Onderzoek toont aan dat alle grote steden in de VS zinken: Grondwateronttrekking als belangrijkste oorzaak

Nieuwe studie toont aan dat alle grote steden in de VS zinken

Een nieuwe studie van de 28 meest bevolkte steden in de VS onthult dat alle steden in meer of mindere mate zinken. Dit geldt niet alleen voor steden aan de kust, waar de relatieve zeespiegel een zorg is, maar ook voor veel steden in het binnenland. Bovendien toont de studie aan dat sommige steden op verschillende plekken met verschillende snelheden zinken, of op sommige plaatsen zinken terwijl andere stijgen, wat spanningen kan veroorzaken die invloed hebben op gebouwen en andere infrastructuur.

Volgens de auteurs van de studie is de voortdurende extractie van grondwater de meest voorkomende oorzaak van deze bodembewegingen, hoewel er in sommige gebieden ook andere krachten aan het werk zijn. De studie is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Cities.

“Naarmate steden blijven groeien, zullen we zien dat meer steden uitbreiden naar verzakkende gebieden,” zegt hoofdonderzoeker Leonard Ohenhen, een postdoctoraal onderzoeker aan het Lamont-Doherty Earth Observatory van Columbia Climate School. “In de loop van de tijd kan deze verzakking spanningen op infrastructuur veroorzaken die hun veiligheidslimiet overschrijden.”

Snelle verzakkingen in kustmetropolen zoals Jakarta, Venetië en New Orleans hebben al veel aandacht getrokken, en meerdere recente studies hebben aangetoond dat veel gebieden langs de oostkust van de VS en elders verzakken. Echter, de meeste studies hebben zich gebaseerd op relatief spaarzame gegevens verspreid over brede gebieden.

De nieuwe studie maakt gebruik van recente satellietgegevens om verticale bodembewegingen tot op de millimeter in kaart te brengen in grids van slechts 28 meter (ongeveer 90 voet) vierkant. De auteurs ontdekten dat in 25 van de 28 steden tweederde of meer van hun gebied zakt. In totaal wonen ongeveer 34 miljoen mensen in de getroffen gebieden.

De snelst verzakkende stad is Houston, waar meer dan 40% van het gebied meer dan 5 millimeter (ongeveer 1/5 inch) per jaar zakt, en 12% zakt met een dubbele snelheid.

Sommige lokale gebieden zakken zelfs met 5 centimeter (2 inch) per jaar. Twee andere steden in Texas, Fort Worth en Dallas, volgen niet ver achter. Ook zijn er snelle verzakkingszones in andere gebieden, zoals rond New York’s LaGuardia Airport, en delen van Las Vegas, Washington D.C. en San Francisco.

Naast het meten van veranderingen in de oppervlakte-elevatie analyseerden de onderzoekers de onttrekking van grondwater op het niveau van de counties in de getroffen gebieden. Door dit te correleren met bodembewegingen, kwamen ze tot de conclusie dat de verwijdering van grondwater voor menselijk gebruik verantwoordelijk was voor 80% van de totale verzakking.

Dit gebeurt doorgaans wanneer water wordt onttrokken uit aquifers die zijn samengesteld uit fijne sedimenten; tenzij de aquifer wordt aangevuld, kunnen de poreuze ruimtes die eerder door water werden ingenomen uiteindelijk instorten, wat leidt tot inklinking daaronder en verzakking aan de oppervlakte. In Texas wordt het probleem verergerd door het oppompen van olie en gas, aldus de studie.

De onderzoekers stellen dat de voortdurende bevolkingsgroei en waterverbruik, gecombineerd met door het klimaat veroorzaakte droogtes in sommige gebieden, waarschijnlijk de verzakking in de toekomst zullen verergeren.

In sommige gebieden zijn natuurlijke krachten aan het werk. In het bijzonder maakte het gewicht van de torenhoge ijskap die een groot deel van het binnenland van Noord-Amerika tot ongeveer 20.000 jaar geleden bezette, dat het land langs de randen omhoog bult, vergelijkbaar met wanneer men lucht uit één deel van een ballon naar een ander deel perst.

Zelfs vandaag de dag, met de ijskap die lang verdwenen is, zinken sommige van deze bulten nog steeds met snelheden van 1 tot 3 millimeter per jaar. Aangetaste steden omvatten New York, Indianapolis, Nashville, Philadelphia, Denver, Chicago en Portland.

Zelfs het gewicht van gebouwen kan een tol eisen. Een studie uit 2023 heeft aangetoond dat de meer dan 1 miljoen gebouwen in New York zo hard op de aarde drukken dat ze mogelijk bijdragen aan de voortdurende verzakking van de stad.

Een recentere aparte studie vond dat sommige gebouwen in de omgeving van Miami zinken, deels als gevolg van verstoringen in de ondergrond veroorzaakt door de bouw van nieuwere gebouwen in de buurt.

De nieuwe studie ontdekte dat acht steden (New York, Chicago, Los Angeles, Phoenix, Houston, Philadelphia, San Antonio en Dallas) verantwoordelijk zijn voor meer dan 60% van de mensen die op verzakkende grond wonen. Opmerkelijk is dat deze acht steden sinds 2000 meer dan 90 significante overstromingen hebben meegemaakt, waarschijnlijk deels veroorzaakt door de dalende topografie.

Een andere belangrijke bevinding: sommige steden ervaren differentiële beweging, waarbij aangrenzende gebieden met verschillende snelheden zinken, of zelfs zinken terwijl andere gebieden stijgen; de opwaartse beweging kan mogelijk veroorzaakt worden door een snelle aanvulling van aquifers nabij rivieren of andere waterbronnen. (In sommige gebieden compenseert de opwaartse beweging in feite meer dan de totale verzakking in drie steden: Jacksonville, Fla.; Memphis, Tenn. en San Jose, Calif.)

Differentiële beweging is een probleem omdat, zoals de auteurs opmerken, als een heel stedelijk gebied gelijkmatig omhoog of omlaag beweegt met dezelfde snelheid, dat de kans op spanningen in de funderingen van gebouwen en andere infrastructuur minimaliseert. Maar als structuren worden blootgesteld aan een reeks ongelijke verticale bewegingen, kunnen ze gevaarlijke hellingen ervaren.

“In tegenstelling tot verzakkingsrisico’s die verband houden met overstromingen, waarbij de risico’s zich alleen manifesteren wanneer hoge verzakkingspercentages de landhoogte onder een kritieke drempel verlagen, kan infrastructuurschade door verzakking al optreden bij kleine veranderingen in de bodembeweging,” schrijven de auteurs.

De studie ontdekte dat slechts ongeveer 1% van het totale landoppervlak in de 28 steden zich binnen zones bevindt waar differentiële beweging de gebouwen, wegen, spoorlijnen en andere structuren kan beïnvloeden. Deze gebieden liggen echter vaak in de dichtstbevolkte stedelijke centra en bevatten momenteel zo’n 29.000 gebouwen.

De meest risicovolle steden op dit gebied zijn San Antonio, waar de onderzoekers zeggen dat één op de 45 gebouwen een hoog risico loopt; Austin (1 op 71); Fort Worth (1 op 143) en Memphis (1 op 167).

De gevolgen voor individuele structuren in deze gebieden zijn onduidelijk; hiervoor zou waarschijnlijk een nog gedetailleerdere studie nodig zijn, zegt Ohenhen.

Een eerdere studie van 225 instortingen van gebouwen in de VS tussen 1989 en 2000 vond dat slechts 2% direct te wijten was aan verzakking. Echter, de achterliggende factoren van 30% werden als onbekend aangemerkt, wat suggereert dat verzakking een grotere rol kan hebben gespeeld, aldus de nieuwe studie.

De paper concludeert dat steden deze nieuwe informatie moeten gebruiken om zich te concentreren op oplossingen. Ze stellen dat in veel gebieden overstromingen kunnen worden beperkt door het verhogen van het land, verbeterde afwateringssystemen en groene infrastructuur zoals kunstmatige moerassen om overstromingswater op te vangen.

Steden die gevoelig zijn voor hellingsrisico’s kunnen zich richten op het aanpassen van bestaande structuren, het integreren van bodembewegingen in bouwvoorschriften en het beperken van nieuwe bouwprojecten in de meest bedreigde gebieden.

“In plaats van alleen maar te zeggen dat het een probleem is, kunnen we reageren, aanpakken, mitigeren en ons aanpassen,” zei Ohenhen. “We moeten naar oplossingen bewegen.”