‘พื้นดินกำลังเปลี่ยนรูปจากอุณหภูมิที่สูงขึ้น ส่งผลให้อาคารหลายแห่งทั่วโลกเสี่ยงทรุดตัว รวมไปถึงกระทบการทำงานของโครงสร้างพื้นฐาน เนื่องจากอาคารและโครงสร้างส่วนใหญ่ไม่ได้ได้รับการออกแบบให้ทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเหล่านี้’
การศึกษาล่าสุดเผยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศกำลังเปลี่ยนโครงสร้างใต้ดิน ภัยเงียบที่เมืองต่างๆ ทั่วโลกต้องเผชิญ เนื่องด้วยอาคารทั่วไปไม่ได้รับการออกแบบให้ทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้
การศึกษานี้จะตีพิมพ์ในวารสาร Communications Engineering ของ Nature Portfolio นับเป็นการวิเคราะห์ครั้งแรกที่ครอบคลุมเกี่ยวกับการเสียรูปของพื้นดินที่เกิดจากเกาะความร้อนใต้ผิวดินและผลกระทบต่อโครงสร้างพื้นฐาน
การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศใต้ดิน เกิดจากการแพร่กระจายความร้อนอย่างต่อเนื่องจากโครงสร้างพื้นฐาน เช่น ท่อระบายน้ำ สายไฟฟ้าแรงสูง รถไฟฟ้าใต้ดิน และอาคารต่างๆ ที่ปล่อยความร้อนออกสู่ชั้นใต้ดินโดยตรง รวมไปถึงอิทธิพลความร้อนของสภาพอากาศ ซึ่งความร้อนที่สะสมอยู่ในพื้นดินนี้ถูกเรียกว่า ‘เกาะความร้อนใต้ผิวดิน’
“ปัญหาความร้อนที่เพิ่มขึ้นใต้ดิน คือผลโดยตรงของการมีอยู่ของมนุษย์ และผลโดยตรงของโครงสร้างพื้นฐานที่เอื้ออำนวยต่อความสะดวกสบายของเรา” อเลสซานโดร รอตตา ลอเรีย หัวหน้าทีมวิจัยกล่าว
เมื่อความร้อนแผ่กระจาย พื้นดินก็เปลี่ยนรูป ซึ่งอาจทำให้โครงสร้างเมืองและโครงสร้างพื้นฐานแตกร้าว และจมได้เนื่องจากโครงสร้างส่วนใหญ่ไม่ได้ได้รับการออกแบบให้ทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้
โดยการศึกษาชิ้นนี้ทีมวิจัยได้หลังจากรวบรวมข้อมูลอุณหภูมิใต้ดินในเมืองชิคาโก สหรัฐอเมริกา เป็นเวลากว่า 3 ปี และสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ 3 มิติขึ้น เพื่อจำลองวิวัฒนาการของอุณหภูมิพื้นดินในชิคาโกนับตั้งแต่ปี 1951 ที่เริ่มมีอุโมงค์รถไฟใต้ดิน จนถึงปี 2051
ผลการจำลองพบว่าอุณหภูมิที่สูงขึ้นใต้พื้นดินสามารถทำให้พื้นดินบวมและสูงขึ้น 12 มิลลิเมตร ในทางกลับกันสามารถทำให้พื้นดินหดตัวและจมลง ซึ่งอาจส่งผลให้อาคารทรุดตัวลงถึง 8 มิลลิเมตร
แม้ว่ามนุษย์จะมองไม่เห็นการทรุดตัว การเสียรูปของพื้นดินจากความร้อนจะไม่ได้ทำอาคารพังทลายลงอย่างกะทันหัน แต่จะทำให้จมลงช้าๆ
แบบจำลองยังแสดงให้เห็นว่าเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นดินเหนียวแบบอ่อนจะหดตัว ในขณะที่ดินเหนียวแบบแข็ง ทราย และหินปูนจะขยายตัว ซึ้งความแปรผันเหล่านี้จะส่งผลให้การทำงานของโครงสร้างพื้นฐาน ไม่ว่าจะเป็นทั้งระบบสาธารณูปโภค (น้ำประปา บำบัดน้ำเสีย ไฟฟ้า กำจัดขยะ) ระบบขนส่ง (ถนน ทางรถไฟ ท่าเรือ ท่าอากาศยาน ระบบท่อ) รวมไปถึงระบบการสื่อสาร (เครือข่ายโทรศัพท์ สัญญาณอินเตอร์เน็ต) เกิดความคลาดเคลื่อน
แม้ว่าอาคารที่สร้างขึ้นใหม่จะมีระบบการรับมือกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิใต้ดินที่ดีกว่าโครงสร้างแบบเก่า แต่หลายเมืองทั่วโลกก็ยังมีอาคารและโครงสร้างพื้นฐานที่สร้างขึ้นมาโดยไม่ได้คำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
อเลสซานโดร หวังว่าผลการศึกษานี้จะช่วยให้เกิดการบูรณาการเทคโนโลยีความร้อนใต้พิภพ ซึ่งอาจเป็นการดักจับและนำความร้อนเหลือทิ้งในอาคารกลับมาใช้ใหม่ รวมถึงเป็นแนวทางสำหรับนักวางผังเมืองและสถาปนิกในการออกแบบอาคารและโครสร้างที่สามารถจัดการกับความท้าทายที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศใต้ดินได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ในขณะที่เมืองต่างๆ ทั่วโลกต้องต่อสู้กับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ การศึกษาครั้งนี้ถือเป็นเครื่องเตือนใจที่สำคัญในการจัดการกับความเสี่ยงที่ซ่อนอยู่ใต้พื้นผิว ด้วยการยอมรับและผสมผสานผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศใต้ดินเข้ากับการวางผังเมืองและการออกแบบโครงสร้างพื้นฐาน เมืองต่างๆ สามารถใช้มาตรการเชิงรุกเพื่อปกป้องโครงสร้าง ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม และใช้ประโยชน์จากแหล่งพลังงานที่ยั่งยืน
ที่มา
- Sep 26, 2023. Underground climate change: How heat is trapped under the surface, threatening buildings. NBC News
- Aug 3, 2023. Underground Climate Change Poses A Risk To A City’s Infrastructure. Forbes
- Jul 11, 2023. The silent impact of underground climate change on civil infrastructure. Communications Engineering
- Jul 11, 2023. Study uncovers underground climate change as a silent threat to global cities. HelsinkiTimes
