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Légende image, Les grandes villes denses dotées de transports souterrains, comme New York, sont plus susceptibles de subir les conséquences du changement climatique souterrain.
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Les scientifiques définissent le changement climatique souterrain comme un “danger silencieux” qui se cache sous les grandes villes. Jusqu’à récemment, ses effets sur les infrastructures civiles n’avaient pas fait l’objet d’études approfondies. On connaissait ses liens avec la contamination des eaux souterraines et même avec des problèmes de santé tels que l’asthme et les crises cardiaques. Mais une étude récente de l’université Northwestern, aux États-Unis, établit pour la première fois un lien entre ce phénomène et la transformation du sol sous les zones urbaines. “Le sol se déforme sous l’effet des variations de température et il n’existe pas de structures civiles conçues pour résister à ces variations”, explique Alessandro Rotta Loria, professeur d’ingénierie civile et environnementale et responsable de l’étude.
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Cette menace peut également être exploitée. Selon Rotta Loria, ce réchauffement peut être utilisé comme ressource énergétique s’il est capturé dans de bonnes conditions.
Qu’est-ce que le changement climatique souterrain ?
“Il s’agit d’un terme utilisé pour décrire l’augmentation de la température sous la surface”, résume Rotta Loria lors d’un entretien avec BBC Mundo. “On l’appelle ainsi parce qu’il implique des changements dans les conditions climatiques souterraines, mais il n’est pas lié au changement climatique en surface, bien qu’il s’agisse d’un autre signe de l’impact de l’homme sur la Terre”, ajoute-t-il. Dans de nombreuses zones urbaines à travers le monde, la chaleur se diffuse constamment à partir des sous-sols, des systèmes de transport souterrains, des parkings, des réseaux de chauffage et des matériaux de construction eux-mêmes, qui absorbent et retiennent la chaleur pendant la journée et la restituent la nuit. C’est pourquoi les villes sont généralement plus chaudes que les zones rurales et plus exposées aux conséquences de ce phénomène.
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Légende image, Le changement climatique dans le sous-sol peut entraîner des déformations des voies de métro, qui nécessitent souvent des réparations coûteuses.
Les premières recherches sur le changement climatique dans le sous-sol ont débuté il y a environ 25 ans. Ces variations de température peuvent affecter la croissance normale des plantes, l’écoulement des eaux souterraines, la santé des personnes et l’état des voies de transport souterraines, provoquant chaque année des perturbations coûteuses. Les études de Rotta Loria sont les premières à suivre les effets de ce phénomène sur les infrastructures civiles. Elles ont révélé que de graves déformations du sous-sol peuvent entraîner des problèmes d’esthétique et de fonctionnement des bâtiments, ce qui peut nécessiter des réparations coûteuses. Pour l’instant, la sécurité des personnes ne semble pas compromise. “Ce n’est pas comme si un bâtiment allait s’effondrer tout d’un coup. Les structures s’effondrent lentement. Les conséquences pourraient être très graves, mais il faudra beaucoup de temps pour les voir”, explique l’expert.
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Légende image, L’étude de Rotta Loria et de son équipe est la première à étudier en profondeur les effets du changement climatique souterrain sur les bâtiments, qu’elle qualifie de “danger silencieux”. “Il est très probable que le changement climatique dans le sous-sol ait déjà provoqué des fissures que nous n’avons pas associées à ce phénomène parce que nous n’en étions pas conscients”, ajoute-t-il. De nombreux bâtiments, même modernes, n’ont pas été conçus pour tolérer les variations de température actuelles. Quoi qu’il en soit, M. Rotta Loria estime que les bâtiments modernes résisteront mieux que les structures plus anciennes, par exemple dans les centres historiques des villes européennes, où subsistent de nombreuses fondations d’origine médiévale. Chaque ville devrait faire l’objet d’une évaluation individuelle et d’études complémentaires, mais dans le cas de l’Amérique latine, Rotta Loria note que “les villes plus denses, situées sur des sols instables et meubles, seront plus sujettes aux dommages causés par le changement climatique souterrain”. Selon les simulations de l’équipe de Rotta Loria, des températures plus élevées pourraient faire gonfler le sol et l’étendre vers le haut d’une douzaine de millimètres. Elles entraîneraient également une contraction du sol et un enfoncement de plusieurs millimètres sous le poids d’un bâtiment, jusqu’à 8 millimètres. Et bien que cela puisse sembler subtil, c’est plus que ce que de nombreux éléments de construction et systèmes de fondation peuvent supporter sans compromettre leurs exigences opérationnelles.
Face à la menace… l’opportunité
Rotta Loria demande que les nouvelles constructions tiennent compte de ce phénomène afin de rendre les structures plus résistantes et d’atténuer les dangers à long terme. Il affirme également qu’il est possible d’installer une isolation thermique dans les bâtiments existants et de minimiser la quantité de chaleur qui pénètre dans le sol. Enfin, il souligne l’opportunité énergétique que représente ce chauffage s’il est correctement exploité. “Il existe des technologies géothermiques qui peuvent collecter la chaleur et la gérer pour chauffer les bâtiments, certainement suffisamment pour couvrir leur demande”, explique le chercheur.
Chicago, un laboratoire vivant
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Légende image, La ville de Chicago, dans l’État américain de l’Illinois, a été utilisée comme modèle pour étudier l’impact du changement climatique souterrain sur le sol et les fondations des bâtiments. L’équipe de la Northwestern University a installé un réseau sans fil de plus de 150 capteurs de température dans un quartier de Chicago. À titre de comparaison, ils ont également enterré des capteurs dans Grant Park, un espace vert éloigné des immeubles et des métros. Les données ont montré que les températures souterraines dans le quartier de Chicago étaient jusqu’à 10 degrés plus élevées que celles de Grant Park. “Nous avons utilisé Chicago comme laboratoire vivant, mais le changement climatique souterrain est commun à toutes les zones urbaines denses du monde”, explique Rotta Loria. Ces études doivent maintenant être reproduites dans d’autres villes du monde afin d’évaluer chaque cas sur la base de ses propres mérites.
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