Prawie połowa największych miast w Chinach zapada się – wynika z nowych badań. Naukowcy wskazują, że przyczyny tego zjawiska leżą w ogromnym poborze wód gruntowych oraz samym ciężarze budynków i infrastruktury. Niesie to potencjalne zagrożenie dla setek milionów ludzi.
Autorzy badania przyjrzeli się 82 chińskim miastom. Dane satelitarne wskazały, że 45 proc. analizowanych obszarów zapada się.
Wyniki oraz opis badań naukowców z University of East Anglia (UEA) oraz Virginia Tech ukazał się na łamach pisma „Science” (DOI: 10.1126/science.ado9986).
Na potrzeby analiz naukowcy zbadali osiadanie gruntów w każdym chińskim mieście liczącym ponad dwa miliony mieszkańców w latach 2015–2022. Wykorzystali do tego satelity, które za pomocą impulsów radarowych mierzyły wszelkie zmiany w odległości między satelitą a powierzchnią.
Wyniki pokazały, że 45 proc. spośród 82 zbadanych miast zapada się o ponad 3 mm rocznie, a 16 proc. z nich o ponad 10 mm na rok lub więcej. Chociażby Szanghaj, największe miasto w Chinach, które zamieszkuje ponad 25 milionów ludzi, w ciągu ostatnich 100 lat zapadło się o około 3 metry. Szczególnie dotknięte zostały także miasta takie jak Pekin i Tiencin.
Naukowcy podkreślają, że tak dokładne mierzenie osiadania gruntów za pomocą satelitów jest wielkim osiągnięciem, ale dodają, że to dopiero początek tego typu pomiarów. Przewidywanie przyszłego osiadania gruntów wymaga opracowania modeli uwzględniających wszystkie czynniki, w tym działalność człowieka i zmiany klimatyczne oraz to, jak mogą one zmieniać się w czasie.
„Wydaje się, że osiadanie gruntów jest powiązane z szeregiem czynników, takich jak pobór wód gruntowych i ciężar budynków” – napisali naukowcy w publikacji. „W szybkim tempie powstają wieżowce, rozrasta się sieć dróg, a wody gruntowe są nadmiernie wykorzystywane” - dodali.
Wskazana przez badaczy eksploatacja wód gruntowych powoduje powstanie pustych przestrzeni pod powierzchnią, w miejscach, gdzie znajdowała się woda. Przestrzenie te ostatecznie zapadają się pod coraz większym ciężarem. Do tego chociażby transport, który powoduje wibracje, przyspiesza ten proces.
Istnieje wiele czynników prowadzących do osiadania gruntów. Robert Nicholls z UEA, który nie był zaangażowany w prace, przyznał w komentarzu do badań, że jego zdaniem pobór wód gruntowych jest „prawdopodobnie dominującym powodem”. - W Chinach mnóstwo ludzi żyje na obszarach, które z geologicznego punktu widzenia uległy stosunkowo niedawno sedymentacji. Zatem kiedy usuwa się wody gruntowe lub osusza się glebę, mają one tendencję do osiadania – powiedział i dodał, że „osiadanie gruntów zagraża integralności strukturalnej budynków i infrastruktury krytycznej oraz nasila skutki zmian klimatycznych w postaci powodzi, szczególnie w miastach przybrzeżnych, gdzie wzmacnia to wzrost poziomu morza”.
„Większość zmian w wodach gruntowych miała charakter antropogeniczny” – podkreślili naukowcy w publikacji. Natomiast jeśli chodzi o czynniki naturalne, to obejmowały one przede wszystkim położenie geologiczne każdego miasta i głębokość podłoża skalnego, które wpływa na ciężar, jaki ziemia jest w stanie utrzymać bez zapadania się.
Osiadanie gruntów miejskich zagraża infrastrukturze i ludziom tam żyjącym. Powoduje pęknięcia gruntu i zwiększa ryzyko powodzi. Zapadające się miasta na wschodnim wybrzeżu Chin mogą wkrótce znaleźć się poniżej poziomu morza. Szacuje się, że w ciągu najbliższych 100 lat nawet 26 proc. powierzchni Państwa Środka może znaleźć się poniżej tego progu. Obecnie to około 6 proc. Dotknięte osiadaniem gruntów miasta skupiają się we wschodniej części kraju i wzdłuż wybrzeża.
Autorzy zasugerowali w publikacji, że rozwiązaniem problemu „może być długoterminowa kontrola poboru wód gruntowych”. Ograniczenia w poborze wód gruntowych pomogły wcześniej w Tokio. - Tokio zapadło się w okolicach portu, aż o około pięć metrów – przypomniał Nicholls. Dodał, że w latach siedemdziesiątych władze Tokio zaczęły dostarczać wodę mieszkańcom stolicy z obszarów spoza miasta. Wprowadzono także zakazy korzystania ze studni i to zasadniczo powstrzymało lub znacząco zahamowało osiadanie gruntów, co pokazuje, że jest to skuteczna strategia.
Jednak problem ten dotyczy także innych państw. W innych badaniach, których wyniki ukazały się w lutym tego roku, stwierdzono, że około 6,3 miliona kilometrów kwadratowych gruntów na całym świecie jest zagrożonych osiadaniem.
Jednym z bardziej dotkniętych tym problemem krajów jest Indonezja. Ale miasta zapadają się też w USA. Według United States Geological Survey (USGS), problem ten dotyczy blisko 28 tys. kilometrów kwadratowych gruntów w 45 stanach. USGS wskazuje, że ponad 80 procent zidentyfikowanych przypadków osiadania gruntu w USA miało miejsce w wyniku nadmiernej eksploatacji wód podziemnych.
Źródło: University of East Anglia, Science Alert, fot, MasaneMiyaPA, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons
