Untergehende Städte bedeuten eine Katastrophe in Zeitlupe für kritische Infrastruktur – Mutter Jones

Diese Geschichte wurde ursprünglich von veröffentlicht Verdrahtet und wird hier als Teil der wiedergegeben Klimaschreibtisch Zusammenarbeit.

Mit seiner Weite Mexiko-Stadt sieht angesichts der vielen Gebäude und Beton vielleicht nicht kitschig aus – ist es aber. Seit die spanischen Konquistadoren den Texcoco-See trockengelegt haben, um Platz für weitere Urbanisierung zu schaffen, verdichtet sich das Land allmählich unter der Last. Es handelt sich um ein Phänomen, das als Senkung bekannt ist, und das Ergebnis ist düster: Mexiko-Stadt sinkt bis zu 20 Zoll pro Jahr, was zu verheerenden Schäden an seiner Infrastruktur führt.

Dazu gehört auch das U-Bahn-System der Stadt, das zweitgrößte in Nordamerika nach dem von New York City. Mithilfe von Satelliten konnten Wissenschaftler nun die Sinkgeschwindigkeit in ganz Mexiko-Stadt genau messen und kartieren, wo Senkungen das Potenzial haben, die Eisenbahnen zu beschädigen. „Wenn man hier in der Stadt ist, gewöhnt man sich daran, dass Gebäude ein wenig geneigt sind“, sagt Darío Solano-Rojas, Fernerkundungswissenschaftler an der Nationalen Autonomen Universität von Mexiko. „Man spürt, wie die Schienen wackeln. In Mexiko-Stadt mit der U-Bahn zu fahren fühlt sich komisch an. Sie wissen nicht, ob es gefährlich ist oder nicht – Sie fühlen als wäre es gefährlich, aber du hast diese Gewissheit nicht.“

In einer aktuellen Studie in der Zeitschrift Wissenschaftliche Berichte, Solano-Rojas machte sich auf die Suche nach Gewissheit. Mithilfe von Radarsatellitendaten haben er und sein Team gemessen, wie sich die Höhe in der gesamten Stadt zwischen 2011 und 2020 verändert hat. Die Bodensenkung ist nicht einheitlich; Die Rate hängt von mehreren Faktoren ab. Die dramatischsten Vorfälle weltweit sind auf die übermäßige Entnahme von Grundwasser zurückzuführen: Wird genügend Flüssigkeit abgepumpt, kollabiert der Boden wie eine leere Wasserflasche. Aus diesem Grund sinkt in Jakarta, Indonesien, jedes Jahr bis zu 10 Zoll. Drüben im kalifornischen San Joaquin Valley ist das Land im vergangenen Jahrhundert um bis zu 28 Fuß abgesunken, weil die Bauern zu viel Grundwasser abgepumpt haben.

Eine ähnliche Entwässerung von Grundwasserleitern findet in Mexiko-Stadt statt, wo die Wasserkrise zunimmt. „Der Untergrund ist wie ein Schwamm: Wir holen das Wasser heraus, und dann verformt er sich, weil er an Volumen verliert“, sagt Solano-Rojas. Wie groß das Volumen ist, hängt vom darunter liegenden Sediment in einem bestimmten Teil der Stadt ab – der alte See hat nicht in jedem Bereich gleichmäßig gleichmäßige Anteile von Ton und Sand geschichtet. „Das führt zu vielen unterschiedlichen Verhaltensweisen an der Oberfläche“, fügt Solano-Rojas hinzu.

Die Senkungsraten variieren in ganz Mexiko-Stadt erheblich, von 20 Zoll pro Jahr bis gar nicht, wenn die Stadt auf festem Vulkangestein gebaut ist. Dies führt zu einer „differenziellen Senkung“, bei der das Land nicht nur von Quadratmeile zu Quadratmeile oder Block zu Block, sondern von Quadratfuß zu Quadratfuß unterschiedlich absinkt. Wenn eine Straße, Eisenbahn oder ein Gebäude an einem Ende anders absinkt als am anderen, wird es destabilisiert.

So erhalten Sie die oben abgebildeten geneigten Straßensperren am Bahnhof Acatitla. Und unten die Verformung der Gleise am Bahnhof Oceanía. Wenn das Land an einer dieser Stellen gleichmäßig absinkt, sinken auch die Gleise und die Straße gleichmäßig ab, und Sie haben möglicherweise kein Problem. „Wir haben festgestellt, dass einige Abschnitte des U-Bahn-Systems schneller vorankommen“, als es vorgesehen war, sagt Solano-Rojas.

Die Studie ergab, dass fast die Hälfte der erhöhten Abschnitte der U-Bahn eine unterschiedliche Senkung aufweist. Dies würde bedeuten, dass sie gewartet werden müssten, bevor das System die typische Schwelle von 50 Jahren erreicht. Ab diesem Zeitpunkt müsste ein Segment saniert oder repariert werden, um den optimalen Betrieb fortzusetzen. Sistema de Transporte Colectivo, Betreiber der U-Bahn von Mexiko-Stadt, gab nach wiederholten Nachfragen keinen Kommentar zu dieser Geschichte ab.

Ein U-Bahn-System ist von Natur aus ein ausgedehntes Liniennetz: Mexiko-Stadt umfasst 140 Meilen Gleise, die unterirdisch in U-Bahnen, oberirdisch, wie Sie oben sehen können, und auf erhöhten Bahnsteigen verlaufen. „Es reicht von Bereichen, die wirklich stabil sind, bis hin zu Bereichen, die um 30 Zentimeter pro Jahr oder sogar fast 40 Zentimeter pro Jahr absinken“, sagt Solano-Rojas. „Das Ziel hier war also herauszufinden, wo der größte Schaden entstehen könnte.“

Dieser Schaden kann verschiedene Formen annehmen. Wenn das Land absinkt, kann es zu Vertiefungen kommen, in denen sich Regenwasser ansammelt, was zu Überschwemmungen entlang der Eisenbahnstrecken führen kann. Das kann das elektrische System beeinträchtigen, das die Züge antreibt, sagt Solano-Rojas.

Und Höhenunterschiede können die Qualität der Schienen erhöhen. Laut Solano-Rojas sind die Züge der Metro für eine maximale Steigung von 3,5 Prozent ausgelegt, aber einige Streckenabschnitte sind aufgrund von Bodensenkungen inzwischen doppelt so hoch. „Züge können sehr leicht entgleisen, wenn sich die Nivellierung der Schienen geringfügig ändert“, sagt Manoochehr Shirzaei, ein Umweltsicherheitsexperte an der Virginia Tech, der sich mit Bodensenkungen befasst, aber an der neuen Studie nicht beteiligt war. „Der Großteil der Infrastruktur hat bestimmte Schwellenwerte; es toleriert ein gewisses Maß an unterschiedlicher Bodensenkung. Aber oft berücksichtigen sie nicht die Rate, die wir beispielsweise in Mexiko-Stadt sehen.“

Solano‐Rojas und seine Kollegen fanden eine Senkung im Bereich einer Überführung in der Nähe des Bahnhofs Olivos, die 2021 einstürzte, als ein U-Bahn-Zug darüber fuhr. „Wir haben einen Teil dieser Analyse vor 2021 durchgeführt und festgestellt, dass es in diesem Gebiet unterschiedliche Verschiebungen gab“, sagt Solano-Rojas. „Wir sagten: ‚Oh ja, es sieht so aus, als könnte hier in Zukunft etwas passieren.‘ Wir denken, dass es kein Zufall ist, dass wir das gefunden haben.“ Solano-Rojas gab mit Bedacht an, dass der potenzielle Beitrag von Bodensenkungen zur Katastrophe einer weiteren Bewertung bedürfe, und offizielle Untersuchungen haben Baufehler angeführt, Bodensenkungen jedoch nicht erwähnt.

Für diese Studie untersuchten die Forscher die oberirdische U-Bahn-Infrastruktur, nicht die U-Bahn-Segmente – im Grunde die Teile des Systems, die sie visuell überprüfen konnten. (Das Foto unten zeigt das unterschiedliche Absinken von Säulen, die eine Überführung stützen.) Aber indem sie den Betreibern des Systems Informationen darüber liefern, wie schnell die Infrastruktur nachlassen könnte, kann ihre Arbeit hoffentlich als Grundlage für Interventionen dienen. Ingenieure können beispielsweise Material unter Eisenbahnschienen anbringen, um verlorene Höhen wiederherzustellen. Die Stärkung der U-Bahn könnte jedoch eine weitaus größere Herausforderung darstellen. „Dafür haben wir keine konkrete Lösung“, sagt Shirzaei. „Wenn das passiert, führt es in den meisten Fällen einfach dazu, dass das Projekt abgebrochen wird und versucht wird, eine neue Spur zu eröffnen.“

Das ist nicht nur das Problem von Mexiko-Stadt. Anfang des Jahres stellten Shirzaei und seine Kollegen fest, dass die Infrastruktur der Ostküste aufgrund langsamerer, aber stetiger Senkung in ernsthaften Schwierigkeiten steckt. Sie errechneten, dass 29.000 Quadratmeilen der Atlantikküste einem Untergang von bis zu 0,08 Zoll pro Jahr ausgesetzt sind, von dem bis zu 14 Millionen Menschen und 6 Millionen Immobilien betroffen sind. Etwa 1.400 Quadratmeilen sinken jährlich um bis zu 0,20 Zoll.

Die Forscher fanden heraus, dass unterschiedliche Bodensenkungen nicht nur die Eisenbahnen bedrohen, sondern auch alle Arten anderer kritischer Infrastrukturen wie Deiche und Flughäfen. Eine Metropole wie New York City hat das zusätzliche Problem, dass das bloße Gewicht auf den Boden drückt, was allein schon zu Bodensenkungen führt. Auch die Bay Area versinkt. An beiden Küsten verschärft die Senkung das Problem des Meeresspiegelanstiegs erheblich: Das Land sinkt, während gleichzeitig das Wasser steigt.

Wo auch immer auf der Welt dies geschieht, müssen die Menschen die übermäßige Entnahme von Grundwasser stoppen, um das Absinken des Grundwassers zu verlangsamen. Neuartige Systeme entlasten bereits die Grundwasserleiter. Es wird beispielsweise immer günstiger, Toilettenwasser in Trinkwasser aufzubereiten. Und immer mehr Städte bauen „Schwamm“-Infrastruktur auf – viele Grünflächen, die es Regenwasser ermöglichen, in den darunter liegenden Grundwasserleiter einzudringen, wodurch das Land quasi wieder aufgebläht wird, um Bodensenkungen zu verhindern. Solche Bemühungen werden immer dringlicher, da der Klimawandel in vielen Teilen der Welt, einschließlich Mexiko-Stadt, Dürren verschärft und die Grundwasserversorgung immer stärker belastet.

Mit zunehmenden Satellitendaten können Städte die Bodensenkungen, die sie nicht sofort vermeiden können, besser in den Griff bekommen. „Ich habe wirklich das Gefühl, dass Regierungen eine Chance haben, diese Art von Studien zu nutzen, um einen strukturierteren Aktionsplan zu erstellen“, sagt Solano-Rojas.