SINTEF: Klimaendringer truer bygg og infrastruktur på Svalbard

Svalbard har blitt betydelig varmere de siste tiårene. Observasjoner bekrefter rekordhøye lufttemperaturer og store nedbørsmengder, og dermed økt risiko for jordskred og erosjon langs kysten. Fremtidige klimascenarioer indikerer fortsatt oppvarming, økte nedbørsmengder og mer ekstremvær.

SINTEF har nettopp ferdigstilt et forskningsprosjekt (FST) om hvordan klimaendringene påvirker bygninger og infrastruktur i Longyearbyen.

Bygd på peler i permafrosten

På Svalbard er det kontinuerlig permafrost, og man bygger på peler fundamentert dypt nede i permafrosten, med selve bygningen "svevende" over bakken for å hindre direkte kontakt mellom den oppvarmede bygningen og bakkeoverflaten.

Klimaendringer kan påvirke fundamentenes bæreevne

Økt lufttemperatur kan føre til oppvarming og svekkelse av permafrostlaget og økning av det såkalte aktive laget, dvs. det laget som fryser om vinteren og tiner om sommeren. Mer intens nedbør, kombinert med økte sommertemperaturer, kan øke risikoen for jord- og steinskred.

I skråninger i Longyearbyen kan man også observere solifluksjon (jordsig), det vil si en langsom, nedsigende bevegelse på noen få centimeter per år av frostfrie jordmasser. Dette skjer typisk i sommerhalvåret og vil kunne påvirke fundamenter i hellende terreng.

- Et viktig spørsmål for FST-prosjektet var å forutsi om eksisterende bebyggelse i hellende terreng i Longyearbyen vil kunne stå imot økt solifluksjon og andre påkjenninger som følger av klimaendringer. Videre blir det viktig å identifisere tiltak for å opprettholde sikkerheten og funksjonaliteten til bygningene, sier forsker og prosjektleder Anatolii Sinitsyn.

Klimamodeller frem til 2050

I 2017-2018 ble det gjennomført grunnundersøkelser og målinger av temperaturutviklingen i permafrosten ved hjelp av termistorstrenger. Basert på målingene, data fra Meteorologisk institutt og lokale forhold, er permafrosttemperaturer for Longyearbyen modellert frem til år 2050. Modellene er brukt til å forutsi stabiliteten til skråninger og pelefundamenter.

Analysene tilsier en økning i det aktive laget, fra ca. 1 meter i dag til opp til eller over 2 meter i år 2050, og en økning i temperaturen i grunnen som korresponderer med forventet lufttemperatur.

Økt skråningsvinkel og tykkere aktivt lag

I en studie ble en representativ skråning med aktivt lag på ca. 1 meter funnet å være stabil, selv når det aktive laget ble opptil til 2 meter tykt på grunn av klimaendringer. Imidlertid trenger vi en nøyaktig estimering av egenskapene til grunnen for en mer detaljert og sikker stabilitetsevaluering.

Case: bolighus på trepeler

Mange bygg i området er fremdeles oppført på trepeler. Et bolighus fundamentert på trepeler i en skråning i Longyearbyen er brukt som casestudie.

Pelenes stabilitet ved ulike tykkelser på det aktive laget er analysert både ut fra dagens situasjon og forventede klimascenarioer.

- Vi antar at de laterale lastene på pelefundamentene skyldes skråningsbevegelse og last overført fra toppen av skråningen gjennom jordtrykk. Denne lasten vil øke med økt solifluksjon og økt tykkelse på det aktive laget som følge av økt temperatur i grunnen, sier Sinitsyn.

Samme trend observeres for de interne kreftene generert i pelefundamentene. Dette er spesielt kritisk for trepeler hvor kapasiteten til fundamentene reduseres gjennom aldring.

Må planlegge for klimaendringer

Prosjektet viser hvor viktig det er å ta klimaendringer med i beregningen når man planlegger ny bebyggelse og infrastruktur. Klimaendringene vil ha stor effekt på hvordan man må fundamentere.

- Områder med skrånende terreng i Longyearbyen bør ikke ekskluderes for planlegging av boligbebyggelse eller annen infrastruktur, men man må velge fundamenteringsløsninger som tåler dagens og fremtidens klima, sier Sinitsyn.