Dünya şehirlerinde yerin üstü ve zemin "ısı adası etkisi", yer altı ise "yer altı ısı adası etkisi" ile adeta alev alev yanıyor.
Yer altı ısı adası etkisi şehircilikte yeni ve önemli bir konu başlığı. Kentsel altyapının oluşturduğu bu ısı adası etkisi maliyet, risk ve ekonomi sorunları yanında sağlık problemleri de oluşturuyor. Kentsel alanlar yer altı ısı adalarından giderek daha fazla zarar görüyor. Yazımızda bu yeni kavramı sizlere aktarmaya çalışacağız.
Kentsel alanlar ısı adası etkisinden giderek daha fazla zarar görüyor.Türkiye değil ama dünya şehirleri bu çok boyutlu sorunla 40 yılı aşkın süredir yoğun olarak mücadele ediyor. Vergiler, teşvikler ve imar revizyonları ve ilgili şehircilik projeleri sürekli yapılıyor. Kentler ısı adası etkisi ile mücadele ediyor.
Ancak bunun dışında bilinmeyen bir konu var. Peki yer altında toprak ısısında neler oluyor? İşte buna yer altı ısı adası etkisi ismi veriliyor. Bazen kent içinde beklenmedik şekilde binaların duvarlarında çatlaklar olduğunu görüyor musunuz? Bazen çatlayan binaların yıkıldığını, tadilat yapıldığına rastlıyor musunuz? Örneğin altgeçit inşaatlarından sonra çevredeki binaların zemin katlarında oturmalar ve çatlamalar olduğuna rastladınız mı? Bu kentsel yer altı ısı adası etkisinin bir tür etkisi. Yazımızda konuyu detaylı olarak ele alacağız.
İşte yukarıda açıkladığımız olayları yapan kentlerde yer altı altyapı sistemlerinin oluşturduğu başka bir ısı adası daha var. Bu ısı adası etkisi yerin altında toprakta ve kayalarda oluşuyor. Buna yer altı ısı adası etkisi ismi veriliyor ve bu konu az bilinen kentsel ısı adası etkisi konusundan Türkiye için daha da yeni hiç ama hiç bilinmiyor. Doğal olarak dikkate de alınmıyor.
Çevre, halk sağlığı ve ulaşım sorunlarından sorumlu olan yer altı iklim değişikliği Türkiye için çok yeni bir kavram. Sıcaklık değişimlerinin etkisi altında toprak, kaya ve inşaat malzemeleri deforme oluyor. Aşırı deformasyonlar inşaat altyapısının performansını etkiliyor. Metro ve boru hatları gibi kentsel altyapı sistemleri kentlerde yeraltı ısı adalarının oluşmasına neden oluyor ve zemin deformasyonlarının kentsel altyapıyı nasıl etkileyeceği dünya çapında araştırılıyor. Kent altındaki ısı adası etkisi kentsel altyapıyı bozabiliyor, çalışma koşullarını zorlaştırabiliyor, enerji verimsiz yapabiliyor, borularda çatlaklar oluşturup halk sağlığını bozabiliyor, kentlerdeki binaların yapısal taşıyıcı sistemlerini bozup yıkabiliyor.
Yer Altı İklim Değişikliği
ABD’de yapılan araştırmalar, bilim insanlarının “yer altı iklim değişikliği” olarak adlandırdığı yeni bir fenomenin şehirlerin altındaki zemini deforme ettiğini ortaya koyuyor. Bu deformasyon binalarda çökmelere kadar sonuçlar doğuruyor. Yer altı iklim değişikliği büyük oranda insan etkisi ile oluşuyor ve çok boyutlu bir konu. Bu konuya “antropogenic heat sources” veya “insan aktivitesi nedenli ısı kaynakları” neden oluyor.
Kentlerin altındaki ısı adaları çok boyutlu sorunlara neden oluyor. Ekonomi, sağlık, çevre bu sorunların ana başlıklarını oluşturuyor. İnşaat ve altyapı sorunları ile karşılaşılmaması için kentlerin altlarında da oluşan ısı adalarına da odaklanılması gerekiyor. Sıcaklık sensörlerinden oluşan veri ağlarından toplanan bilgilerin kaydedildiği 3D bilgisayar modelleri ile yapılan araştırmalar, insan aktiviteleri sonucunda yer altı ısı dengelerinin değiştiğini, yer altında da ısı adalarının kentlerde oluştuğunu gösteriyor.
İklim değişikliğinin, kentlerde yüzey altı ısı adaları oluşmasına yol açtığı biliniyor. Ancak konunun bununla karıştırılmaması gerekiyor. Burada bahsedilen konu kentlerde oluşan yüzey ısı adası etkisi değil, kentlerde yer altında yaşanan ısı adası etkisi. Kentlerde seçilen ve güneş ışınlarına maruz kalan yapı malzemelerinin oluşturduğu ısı adalarından farklı olarak ve insan aktivitelerinin neden olduğu yer altı ısı adalarının etkisi gelecek dönemde şehircilikte önemli sorun kaynağı olarak karşımıza çıkıyor. Burada bahsettiğimiz derinlik ise yüzeyden eksi 100 metreye kadar olan derinlik.
Bu durum üzerinde iki önemli faktör rol oynuyor. Bunlardan birincisi insan aktivitelerinden kaynaklı yani kentsel altyapının torağa etkisi. Diğeri ise meteorolojik değişimlerden kaynaklanıyor. Ana faktörün, insan aktiviteleri sonucu yer altındaki ısı dengesinde yıllar içinde meydana gelen değişimler olduğu biliniyor.
Binaların ve altyapı sistemlerinin sıcaklığı devamlı bir şekilde yere enjekte ettiği, yer altındaki metro ağlarının, basınçlı boruların, atık su toplama sistemlerinin, yüksek voltajlı enerji kablolarının ve benzer birçok yapının devamlı bir şekilde yüzey altını ısıttığı biliniyor. Dünyanın çeşitli şehirlerinde ortalama zemin sıcaklığının, 100 metre derinliğe kadar, her on yılda 0,1 ila 2,5 santigrat derece arttığı bilgisi bilim adamlarınca paylaşılıyor. Bu durumun, kentte sağlıktan ulaşıma kadar pek çok konuda hayatı zora sokabileceği değerlendiriliyor.
Örnek olarak, yer altı metro veya hafif raylı sistemlerinin aşırı ısınmasının yer altında oluşan ısı adalarının kaynaklarından olduğu değerlendiriliyor. Yine ısınan metro güzergahlarının termal rahatsızlıklara, aşırı su kaybına, hipertansiyona, astıma ve sıcak çarpmasına neden olabileceği düşünülüyor.
Yine benzer bir şekilde yer altı ısı pompalarının kullanımı ile ilgili kanuni bir yaptırım yok. Yani her kişi düzensiz olarak yer altı ısı pompası sistemi ile toprak ısısından binasında yararlanabiliyor. Bu konuda devletlerin bir yaptırımı olamaması kentlerde yer altı ısısını değiştirerek ısı adaları oluşturuyor. Oysa yer altı ısısı kentin tamamını olumsuz etkileyebiliyor.
Toprak, kaya ve yapı malzemelerinin sıcaklık değişimlerine maruz kaldığında bozulduğunu vurgulayan bilim insanları, iklim değişikliği etkisi üzerine çalışmaların bu alanda yetersiz ve eksik olduğunu vurguluyor.
İklim değişikliği etkileriyle oluşan yer altı ısı bozulmalarının kentsel altyapıların ve nihayet binaların günlük fonksiyonlarını ve uzun dönem ayakta kalmalarını şiddetli bir şekilde etkileyebileceği değerlendiriliyor. Örnek olarak altyapı ve üstyapının parçalarında meydana gelebilecek işlevsel ya da estetik olarak sıkıntılar yaratacak çeşitli çatlamalar, yapılarda açısal bozulmalar ve eğilmeler günümüzde de oluşuyor.
Yer Altı Isı Adası Etkisi Ağır Ama Sürekli Artıyor
Her şehrin genel karakteristiğini toprak yapısı, nemi ve ısısı oluşturuyor. Altyapı sistemlerindeki farklılıklar göz önünde bulundurularak, her altyapı ve her bölge için ayrı çalışmalar yapıldığında altyapıların kent arazisinde yer altında olumsuz etkiler yaptığı bir gerçek. Kentler eskiden çok daha az arazi büyüklüğüne sahipti. Şimdilerde kentler dünya arazi kullanımında önemli bir yer tutuyor. Bu %3 dünya alan kullanımına denk geliyor. Tüm dünyadaki alanların %0,65’i ise yapılı alanlar.
İklim değişikliğinin yer altındaki etkisi ile yer altı yapılarında bozulmalar yavaş olsa da sürekli bir şekilde artış şeklinde devam ediyor. Bu konuda ilerleyen dönemde istenmeyen inşaat ve altyapı sorunları ile karşılaşılmaması için bu konunun üzerine yerel yönetimlerce odaklanılması gerekiyor.
Meydana gelen mevcut bozulmaların yer altındaki yapıları doğrudan tehdit etmese de bu yapıların işletme enerji ve güvenlik performanslarını etkileyebileceği değerlendiriliyor. Kısaca Yeraltı iklim değişikliği, dünya üzerinde bu yapılara sahip tüm bölgelerde ve en fazla şehirlerde farklı seviyelerde görülebiliyor.
Özelikle New York gibi eski ve yoğun yapılanmanın olduğu şehirlerin bu durumdan daha şiddetli bir şekilde etkilendiği tahmin ediliyor. NY’de yer altından buhar dağıtımı ile ısı aktaran kentsel sistemleri bulunuyor. Bu sistemlerin yer altındaki toprağı oldukça yüksek oranda ısıttığı biliniyor. İklim değişikliğinin yer altındaki etkisinin sessiz ve bilinmeyen bir tehlike oluşturmasına karşın gelecekte daha sürdürebilir kentlere sahip olunması için belki de bir fırsat olabileceği de değerlendiriliyor. Bu ısı değişikliklerinin bir enerji kaynağı da olabileceği ve bu enerjinin kette kullanılarak kent emisyonlarını düşürebileceği düşünülüyor.
Yapılması Gerekenler İse Biliniyor Ama Yapılmıyor
Kentsel alt yapıların ısı yalıtımlarının doğru ısı yalıtım sistemleri ile güçlendirilmesi ve yenilerinin de doğru olarak yalıtılması gerekiyor. Başka bir fikir olarak jeotermal teknolojiler kullanılarak ısı adası oluşmuş ısısı artmış bölgelerde binaların bodrum katından, araba garajlarından, tünellerden elde edilen ısının, binanın kendi zemin ısıtmasında ya da sıcak su üretiminde kullanılabileceği değerlendiriliyor. Bu gibi çözümlerin hem altyapının zarar görmesinin önüne geçmesi, hem de durumdan bir kazanım elde edilebilmesini sağlayacağı uzmanlarca değerlendiriliyor.
Üç Önemli Konu
İlk olarak yer altındaki iklim değişikliği etkisine en çok katkı sunan yapıların tanımlanması ve bu konuda normların oluşturulması gerekiyor. Bu konuda henüz gelişmiş ülkeler dahil bir yapı veya altyapı normu bulunmuyor.
Bu kentsel altyapılardan hangilerinin, hangi ısı yalıtım sistemleriyle yapılacağı ve güçlendirme müdahalelerine hangi sistemlerin en iyi şekilde cevap vereceği ve enerji verimliliğini artıracağı belirlenmeli. Bu konuda bölgesel araştırmalar yapılmalı. Bu araştırmalar normların hazırlanmasına da katkı sağlamalı.
Kentte bulunan binaları destekleyen ana sistemlerin işlevsel bakımdan artan zemin sıcaklıklarından etkilenip etkilenmediğinin değerlendirilmesi yapılmalı. Gelecekteki yapılacak yapılara bu araştırma sonuçları uygulanmalı.
İşte bu 3 temel konu devletler, yerel yönetimler ve yatırımcıların kentsel yer altı ısı adası etkisi konusunda atacağı adımları belirleyecek.
Türkiye kentlerin ısısını 10 dereceye kadar ısıtan, iklim değişikliğinin etkisiyle artan oranda kent yeşil alanlarını ve ekolojisini tahrip eden, kentlerdeki binaların enerji verimliliğini -%20 oranında olumsuz etkileyebilen, kent ekolojisini yok eden, yeşil alanları kurutan, şehir sellerine kent torağındaki su geçirim oranını düşürerek dolaylı katkı yapan ısı adası etkisine karşı en küçük bir yazılı standart uygulamıyor. Ancak konu en azından akademik seviyede biliniyor. Ancak yer altı ısı adası etkisi konusu Türkiye’de akademik seviyede dahi bilinmiyor. Konunun tüm boyutlarıyla ele alınması dünyadan kopuk ve biraz da bilim dışı bir şehircilik anlayışına sahip Türkiye’de yaklaşık 30 yıl sonrasına kadar sürecektir. Zaman bu konudaki geri kalışımızı da Türkiye'de adım adım bizlere gösterecek.
Kaynak:
Rotta Loria, A.F. The silent impact of underground climate change on civil infrastructure. Commun Eng 2, 44 (2023). https://doi.org/10.1038/s44172-023-00092-1
Prisco, J. (2023, July 17). ‘Underground climate change’ is deforming the ground beneath buildings, study finds. CNN. Retrieved from https://edition.cnn.com/2023/07/17/world/underground-climate-change-deforming-ground-scn/index.html