Badacze z Columbia Climate School, korzystając z danych satelitarnych o niespotykanej dotąd rozdzielczości, przeanalizowali pionowe ruchy gruntu na obszarze 28 amerykańskich miast, w których mieszka ponad 600 000 osób. Wyniki, opublikowane na łamach Nature Cities, są jednoznaczne: wszystkie te miasta – bez wyjątku – zapadają się, a w 25 z nich dotyczy to co najmniej dwóch trzecich powierzchni.
Czytaj też: Państwa-miasta. Gdzie teraz znajdują się jedne z najbogatszych terytoriów na świecie?
Teren nie opada jednak równomiernie. Niektóre dzielnice stabilizują się lub nawet unoszą (np. przy rzekach lub sztucznych zbiornikach), inne – szczególnie w rejonach przemysłowych lub gęsto zurbanizowanych – zapadają się szybciej. Taka nierównomierność powoduje napięcia i odkształcenia infrastruktury, które mogą prowadzić do mikropęknięć, deformacji konstrukcji, a w dłuższej perspektywie – nawet zawaleń budynków.
Amerykańskie miasta osiadają
Houston to miasto o najszybszym tempie zapadania się – ponad 40 proc. jego powierzchni opada szybciej niż 5 mm rocznie, a około 12 proc. aż dwa razy szybciej. W skrajnych przypadkach notuje się zapadanie rzędu 5 cm rocznie. To tempo może wydawać się niewielkie, ale w urbanistyce i budownictwie oznacza prawdziwą katastrofę.
Czytaj też: Nie tylko polskie miasta będą „skąpane” w smogu tej zimy. Ta metropolia bije rekordy świata
Nowy Jork również traci wysokość – zwłaszcza w rejonie lotniska LaGuardia, Staten Island oraz zatoki Jamaica Bay. Miasto zbudowane na warstwach gliny, osadów i wypełnień sztucznych, nie wytrzymuje nacisku ponad miliona budynków. Jedno z wcześniejszych badań z 2023 roku wykazało, że sama masa nowojorskich wieżowców może przyczyniać się do postępującej subsydencji.
Za 80 proc. obserwowanych przypadków subsydencji odpowiada działalność człowieka – głównie nadmierne pompowanie wód gruntowych. Gdy z warstw wodonośnych (a często są to iły i muły) usuwa się wodę, porowata struktura gleby zaczyna się zapadać, kompresując podziemne przestrzenie i obniżając powierzchnię terenu.
W miastach takich jak Phoenix, Dallas czy San Antonio problem ten jest dodatkowo pogłębiany przez susze klimatyczne, które ograniczają naturalne odnawianie się zasobów wodnych. W Houston czy regionach Teksasu do subsydencji przyczynia się także wydobycie ropy i gazu – przez wypompowywanie cieczy z głębokich struktur geologicznych grunt ulega dalszemu osłabieniu.
Choć działalność ludzka dominuje w skali zjawiska, w niektórych miastach zapadanie się terenu to efekt odległych procesów geologicznych. W epoce lodowcowej ogromne połacie Ameryki Północnej były przygniecione masami lodu. W efekcie ziemia na obrzeżach lodowców – m.in. w rejonach Chicago, Denver, Filadelfii czy Indianapolis – została wypchnięta ku górze, a teraz, tysiące lat po ustąpieniu lądolodu, te “wybrzuszenia” powoli się cofają.
To tzw. izostatyczne osiadanie, które może powodować obniżanie się gruntu o 1-3 mm rocznie – niewiele, ale w połączeniu z działaniami człowieka daje zauważalny efekt.
Największym zagrożeniem dla infrastruktury nie jest sama subsydencja, lecz jej nierównomierność. Gdy budynki czy mosty osiadają jednostajnie, konstrukcja może się zaadaptować. Ale gdy jedna część gruntu opada szybciej niż druga – pojawiają się przeciążenia, mikropęknięcia, przechyły, a w skrajnych przypadkach – zawalenia. Według badaczy, ok. 1 proc. powierzchni analizowanych miast znajduje się w strefach różnicowego zapadania – pozornie niewiele, ale w praktyce to najgęściej zabudowane centra miast, obejmujące łącznie ponad 29 000 budynków. Szczególnie zagrożone są: San Antonio, gdzie 1 na 45 budynków leży w takiej strefie, oraz Austin, Fort Worth i Memphis.
Nowe badanie wskazuje, że osiem najbardziej zagęszczonych miast – Nowy Jork, Chicago, Los Angeles, Phoenix, Houston, Filadelfia, San Antonio i Dallas – koncentruje ponad 60 proc. mieszkańców żyjących na terenach objętych subsydencją. Od 2000 roku w tych ośrodkach doszło do co najmniej 90 poważnych powodzi. Choć nie każdą można przypisać bezpośrednio subsydencji, wiele z nich miało miejsce na obniżonych, zatapialnych obszarach, które wcześniej znajdowały się powyżej poziomu wody.
Co można zrobić?
Autorzy badania wzywają do działania: miasta muszą przestać ignorować powolne obniżanie się gruntu. Wskazują na potrzebę modernizacji infrastruktury odpływowej, wzmacniania fundamentów, zmiany kodeksów budowlanych oraz wprowadzenia zakazów budowy na najbardziej zagrożonych terenach. W miejscach najbardziej narażonych na zalania – możliwe jest także podnoszenie gruntu lub tworzenie zielonej infrastruktury retencyjnej, np. sztucznych mokradeł.
Jeśli trend się utrzyma – a wszystko wskazuje, że tak będzie – miliony Amerykanów zamieszkają w miastach o obniżonym poziomie gruntu, podatnych na zalania i awarie infrastruktury. Subsydencja, w połączeniu ze wzrostem poziomu mórz i ekstremalnymi zjawiskami pogodowymi, tworzy cichy, ale realny kryzys urbanizacyjny XXI wieku.