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Chicago heizt nach unten
Die Erwärmung des Untergrunds lässt Städte absinken und gefährdet deren Infrastruktur
Der Boden verformt sich. Eine kürzlich veröffentlichte Studie der Northwestern University in Chicago belegt, dass menschliche Aktivitäten dazu beitragen, dass sich der künstlich erhitzte Boden unter der amerikanischen Großstadt verändert. Laut der Studie, die über drei Jahre lief, können künstliche Hitzequellen dazu führen, dass sich Fundamente verschieben, was längerfristig große Infrastrukturprobleme verursachen kann.
»Klimawandel im Untergrund ist eine leise Gefahr«, sagt Alessandro Rotta Loria, der die Studie für die Northwestern University geleitet hat. »Der Boden verformt sich aufgrund von Temperaturveränderungen, und weder Bauwerke noch Infrastruktur sind dafür ausgelegt, diesen Veränderungen standzuhalten.« Obwohl diese Verformungen nicht grundsätzlich gefährlich für Menschen sind, können sie Bauten und Infrastruktur maßgeblich verändern, so Rotta Loria.
U-Bahnen und dichte Bebauung
Die Gründe für die Verformungen sind vielfältig. Die Stadt Chicago ist durch ein weitläufiges Bahnnetz erschlossen, das teilweise tief im Untergrund verläuft. Zusätzlich ist die Metropole mit knapp 2,7 Millionen Einwohnern dicht bebaut. Mit über 150 Sensoren konnte ein Team der Universität ermitteln, dass die Temperaturen unter der Erde zum Teil bis zu 25 Grad wärmer waren als auf einer nahe gelegenen unbebauten Fläche. Verglichen wurden Messdaten aus dem Untergrund mit denen in einer Grünanlage über der Erde, die von Gebäuden und Infrastruktur etwas entfernt liegt.
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»Klimawandel unter der Erde« wird das Phänomen auch genannt, dass der Boden durch Maschinen, Gebäude und Heizungen erwärmt wird. Der Forscher Alessandro Rotta Loria hat mit seinen Teams über drei Jahre lang Daten erhoben und sie anschließend in ein 3D-Computermodell eingespeist, um sich ein Bild von diesem stillen Klimawandel zu machen.
Die Gründe für die Erwärmung unter der Erdoberfläche sind vielfältig, haben aber vor allem mit der Wärme zu tun, die von Gebäuden gespeichert wird. Dazu gehören Heizungsanlagen und Maschinen, aber auch die Sonnenenergie, die von Gebäuden absorbiert und dann in den Boden abgestrahlt wird.
In dicht bebauten Stadtgebieten wie Chicago sei das Phänomen besonders ausgeprägt, sagte Alessandro Rotta Loria kürzlich in einem Interview. Je größer die Gebäudedichte, desto mehr Hitzequellen gebe es. Unterirdische Infrastruktur, zum Beispiel U-Bahnschächte oder Heizungsanlagen, führe zu massiven Temperaturschwankungen.
Material der Gebäude entscheidend
Wie sich die Erwärmung konkret auswirkt, hängt nicht nur von der Beschaffenheit der Gebäude ab, sondern auch von der des Bodens. Laut Rotta Loria sind besonders die Fundamente älterer Gebäude anfällig für Veränderungen im Boden, da sie meist aus Backstein oder anderen Materialien gebaut sind, die sich leichter verformen als Beton oder Stahl. Somit wären europäische Städte besonders betroffen, da sich hier zum Teil besonders alte Bauten befinden, im Gegensatz zu den eher modernen amerikanischen Städten wie Chicago.
Welche konkreten Auswirkungen die Erwärmung des Bodens wiederum auf ein Gebäude hat, hängt aber nicht nur von dessen Bauweise ab, sondern auch von der spezifischen Beschaffenheit des Bodens, auf dem es steht. Während sich ein weicher Lehmboden zum Beispiel eher unter Hitzeeinwirkung zusammenzieht, führt Erwärmung bei hartem Lehmboden und manchen Steinschichten zu einer Expansion.
Laut der Studie kann es sich hier um Veränderungen von bis zu 12 Millimetern handeln, die sich maßgeblich auf die Stabilität der darüberliegenden Gebäude auswirken. Im Fall von Chicago führt die Erwärmung des Bodens vor allem zu einem langsamen Absinken. Das ist zwar mit bloßem Auge nicht zu erkennen, kann aber längerfristig massive Folgen für die Stadt und ihre Infrastruktur haben. Rotta Loria geht davon aus, dass die Erwärmung des Bodens jetzt schon zu Fundamentschäden geführt hat, die nur noch nicht auf diese Ursache zurückgeführt wurden.
Isolieren und Wärme »ernten«
Um die Erhitzung zu minimieren, schlägt der Forscher eine bessere Isolierung von Neubauten vor. So würden Gebäude weniger Wärme abstrahlen. Zusätzlich ließen sich so die Energiekosten verringern.
Eine weitere Maßnahme geht in eine ganz andere Richtung, nämlich die abstrahlende Wärme zu »ernten«. Nach diesem Konzept könnten entsprechend ausgerüstete Gebäude quasi als künstliche geothermale Quellen herhalten, über die entweder Energie erzeugt wird oder andere Gebäude beheizt werden.
Was laut Rotta Liora aber unbedingt vermieden werden sollte, ist eine künstliche Abkühlung des Bodens, um gegen den Effekt der Hitze anzukämpfen. Denn für diese Abkühlung müssten wiederum weitere Geräte betrieben werden, die nicht nur Strom verbrauchen, sondern andernorts zu einer Erwärmung des Bodens führen.
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