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Jun 27, 2023

Steigende Hitze im Untergrund lässt Chicago ganz leicht sinken

Aus Kellern und Eisenbahntunneln tritt ständig Wärme aus, wodurch das Gelände absinkt und Gebäudefundamente belastet werden. Wissenschaftler nennen es „unterirdischen Klimawandel“. Alessandro F. Rotta Loria, ein Assistent

Aus Kellern und Eisenbahntunneln tritt ständig Wärme aus, wodurch das Gelände absinkt und Gebäudefundamente belastet werden. Wissenschaftler nennen es „unterirdischen Klimawandel“.

Alessandro F. Rotta Loria, Assistenzprofessor an der Northwestern University, ging durch einen Heizraum des Union League Club of Chicago, um einen Temperatursensor zu untersuchen.

Unterstützt durch

Von Raymond Zhong

Fotografien von Jamie Kelter Davis

Raymond Zhong und Jamie Kelter Davis erkundeten Keller, Bahnsteige und ein Parkhaus, um zu verstehen, wie sich der Boden unter Chicago erwärmt.

Unter den hoch aufragenden Art-Déco-Türmen der Innenstadt von Chicago, den mehrstöckigen Straßen und den stark befahrenen U-Bahn- und Bahnlinien sinkt das Land, und das nicht nur aus den Gründen, die Sie vielleicht erwarten.

Laut einer neuen Studie der Northwestern University hat sich der Boden zwischen der Stadtoberfläche und dem Grundgestein seit Mitte des 20. Jahrhunderts durchschnittlich um 5,6 Grad Fahrenheit erwärmt. All diese Hitze, die größtenteils aus Kellern und anderen unterirdischen Strukturen stammt, hat im Laufe der Jahrzehnte dazu geführt, dass die Sand-, Lehm- und Gesteinsschichten unter einigen Gebäuden um mehrere Millimeter absinken oder anschwellen, was zu Rissen und Defekten in Wänden und Fundamenten führt.

„Überall um Sie herum gibt es Wärmequellen“, sagte der Autor der Studie, Alessandro F. Rotta Loria, als er mit einem Rucksack durch die Millennium Station ging, einen S-Bahn-Terminal unterhalb des Stadtviertels Loop. „Das sind Dinge, die die Leute nicht sehen, also ist es, als ob sie nicht existieren.“

Es ist nicht nur Chicago. In Großstädten auf der ganzen Welt führt die Verbrennung fossiler Brennstoffe durch den Menschen zu einem Anstieg des Quecksilberspiegels an der Oberfläche. Aber auch aus Kellern, Parkhäusern, Eisenbahntunneln, Rohren, Abwasserkanälen und Elektrokabeln strömt Wärme in die umgebende Erde, ein Phänomen, das Wissenschaftler als „unterirdischen Klimawandel“ bezeichnen.

Steigende Untergrundtemperaturen führen zu wärmeren U-Bahn-Tunneln, was zu überhitzten Gleisen und Dampfbadbedingungen für Pendler führen kann. Und im Laufe der Zeit verursachen sie winzige Verschiebungen im Boden unter Gebäuden, die zu strukturellen Spannungen führen können, deren Auswirkungen lange Zeit nicht spürbar sind, bis sie es plötzlich sind.

„Heute sieht man dieses Problem nicht“, sagte Asal Bidarmaghz, Dozent für Geotechnik an der University of New South Wales in Australien. „Aber in den nächsten 100 Jahren gibt es ein Problem. Und wenn wir die nächsten 100 Jahre einfach herumsitzen und 100 Jahre warten würden, um das Problem zu lösen, dann wäre das ein riesiges Problem.“

Dr. Bidarmaghz hat unterirdische Hitze in London untersucht, war aber nicht an der Forschung in Chicago beteiligt.

Um den Klimawandel im Untergrund in Chicago zu beurteilen, hat Dr. Rotta Loria, Assistenzprofessorin für Bau- und Umweltingenieurwesen an der Northwestern University, mehr als 150 Temperatursensoren über und unter der Oberfläche des Loops installiert. Er kombinierte die Messwerte dieser Sensoren aus drei Jahren mit einem detaillierten Computermodell der Keller, Tunnel und anderen Strukturen des Bezirks, um zu simulieren, wie sich der Boden in verschiedenen Tiefen zwischen 1951 und heute erwärmt hat und wie er sich von jetzt an bis 2051 erwärmen wird.

In der Nähe einiger Wärmequellen habe sich der Boden unter den Füßen der Chicagoer in den letzten sieben Jahrzehnten um 27 Grad Fahrenheit erwärmt, stellte er fest. Dies hat dazu geführt, dass sich die Erdschichten unter manchen Gebäuden um bis zu einen halben Zoll ausdehnten oder zusammenzogen.

Er stellte fest, dass die Erwärmung und Bodenverformung heute langsamer vonstatten geht als im 20. Jahrhundert, einfach weil die Erde fast genauso warm ist wie die darin vergrabenen Keller und Tunnel. Diese Strukturen bleiben zunehmend warm, anstatt die Wärme an den sie umgebenden Boden abzugeben.

Die Ergebnisse von Dr. Rotta Loria wurden am Dienstag in der Zeitschrift Communications Engineering veröffentlicht.

Der effektivste Weg für Gebäudeeigentümer und Tunnelbetreiber, das Problem anzugehen, bestehe seiner Meinung nach darin, die Isolierung zu verbessern, damit weniger Wärme in die Erde entweicht. Sie könnten auch die Hitze zum Einsatz bringen. Dr. Rotta Loria ist Chief Technology Officer bei Enerdrape, einem Start-up-Unternehmen in der Schweiz, das Paneele herstellt, die die Umgebungswärme in Tunneln und Parkhäusern absorbieren und zum Betrieb elektrischer Wärmepumpen nutzen, wodurch die Stromrechnungen gesenkt werden. Als Pilotprojekt hat das Unternehmen 200 seiner Panels in einem Supermarkt-Parkhaus in der Nähe von Lausanne installiert.

Dr. Rotta Loria hat in seinen Schätzungen zur unterirdischen Erwärmung in Chicago absichtlich einen Faktor nicht berücksichtigt: den Klimawandel an der Stadtoberfläche.

Heißes Wetter erwärmt die oberen Bodenschichten. Aber Dr. Rotta Lorias Berechnungen gehen davon aus, dass die Lufttemperaturen in Chicago bis zum Jahr 2051 auf ihrem durchschnittlichen aktuellen Niveau bleiben – das heißt, seine Schätzungen berücksichtigen nicht die Prognosen von Klimawissenschaftlern für die zukünftige globale Erwärmung. Sie berücksichtigen auch nicht die Tatsache, dass große Gebäude mit zunehmender Erwärmung des Planeten höchstwahrscheinlich mehr Klimaanlagen nutzen und noch mehr Abwärme in den Boden pumpen werden.

Der Grund für diese Auslassungen sei, sagte Dr. Rotta Loria, dass er versuche, eine konservative Untergrenze für die Erwärmung im Untergrund zu ermitteln, und nicht ein Worst-Case-Szenario. „Es zeigt bereits, dass es ein Problem gibt“, sagte er.

Das Büro des Bürgermeisters von Chicago, Brandon Johnson, reagierte nicht auf Anfragen nach einem Kommentar.

An einem kürzlichen Morgen nahmen Dr. Rotta Loria und Anjali Thota, eine Doktorandin im Bauingenieurwesen aus dem Nordwesten, einen Reporter und einen Fotografen mit auf einen Rundgang durch ihr Netzwerk von Temperatursensoren, die eine Art unsichtbare Stadt unter der Stadt aufspüren.

Dr. Rotta Loria sagte, die Chicago Transit Authority habe ihm nicht erlaubt, Sensoren in U-Bahn-Stationen zu installieren, aus Angst, die Leute könnten sie mit Bombenzündern verwechseln. Aber er und sein Team haben es geschafft, Sensoren an vielen anderen bekannten und weniger bekannten Stellen zu platzieren: auf Bahnsteigen für Pendler und an Serviceeingängen hinter Hochhäusern, im grünen Millennium Park und am Wacker Drive, dem höhlenartigen Betonversteck, das durch berühmt wurde Verfolgungsjagden in den Filmen „Blues Brothers“ und „Dark Knight“.

Die Sensoren selbst sind unscheinbar: eine weiße Plastikbox mit einem Knopf und zwei Kontrollleuchten. Sie kosten Dr. Rotta Loria jeweils 55 US-Dollar. Die von ihnen gesammelten Temperaturinformationen – je nach Standort eine Messung pro Minute oder alle 10 Minuten – werden über Bluetooth auf ein Telefon heruntergeladen, was bedeutet, dass Dr. Rotta Loria und seine Studenten sie regelmäßig persönlich besuchen müssen, um ihre Daten zu sammeln Insgesamt 20.000 Datensätze pro Tag.

Viele der Sensoren wurden im Laufe der Jahre gestohlen oder sind verschwunden, sodass nur noch 100 in Betrieb sind. Bei Millennium Garages, einem Tiefgaragenkomplex, ist einer davon mit einem Reißverschluss an einem Rohr hinter einer Säule befestigt.

„Das ist alles, was?“ sagte Admir Sefo, ein leitender Angestellter in der Werkstatt, und blickte auf das Widget. „Und niemand hat sie gefunden?“

„Es ist selbst für uns schwierig, sie zu finden“, sagte Frau Thota. Sie hat ihre Standorte auf Google Maps gespeichert, aber unter der Erde gibt es oft keinen Mobilfunkempfang, was sie dazu zwingt, herumzusuchen.

Ein weiterer Sensor im Blackstone Hotel befindet sich in einem Kellerraum voller Stühle und Säcke mit eisschmelzenden Pellets. Im Heizraum des Union League Club of Chicago gibt es eines, in dem Temperaturen von bis zu 96 Fahrenheit gemessen wurden. Ein Sensor im Parkhaus Grant Park South zeichnete im September 2021 97 Grad auf.

Direkt hinter den Wänden, an jedem dieser Orte, außer Sichtweite und außerhalb des Bewusstseins, tut diese Hitze stillschweigend das, was Hitze tut: sich auszubreiten.

Raymond Zhong ist Klimareporter. Er kam 2017 zu The Times und war Teil des Teams, das 2021 den Pulitzer-Preis im öffentlichen Dienst für die Berichterstattung über die Coronavirus-Pandemie gewann. Mehr über Raymond Zhong

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