører å løse problemet, sa han, ville være å forbedre isolasjonen slik at mindre varme lekker ut i jorden. De kunne også sette varmen i arbeid. Dr. Rotta Loria er teknologisjef for Enerdrape, en oppstart i Sveits som lager paneler som absorberer omgivelsesvarmen i tunneler og parkeringshus og bruker den til å kjøreelektriske varmepumper, kutte ned på strømregninger. Selskapet har installert 200 av sine paneler i et supermarkedsparkeringshus nær Lausanne som et pilotprosjekt.

Dr. Rotta Loria inkluderte målrettet ikke én faktor i sine estimater av underjordisk oppvarming i Chicago: klimaendringer på byens overflate.

Varmt vær varmer opp de øvre jordlagene. Men Dr. Rotta Lorias beregninger antar at lufttemperaturene i Chicago forblir på de siste gjennomsnittlige nivåene hele veien gjennom 2051 - det vil si at anslagene hans inkluderer ikke klimaforskernes anslag for fremtidig global oppvarming. De redegjør heller ikke for det faktum at når vi fortsetter å varme opp planeten, vil store bygninger mest sannsynlig bruke mer klimaanlegg og pumpe enda mer spillvarme ned i bakken.

Grunnen til disse utelatelsene, sa Dr. Rotta Loria, er at han prøver å finne ut en konservativ nedre grense for underjordisk oppvarming, ikke et verste scenario. "Det viser allerede at det er et problem," sa han.

Kontoret til Chicagos ordfører, Brandon Johnson, svarte ikke på forespørsler om kommentarer.

Dr. Rotta Loria sa at Chicago Transit Authority ikke tillot ham å installere sensorer på t-banestasjoner av bekymring for at folk ville forveksle dem med bombedetonatorer. Men han og teamet hans har klart å få sensorer til mange andre kjente og mindre kjente steder: på pendlerbaneplattformer og ved serviceinnganger bak høyhus, i den grønne Millennium Park og nedover Wacker Drive, den hule betonghulen som ble kjent av biljakt i filmene «Blues Brothers» og «Dark Knight».

Selve sensorene er ubeskrivelige: en hvit plastboks med en knapp og to indikatorlys. De koster Dr. Rotta Loria 55 dollar hver. Temperaturinformasjonen de samler inn – én lesing hvert minutt eller én hvert 10. minutt, avhengig av plasseringen – lastes ned til en telefon via Bluetooth, noe som betyr at Dr. Rotta Loria og studentene hans med jevne mellomrom må besøke dem personlig for å høste dataene deres, ca. 20 000 poster per dag i alt.

"Det er alt det er, hva?" sa Admir Sefo, en leder i garasjen, og kikket på widgeten. "Og ingen har funnet dem?"

"Det er vanskelig for oss selv å finne dem," sa Thota. Hun har posisjonene deres lagret på Google Maps, men under jorden er det ofte ikke mobilmottak, noe som tvinger henne til å jakte rundt.

En annen sensor, på Blackstone-hotellet, er i et kjellerrom fylt med stoler og sekker med issmeltende pellets. Det er en i kjelerommet til Union League Club of Chicago som har registrert temperaturer så høye som 96 Fahrenheit. En sensor i Grant Park South parkeringshus registrerte 97 grader i september 2021.

Like utenfor veggene på hvert av disse stedene, ute av syne og ute av sinn, gjør denne varmen i stillhet det som varmen gjør: sprer seg.