Επίδραση της κλιματικής αλλαγής στα δομικά υλικά των ιστορικών κατασκευών
Creators: name: Χοΐδης, Πέτρος Χαράλαμπου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: Κλιματική αλλαγή
Ιστορικές κατασκευές
Φθορά δομικών υλικών
Climate change
Historic constructions
Deterioration of building materials

description: Στην εργασία αυτή εξετάζεται η επίδραση που αναμένεται να έχει η κλιματική αλλαγή στη φθορά των δομικών υλικών των ιστορικών κατασκευών. Οι πιθανές μεταβολές που θα υποστεί το κλίμα παγκοσμίως εξαιτίας της ανθρώπινης δραστηριότητας αναμένεται να έχουν ποικίλες επιπτώσεις, μεταξύ των οποίων περιλαμβάνονται και η επικείμενη φθορά των ιστορικών κατασκευών. Στην περίπτωση, λοιπόν, της Ελλάδας που είναι μια χώρα με πλούσια πολιτισμική κληρονομιά είναι επιτακτική η διερεύνηση των επιπτώσεων που αναμένεται να έχει η κλιματική αλλαγή στις ιστορικές κατασκευές και στα μνημεία της. Στο πλαίσιο αυτό, αρχικά, γίνεται μια βιβλιογραφική επισκόπηση σχετικά με το πρόβλημα της κλιματικής αλλαγής, τις αιτίες που το δημιουργούν, τα σενάρια εξέλιξής του, τις επιπτώσεις του σε παγκόσμιο επίπεδο και τα μέτρα προσαρμογής που πρέπει να ληφθούν για την αντιμετώπισή του. Ακόμη, γίνεται ειδική αναφορά στις επιπτώσεις που αναμένεται να έχει η κλιματική αλλαγή στην Ελλάδα. Στη συνέχεια, γίνεται περιγραφή των μηχανισμών μεταφοράς θερμότητας και μάζας στα δομικά υλικά. Ακόμη, καταγράφονται πληροφορίες σχετικά με τις ιδιότητες των δομικών υλικών που συναντώνται κατά κύριο λόγο σε ιστορικές κατασκευές και μνημεία (πέτρα, ξύλο, κεραμικά και κονιάματα) και περιγράφονται οι μηχανισμοί φθοράς τους. Σε επόμενο στάδιο, γίνεται ανάλυση των υφιστάμενων αλλά και των εκτιμώμενων μελλοντικών κλιματικών συνθηκών τεσσάρων ελληνικών πόλεων (Ρόδος, Αθήνα, Θεσσαλονίκη, Φλώρινα) με κριτήριο το διαφορετικό τους κλίμα. Τα κλιματικά δεδομένα που παρουσιάζονται προέρχονται από το λογισμικό Meteonorm, ενώ οι εκτιμήσεις των μελλοντικών κλιματικών συνθήκων αφορούν στα σενάρια εκπομπών Β1, Α1Β και Α2 της Διακυβερνητικής Επιτροπής για την Αλλαγή του Κλίματος (IPCC). Ακόμη, πραγματοποιείται λεπτομερέστερη ανάλυση των επικείμενων μεταβολών των κλιματικών παραμέτρων για το σενάριο Α2, το οποίο είναι το δυσμενέστερο εκ των τριών. Με βάση τα δεδομένα που συγκεντρώθηκαν συνάγεται ότι η θερμοκρασία του αέρα αναμένεται να αυξηθεί σημαντικά στο σύνολο των τεσσάρων πόλεων που εξετάστηκαν και ιδιαίτερα στην Θεσσαλονίκη. Η σχετική υγρασία εκτιμάται ότι θα σημειώσει μεγαλύτερη αύξηση στην πόλη της Φλώρινας, στη συνέχεια της Αθήνας και έπειτα της Θεσσαλονίκης, ενώ στην πόλη της Ρόδου αναμένεται να μειωθεί. Ο μέσος ετήσιος υετός αναμένεται να μειωθεί και στις τέσσερις πόλεις που εξετάστηκαν, όμως στη διάρκεια ορισμένων μηνών του έτους εκτιμάται ότι οι βροχοπτώσεις θα αυξηθούν. Η ένταση των ανέμων που πνέουν στις υπό μελέτη πόλεις αναμένεται να αυξηθεί και ιδιαίτερα στην Αθήνα. Τέλος, ορισμένες παράμετροι όπως η διεύθυνση του ανέμου, η ηλιοφάνεια και η ακτινοβολία (ολική και φωτοσυνθετικά ενεργή) αναμένεται να παρουσιάσουν αμελητέες ή και καθόλου μεταβολές στο μέλλον. Σύμφωνα με τις εκτιμώμενες μεταβολές των κλιματικών παραμέτρων, η συνδυασμένη αύξηση των τιμών της θερμοκρασίας και της σχετικής υγρασίας αναμένεται να επιταχύνει τη δράση των φυσικών και μηχανικών παραγόντων φθοράς, όπως είναι η κρυστάλλωση των αλάτων, καθώς επίσης και όλες τις χημικές αντιδράσεις που αποτελούν φθοροποιό παράγοντα για τα δομικά υλικά, όπως είναι η γυψοποίηση των λίθων. Επίσης, αναμένεται να ευνοήσει τους βιολογικούς παράγοντες φθοράς, όπως είναι η ανάπτυξη μικροοργανισμών και βλάστησης στα δομικά υλικά των μνημείων. Με τους αυξημένης έντασης ανέμους αναμένεται εντατικοποίηση της αιολικής διάβρωσης και επιτάχυνση του ρυθμού εναπόθεσης των αέριων και σωματιδιακών ρύπων. Από την άλλη πλευρά εκτιμάται ότι θα υπάρξουν και ορισμένες θετικές επιδράσεις, όπως η μείωση των φθορών από τον παγετό και του ρυθμού της υγρής εναπόθεσης όξινων ρύπων.
description: In this study the potential impact of the climate change on the deterioration mechanisms of historic building materials is examined. The potential global climate change is expected to affect the deterioration of historic structures. As about Greece, which is a country with great cultural heritage, it is imperative to investigate the effects that climate change is likely to have on its historic buildings and monuments. In this context, in a first place, the problem of the climate change is investigated in terms of its causes, its future evolutionary scenarios, its impacts on a global scale, and the adaptation measures needed in order to mitigate its effects. The way that the climate change is going to affect Greece is investigated, as well. Subsequently, the heat and mass transfer mechanisms in building materials are presented based on the existing literature. Moreover, important information regarding the properties of the building materials found primarily in historic structures and monuments (i.e. stone, wood, ceramics and mortars) and their deterioration mechanisms are presented. Furthermore, the current and the potential future climate conditions of four Greek cities (Rhodes, Athens, Thessaloniki, Florina) that have a different climate are analyzed. The analyzed climatic data were derived from the Meteonorm software, while the estimated future climate conditions were assumed for the Β1, Α1Β and A2 emission scenarios of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). A more detailed analysis of the potential changes of various climatic parameters is conducted for the A2 scenario, which is the worst case scenario among the abovementioned. From the analyzed data it can be concluded that the air temperature is expected to increase significantly in all four cities examined and particularly in Thessaloniki. The relative humidity values are expected to increase mostly in the city of Florina, then Athens and finally Thessaloniki, while they are expected to decrease in the city of Rhodes. The average annual precipitation is expected to decrease in all four cities, however during some months of the year, rainfall is expected to increase. The wind velocity is expected to increase in the examined cities and especially in Athens. Finally, some parameters such as wind direction, sunshine duration and radiation (global horizontal irradiance and photosynthetically active) are expected to show negligible changes in the future. From the changes of the studied climate parameters it is concluded that the combined increase in temperature and relative humidity is expected to accelerate the damage on building materials caused by mechanical factors, such as salt crystallization, as well as all genre of chemical damages, such as the sulfation of calcareous stones and marbles. It is also expected to strengthen the biological deterioration factors, such as the development of microorganisms and vegetation on the building materials of the historic buildings. Increased wind velocity is expected to intensify wind erosion and accelerate the rate of deposition of gaseous and particulate pollutants. On the other hand, it is expected that there will be some positive effects, such as the reduction of frost damage and the decrease in the rate of wet acid deposition.