Laut einer im letzten Jahr veröffentlichten Studie des US Geological Survey und der Graduate School of Oceanography der University of Rhode Island lässt die Bebauung von New York City die Stadt versinken.

Die Autoren der Studie, die als eine der ersten Untersuchungen gilt, die sich mit den spezifischen Auswirkungen des Gewichts von Gebäuden auf die Bodensenkung, dem Fachbegriff für die Abwärtsbewegung der Erde, befasst, kamen zu dem Ergebnis, dass die von der bebauten Umgebung von New York City ausgehenden Belastungen zu einem Absinken der Stadt um ein bis zwei Millimeter pro Jahr führen.

Das Problem ist besorgniserregend, denn in einer Stadt, in der der Meeresspiegel mehr als doppelt so schnell ansteigt wie die globale Rate, und die durch den Klimawandel anfälliger für stärkere Stürme ist, steigt das Risiko von Überschwemmungen und Schäden weiter. Die Auswirkungen könnten in einer Stadt mit 8,8 Millionen Einwohnern enorm sein.

Eine Million Gebäude

Im Rahmen der Setzungskartierung wurde die Masse der Gebäude in New York City berechnet – alle 1.084.954 Gebäude, die zum Zeitpunkt der Studie in den fünf Stadtbezirken von New York City existierten.

Anhand von Bauvorschriften zur Schätzung der Masse von Gebäuden in jedem der Stadtnetze berechneten die Forscher das Gesamtgewicht auf etwa 762 Milliarden Kilogramm. Diese Zahl wurde dann in ein multiphysikalisches Finite-Elemente-Modell eingegeben, um die Auswirkungen dieser Last auf den Boden zu simulieren.

Der Einfachheit halber wurde in der Studie das Gewicht der New Yorker Straßen und Bürgersteige nicht berücksichtigt. Dies wurde dann mit Satellitendaten verglichen, die die geologische Beschaffenheit der Oberfläche und die beobachteten Senkungsraten zeigen.

Obwohl die Autoren der Studie auch andere Ursachen für Bodensenkungen anerkennen und berücksichtigen, wie z. B. den Schwund des Grundwassers, die Vergletscherung und die Veränderungen der Eis- und Wasserbelastung im 20. Jahrhundert, konzentrieren sie sich in dieser Studie auf die durch Gebäude verursachten lokalen Bodensenkungen.

Obwohl das berechnete kumulierte Gewicht nicht perfekt ist, „gibt es uns eine grobe Vorstellung davon, wie hoch die Konzentration der Gebäude ist“, sagte Tom Parsons in einem von Scientific American veröffentlichten Artikel. Parsons ist Geophysiker bei der U.S. Geological Survey und der Hauptautor der Studie.

Ein Berg über Lower Manhattan

Die Untersuchungen des Teams ergaben Verformungen, die mit der internen Konsolidierung von künstlichen Aufschüttungen und anderen weichen Sedimenten übereinstimmen und möglicherweise durch Gebäudelasten noch verschlimmert werden. Die Untersuchung ergab, dass Lower Manhattan besonders gefährdet ist, ebenso wie Gebiete in Brooklyn und Queens.

Weitere, später im Jahr 2023 von der NASA veröffentlichte Untersuchungen identifizierten spezifische Problembereiche, darunter zwei bemerkenswerte Gebiete mit Bodensenkungen in New York. Die Landebahn 13/31 des Flughafens LaGuardia sinkt mit einer Rate von etwa 3,7 Millimetern pro Jahr ab.

Videos vom letzten September zeigen, wie Passagiere durch zentimeterdickes Wasser laufen, um zu ihren Gates in Terminal A zu gelangen. Dieses Terminal wurde im Zuge der kürzlich abgeschlossenen 8-Milliarden-Dollar-Renovierung des Flughafens weder renoviert noch wurde das Hochwasserrisiko gemindert, was teilweise auf seinen historischen Status zurückzuführen ist.

Leichtere Materialien zur Vermeidung des Absinkens

Die NASA-Studie identifizierte außerdem das Arthur-Ashe-Stadium als ein weiteres Gebäude, das mit einer Geschwindigkeit von etwa 4,6 Millimetern pro Jahr sinkt. Dass das Stadion im Jahr 2016 mit einem ausziehbaren Dach mit großer Spannweite ausgestattet wurde, ist ein Beispiel dafür, wie Ingenieure, Architekten und andere, die an der Gestaltung unserer gebauten Umwelt beteiligt sind, Schritte unternehmen, um das Problem anzugehen.

Für den Anbau des versenkbaren Daches, entwickelten die Ingenieure eine Lösung aus leichtem Gewebe gestützt von nur acht unabhängigen Säulen, die an jeder Ecke des Stadions platziert wurden. Ein Ansatz, der es der Architektur ermöglichte, gute Sichtlinien für die Zuschauer zu erhalten.

Die US Geological Survey Studie ergab, dass lehmhaltige Böden und künstliche Aufschüttungen besonders anfällig für erhebliche Gebäudesetzungen sind, wobei Lehmmodelle das größte Setzungspotenzial aufweisen. Die Setzungskartierung trägt dazu bei, die Gefahr zu quantifizieren und die Bodentypen und -bedingungen zu präzisieren.

Wolkenkratzer sind nicht schuld

Die Studie ergab, dass der kumulative Druck, der durch große Gebäude auf den Boden ausgeübt wird, zu Bodensenkungen beiträgt, und zwar nicht nur durch die Bodenverdichtung, die durch die ursprüngliche Konstruktion verursacht wird, sondern wahrscheinlich auch durch potenzielle sekundäre Setzungen, die durch die fortlaufende und kontinuierliche Verdichtung in tonreichen Schichten verursacht werden.

Die Forschung stellt fest, dass je nach Boden- und Fundamenttyp eine komplexe zeitabhängige Auswirkung der kontinuierlichen Bautätigkeit zu erwarten ist, die eine Kombination aus kurzfristigen primären Setzungen und längerfristigen überlagerten sekundären Setzungen umfasst.

Die Wolkenkratzer der Stadt üben zwar den größten Druck nach unten aus, tragen aber wahrscheinlich nicht so stark zum Absinken der Stadt bei, da die meisten von ihnen im Fels verankert sind.

Sicherung der Nachhaltigkeit von Küstenstädten auf der ganzen Welt

Forschungsarbeiten zum Senkungsniveau der bebauten Umwelt von New York City sind wichtig, da die Küstenstädte der Welt vor einer weiteren Urbanisierung stehen. Die Dichte scheint ein wichtiger Faktor für die Nachhaltigkeit und ein Teil der Gleichung zu sein, um Entwicklungsprojekte finanziell tragfähig zu machen, doch die finanziellen Auswirkungen von Stürmen wie dem Hurrikan Sandy haben in New York schätzungsweise fast 19 Milliarden Dollar Schaden verursacht.

New York City gehört zu den am dichtesten besiedelten Küstengebieten der Welt und könnte wertvolle Lehren für die anderen 43 der 48 bevölkerungsreichsten Küstenstädte der Welt liefern, die schneller sinken als der Meeresspiegel steigt.

In dem Maße, in dem das Wissen und das Verständnis der Senkungsphänomene zunehmen, werden vielleicht auch die Aussichten für neue kreative Strategien zur Abschwächung der Senkungen zusammen mit unseren Küstenstädten wachsen.