در جزایر سد مانند میامی، پدیده‌ای نگران‌کننده در حال وقوع است. از سال ۲۰۱۶، ساخت‌وساز به فرونشست زمین منجر شده و باعث شده است که ۳۵ ساختمان بلندمرتبه، از جمله برج ترامپ ۳، تا هشت سانتی‌متر در زمین فرو بروند.
پژوهشگران دانشگاه هیوستون نقش محوری در شناسایی علت این پدیده داشته‌اند: توسعه شهری فشار عظیمی بر زمین ناپایدار زیر این سازه‌ها وارد می‌کند.
یک مطالعه جدید که در ژورنال علوم زمین و فضا منتشر شده، نرخ‌های نگران‌کننده فرونشست زمین را بین سال‌های ۲۰۱۶ تا ۲۰۲۳ ثبت کرده است. این تحقیق نشان می‌دهد که آسمان‌خراش‌های ساحلی میامی، به‌ویژه ساختمان‌های جدیدتر، در معرض خطر جدی ناپایداری زمین قرار دارند.
در این گزارش آمده است:
“حدود نیمی از ساختمان‌هایی که در حال فرونشست هستند، پس از سال ۲۰۱۴ ساخته شده‌اند، و در اکثر موارد، فرونشست با گذشت زمان کاهش می‌یابد. این همبستگی نشان می‌دهد که این پدیده به فعالیت‌های ساختمانی مرتبط است.”
یافته‌ها نشان می‌دهد که وزن و ارتعاشات ناشی از پروژه‌های عظیم ساختمانی در حال فشار آوردن به زمین متخلخل و ماسه‌ای منطقه هستند که منجر به فرورفتگی تدریجی آن می‌شود.
آسمان‌خراش‌های میامی روی زمینی که در حال فرورفتن است
فرونشست به معنای فرورفتن تدریجی زمین به دلیل عوامل طبیعی یا انسانی است.
در شهرهای ساحلی مانند میامی، این مشکل به‌ویژه نگران‌کننده است زیرا بستر زمین اغلب از رسوبات سست، سنگ آهک و ماسه تشکیل شده است. این مواد می‌توانند تحت وزن ساختمان‌های سنگین متراکم شوند و در طول زمان باعث تغییر سطح زمین شوند.
این فرآیند در همه ساختمان‌ها یکسان نیست. در برخی موارد، فرونشست بلافاصله پس از ساخت‌وساز آغاز شده اما با تثبیت زمین کاهش می‌یابد. در برخی دیگر، فرونشست با نرخ ثابت ادامه دارد و نگرانی‌هایی را درباره پایداری بلندمدت سازه ایجاد می‌کند.
تحقیقات نشان می‌دهد که پس از فشرده شدن زمین به حد معینی، معکوس کردن این فرآیند تقریباً غیرممکن می‌شود.
این مشکل که به‌صورت آهسته اما مداوم ادامه دارد، نگرانی‌های جدی درباره توانایی میامی در حفظ زیرساخت‌های ایمن در برابر فرونشست و افزایش سطح دریا ایجاد کرده است.
فرونشست ناشی از ساخت‌وساز
این پژوهش توسط گروه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه هیوستون و به سرپرستی پروفسور پیترو میلیلو انجام شده است.
این تیم از فناوری InSAR (رادار روزنه ترکیبی تداخلی)، که یک روش سنجش از راه دور ماهواره‌ای است، استفاده کرده‌اند. این فناوری قادر است تغییرات سطحی را در حد ضخامت یک کارت اعتباری تشخیص دهد.
InSAR با مقایسه سیگنال‌های راداری از دو تصویر یک منطقه در زمان‌های مختلف کار می‌کند. حتی کوچک‌ترین تغییرات سطح زمین با این تکنیک قابل مشاهده می‌شوند و آن را به ابزاری ارزشمند برای پایش پایداری زمین تبدیل می‌کند.
تأثیر ساخت‌وسازهای سنگین
میلیلو گفت:
“ما فرونشست زمین را عمدتاً به وزن و ارتعاشات ناشی از ساخت‌وسازهای بلندمرتبه نسبت می‌دهیم.”
“این پدیده که به نام تغییر شکل خزشی (Creep Deformation) شناخته می‌شود، هنگامی رخ می‌دهد که لایه‌های ماسه‌ای موجود در میان زمین متخلخل و آهکی میامی تحت فشار فشرده شده و پایداری سازه‌ای را به خطر می‌اندازند.”
“تحقیقات ما الگوهای مکانی و زمانی فرونشست را تأیید کرد. ما نشان دادیم که تنش‌های ناشی از ساخت‌وساز، فراتر از محدوده ساختمان‌ها گسترش یافته و تا ۳۲۰ متر اطراف را تحت تأثیر قرار می‌دهد.”
این مطالعه با همکاری چندین مؤسسه پیشرو از جمله دانشگاه هیوستون، دانشگاه میامی، مرکز فضایی آلمان، آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL) و دانشگاه هانوفر انجام شده است.
یکی از مشارکت‌کنندگان کلیدی در این پژوهش، امین توکلی‌استهباناتی، دانشجوی کارشناسی ارشد تحت نظارت میلیلو بود.
ده‌ها ساختمان در میامی در حال فرورفتن هستند
این مطالعه بر ساختمان‌های واقع در برخی از پرجمعیت‌ترین مناطق ساحلی میامی، از جمله سانی آیلز بیچ، بل هاربر و سرفساید، متمرکز بود.
محققان دریافتند که ۳۵ ساختمان در این مناطق دچار فرونشست قابل اندازه‌گیری شده‌اند که بسیاری از آن‌ها ساختمان‌های جدیدتر هستند.
در بسیاری از موارد، فرونشست بلافاصله پس از ساخت آغاز شده و به تدریج کاهش یافته است. اما در برخی موارد، این روند با نرخ ثابتی ادامه داشته که ممکن است نشان‌دهنده خطرات مداوم برای یکپارچگی سازه باشد.
خطر گسترش فرونشست
داده‌ها نشان می‌دهد که تأثیر فرونشست محدود به ساختمان‌های منفرد نیست، بلکه فشار ناشی از این سازه‌ها به زمین‌های اطراف نیز منتقل شده و مناطق دورتر را تحت تأثیر قرار داده است.
سانی آیلز بیچ یکی از نگران‌کننده‌ترین الگوهای فرونشست را نشان می‌دهد. تا ۷۰٪ از آسمان‌خراش‌های جدید این منطقه دچار نشست قابل‌توجهی شده‌اند. ساختار ماسه‌ای این منطقه نقش مهمی در این پدیده ایفا می‌کند، زیرا ماسه سست بیشتر مستعد فشرده شدن تحت بار سنگین است.
میلیلو گفت:
“نقش ما به‌عنوان یک شریک اعتبارسنجی، اهمیت فناوری‌های ژئوانفورماتیک را در ارزیابی ریسک‌های شهری برجسته می‌کند. با تأیید این الگوها، ما در حال توسعه ابزارهایی برای برنامه‌ریزی شهری ایمن‌تر، به‌ویژه در مناطق ساحلی حساس از نظر زمین‌شناسی هستیم.”
پیامدهای این پدیده برای توسعه شهری
جزایر سد مانند میامی پیش از این در برابر افزایش سطح دریا، فرسایش ساحلی و شرایط جوی شدید آسیب‌پذیر بودند. حالا کشف اینکه توسعه شهری نیز به فرونشست زمین دامن می‌زند، چالش‌های بیشتری برای برنامه‌ریزان شهری، مهندسان و سیاست‌گذاران ایجاد کرده است.
عواقب بی‌توجهی به فرونشست زمین در میامی
نادیده گرفتن این خطرات می‌تواند پیامدهای شدیدی داشته باشد. در برخی موارد، فرونشست طولانی‌مدت می‌تواند باعث ایجاد ترک در فونداسیون ساختمان‌ها، تضعیف سازه‌های پشتیبان و حتی منجر به فرو‌ریختگی جزئی شود.
این تحقیق اهمیت همکاری‌های علمی در درک بهتر فرونشست ناشی از ساخت‌وساز را نشان می‌دهد.
راهکارهایی برای ساخت‌وساز ایمن‌تر
این مطالعه بحث‌های جدیدی درباره چگونگی ساخت‌وساز ایمن در مناطق مستعد فرونشست ایجاد کرده است. مهندسان، برنامه‌ریزان شهری و سیاست‌گذاران باید با یکدیگر همکاری کنند تا استراتژی‌هایی برای کاهش خطرات فرونشست در میامی و سایر مناطق مشابه تدوین کنند.
میلیلو در پایان گفت:
“این پژوهش قدرت تحول‌آفرین علوم ژئوانفورماتیک را برای کشف خطرات پنهان در زیر سطح زمین نشان می‌دهد. این یک زنگ هشدار برای مهندسان، برنامه‌ریزان و سیاست‌گذاران است تا شهرهای مقاوم‌تری ایجاد کنند.”
