Zespół badawczy pod kierownictwem Leonarda Ohenhena z Columbia University przeanalizował dane z satelitów Sentinel-1 z lat 2015-2021 i stworzył mapy pionowych ruchów gruntu dla największych metropolii USA w wysokiej rozdzielczości. Wyniki są alarmujące – w każdej z badanych aglomeracji co najmniej 20 proc. powierzchni obniża się względem poziomu morza, a w 25 z nich zapada się już ponad 65 proc. terenu.
W sumie problem dotyczy obszaru o powierzchni 17,9 tys. km kwadrat,, na którym łącznie żyje około 34 milionów mieszkańców – to więcej niż populacja całego Teksasu. „Proces ten zachodzi powoli, ale jego skutki mogą być katastrofalne dla infrastruktury, zwłaszcza jeśli dochodzi do różnic w tempie osiadania w sąsiednich rejonach” – ostrzega dr Manoochehr Shirzaei z Virginia Tech, współautor badania.
Teksas to miejsce, które zapada się najszybciej
Najwyższe tempo osiadania stwierdzono w trzech miastach Teksasu – Houston, Dallas i Fort Worth. W niektórych dzielnicach Houston aż 42 proc. terenu obniża się szybciej niż o 5 mm rocznie, a 12 proc. przekracza tempo 10 mm rocznie. To rekordy w skali kraju.
Za zjawisko odpowiada przede wszystkim intensywne pompowanie wód podziemnych. „Kiedy wypompowujemy wodę, maleje ciśnienie w porach skał, co powoduje ich zapadanie się i osiadanie terenu” – tłumaczy Shirzaei.
W Dallas i Fort Worth problem pogłębia szybki rozwój miast i związane z nim zapotrzebowanie na wodę. W Phoenix skutecznie ograniczono subsydencję (osiadanie) dzięki ustawie o gospodarce wodnej z 1980 roku, ale na przedmieściach wciąż występuje osiadanie gruntu – pokazuje analiza Nature Cities.
Wschodnie wybrzeże też w niebezpieczeństwie
W takich miastach jak Nowy Jork, Filadelfia czy Waszyngton główną przyczyną zapadania się terenu nie jest działalność człowieka, lecz tzw. lodowcowe dostosowanie izostatyczne – powolne „odbijanie” skorupy ziemskiej po ustąpieniu lodowców z ostatniej epoki lodowcowej. Problem w tym, że nie wszędzie ten proces oznacza wypiętrzanie. „Na wschodnim wybrzeżu i w rejonie Wielkich Jezior grunt raczej opada niż się podnosi, co jest efektem załamania tzw. garbu lodowcowego” – wyjaśnia Shirzaei.
W Nowym Jorku szczególnie szybkie tempo subsydencji (ponad 5 mm rocznie) stwierdzono w rejonie lotniska LaGuardia. To niepokojące, zważywszy że niedawno zakończono tam wartą 8 miliardów dolarów modernizację.
Milimetry przekładają się na miliardy dolarów
Choć tempo osiadania gruntu wydaje się niepozorne – zwykle to 2-4 mm rocznie – w dłuższej perspektywie ma ono ogromne znaczenie dla stabilności budynków, dróg, mostów i sieci wodno-kanalizacyjnych. W ciągu 25 lat nawet niewielkie różnice w wysokości terenu mogą prowadzić do pęknięć, deformacji i uszkodzeń konstrukcji.
Z analiz wynika, że ponad 29 tysięcy budynków w USA znajduje się na obszarach o wysokim i bardzo wysokim ryzyku uszkodzeń spowodowanych przez nierównomierne osiadanie. Najgorzej wypadają miasta Teksasu – San Antonio, Austin i Houston – które łącznie odpowiadają za ponad 80 proc. najbardziej zagrożonych budowli.
„Infrastruktura może być niezauważalnie osłabiana przez lata. Uszkodzenia ujawniają się dopiero, gdy są poważne albo katastrofalne” – zaznacza Shirzaei.
Bez szybkich zmian dojdzie do katastrofy
Choć nie da się całkowicie zatrzymać osiadania gruntu, eksperci podkreślają, że możliwe są skuteczne działania adaptacyjne i ograniczające ryzyko. W miejscach, gdzie kluczowym czynnikiem jest działalność człowieka – np. eksploatacja wód gruntowych – konieczne są zmiany polityki wodnej, rozwój systemów retencji i kontrolowane zasilanie warstw wodonośnych.
Tam, gdzie subsydencja wynika z procesów naturalnych, potrzebne są strategie adaptacyjne: wzmacnianie fundamentów, stosowanie bardziej elastycznych konstrukcji, rewizja przepisów budowlanych i stały monitoring.
Jak podsumowuje Leonard Ohenhen z Columbia University: „Małe zmiany się kumulują. Z czasem ujawniają słabe punkty w systemach miejskich i zwiększają ryzyko powodzi. To nie jest problem przyszłości – mamy z nim do czynienia teraz”.
Problem globalny: miasta na całym świecie się zapadają
Zjawisko osiadania gruntu nie ogranicza się do Stanów Zjednoczonych. Według raportu UNESCO, subsydencja stanowi globalne zagrożenie geologiczne, które nie tylko obniża zdolność miast do kontroli powodzi, ale także zwiększa ryzyko dla bezpieczeństwa i powoduje szkody w infrastrukturze.
W Chinach aż 45 proc. obszarów miejskich doświadcza osiadania gruntu w tempie co najmniej 3 mm rocznie, a 16% przekracza 10 mm rocznie. Miasto Tianjin, położone na północnym wschodzie kraju, należy do najbardziej zagrożonych na świecie.
W Azji Południowo-Wschodniej miasta takie jak Dżakarta, Bangkok i Ho Chi Minh są szczególnie narażone. Dżakarta, stolica Indonezji, osiada w niektórych miejscach w tempie do 25 cm rocznie, co skłoniło rząd do decyzji o przeniesieniu stolicy do innego regionu.
Dżakarta: indonezyjska stolica, która tonie
Powodem zapadania się stolicy Indonezji jest w dużej mierze masowe i niekontrolowane pompowanie wód gruntowych przez mieszkańców, pozbawionych dostępu do sieci wodociągowej. Jak podaje ONZ-Habitat, tylko 60 proc. Dżakarty jest podłączone do miejskich wodociągów, co zmusza pozostałych mieszkańców do korzystania z podziemnych źródeł.
W efekcie grunt pod metropolią zaczyna się zapadać – i to mimo wysiłków władz, które w ostatnich latach starały się ograniczyć pobór wód gruntowych i wdrażać systemy retencji. Dżakarta położona jest w deltowym obniżeniu terenu i częściowo leży poniżej poziomu morza, a pogarszająca się subsydencja dramatycznie zwiększa ryzyko powodzi. Już teraz co najmniej 40 proc. powierzchni miasta znajduje się poniżej poziomu morza, a szacuje się, że do 2050 roku jedna trzecia stolicy może znaleźć się pod wodą, jeśli nie zostaną podjęte radykalne kroki.
Zjawisko jest na tyle poważne, że rząd Indonezji postanowił przenieść stolicę do nowego miasta Nusantara na wyspie Borneo. Budowa rozpoczęła się w 2022 roku, a do 2045 roku planuje się przeniesienie większości instytucji państwowych.
Według Światowego Forum Ekonomicznego, nadmierna eksploatacja wód gruntowych jest główną przyczyną osiadania gruntu w miastach na całym świecie. Szacuje się, że do 2040 roku problem ten może dotyczyć 19 proc. globalnej populacji.
