Měnící se infrastruktura pro měnící se klima

Vzhledem k tomu, že na planetu začnou bušit klimatické změny, infrastruktura naší společnosti bude muset projít několika vážnými změnami. Infrastruktura zahrnuje věci jako naše způsoby dopravy, zásobování energií a vodou a kanalizační a odpadní systémy. Se změnou klimatu však je, že neovlivní žádnou jednotlivou lokalitu stejným způsobem. To znamená, že bude existovat mnoho různých stylů, jak se vyrovnat s problémy, jako je sucho, stoupající hladina moří, záplavy, tornáda, extrémní horko nebo zima a bouře.

V tomto článku podám obecný přehled různých strategií pro naši budoucí infrastrukturu odolnou vůči klimatu. Mějte však na paměti, že každé jednotlivé místo bude muset provést své vlastní studie specifické pro dané místo, aby našlo nejlepší řešení pro své potřeby.

Doprava

Silnice. Jejich údržba tak, jak jsou, je nákladná, ale s přidanými škodami způsobenými povodněmi, srážkami, horkem a mrazem bude údržba silnic mnohem dražší. Zpevněné cesty, kde jsou problémem srážky a záplavy, budou mít problém zvládnout veškerou přebytečnou vodu. Problémem s materiály, které nyní máme, je, že na rozdíl od přírodních krajin téměř vůbec nenasáknou vodu. Pak tu máme všechnu tu vodu navíc, která neví, kam jít, nakonec zaplaví ulice a města. Přidané srážky také poškodí dopravní značení na zpevněných cestách a způsobí větší erozi na nezpevněných cestách. The Informuje o tom agentura EPA že tento problém by byl obzvláště dramatický ve Spojených státech v oblasti Great Planes a potenciálně by si do roku 3.5 vyžádal až 2100 miliardy dolarů na opravy.

V místech, kde jsou extrémní vedra větší obavy, způsobí vysoké teploty častější praskání zpevněných vozovek a vyžadujících větší údržbu. Dlažby také pohlcují více tepla a přeměňují města na tato super intenzivní a nebezpečná tepelná místa. S ohledem na to mohou místa s vyššími teplotami začít používat formy „chladný chodník. "

Pokud budeme i nadále vypouštět tolik skleníkových plynů jako v současnosti, EPA předpokládá, že do roku 2100 mohou náklady na přizpůsobení v USA na silnicích vzrůst až až 10 miliard dolarů. Tento odhad také nezahrnuje další škody způsobené zvýšením hladiny moře nebo bouřkovými záplavami, takže by pravděpodobně byly ještě vyšší. S větší regulací emisí skleníkových plynů však odhadují, že bychom se těmto škodám mohli vyhnout 4.2 – 7.4 miliard USD.

Mosty a dálnice. Tyto dvě formy infrastruktury budou nejvíce potřebovat změnu v pobřežních městech a městech s nízkou hladinou moře. Jak se bouře stávají intenzivnějšími, mosty a dálnice jsou vystaveny riziku, že se stanou zranitelnějšími jak stresem, který na ně působí zvýšený vítr a voda, tak celkovým stárnutím.

Konkrétně u mostů je největším nebezpečím něco, co se nazývá čistit. To je, když rychle se pohybující voda pod mostem vyplavuje sediment, který podpírá jeho základy. S vodními plochami, které neustále rostou v důsledku dalšího deště a stoupající hladiny moří, se bude praní stále zhoršovat. Dva současné způsoby, které EPA navrhuje, aby pomohly v boji proti tomuto problému v budoucnu, jsou přidání více hornin a sedimentu ke stabilizaci základů mostů a přidání více betonu k posílení mostů obecně.

Veřejná doprava. Dále se podívejme na veřejnou dopravu, jako jsou městské autobusy, metro, vlaky a metro. S nadějí, že snížíme naše uhlíkové emise, bude mnohem více lidí jezdit veřejnou dopravou. V rámci měst bude existovat větší množství autobusových nebo železničních tras, které se budou pohybovat, a celkový počet autobusů a vlaků se zvýší, aby se uvolnilo místo pro větší počet lidí. Budoucnost však nabízí řadu děsivých možností pro veřejnou dopravu, konkrétně před záplavami a extrémními horky.

Se záplavami budou trpět tunely a podzemní doprava pro železnice. To dává smysl, protože místa, která se zaplaví jako první, jsou nejnižší místa. Pak přidejte elektrické vedení, které používají způsoby dopravy, jako je metro a metro, a máme jasné veřejné nebezpečí. Ve skutečnosti jsme již začali pozorovat tento typ záplav na místech, jako je New York City, z hurikánu Sandy, a je to jen horší. Odpovědi K těmto hrozbám patří změny v infrastruktuře, jako je výstavba vyvýšených ventilačních mřížek pro snížení dešťové vody, budování ochranných prvků, jako jsou opěrné zdi, a na některých místech přemístění části naší dopravní infrastruktury do méně zranitelných oblastí.

Co se týče extrémních veder, jeli jste někdy městskou hromadnou dopravou během dopravní špičky v létě? Dám vám nápovědu: není to legrace. I když je klimatizace (často ne), s tolika lidmi nacpanými jako sardinky je těžké udržet teplotu. Toto množství tepla může vést k mnoha skutečným nebezpečím, jako je vyčerpání z horka pro lidi cestující veřejnou dopravou. Aby se tento problém zmírnil, infrastruktura bude muset mít buď méně nabité podmínky, nebo lepší formy klimatizace.

A konečně, je známo, že způsobuje extrémní horko vyboulené kolejnice, také známé jako „heat kinks“, podél železničních tratí. Ty jednak zpomalují vlaky a jednak vyžadují dodatečné a nákladnější opravy pro dopravu.

Letecká doprava. Jedna z největších věcí, na kterou je třeba myslet, pokud jde o cestování letadlem, je, že celá operace je relativně závislá na počasí. Letadla se kvůli tomu budou muset stát odolnějšími jak vůči intenzivnímu horku, tak i silným bouřím. Dalšími úvahami jsou skutečné dráhy letadel, protože mnohé z nich jsou blízko hladiny moře a jsou náchylné k záplavám. Bouřkové vlny způsobí, že čím dál tím více vzletových a přistávacích drah bude na delší dobu nedostupné. Abychom to vyřešili, můžeme začít buď zvyšovat přistávací dráhy na vyšších konstrukcích, nebo přemístit mnoho našich velkých letišť. 

Námořní doprava. Přístavy a přístavy také zaznamenají některé další změny kvůli stoupajícímu moři a zvýšeným bouřím na pobřežích. Některé stavby budou pravděpodobně muset být zvýšeny výše nebo více opevněny, aby tolerovaly vzestup hladiny moře.

Energie

Klimatizace a topení. Vzhledem k tomu, že změna klimatu přivádí teplo do nových extrémů, potřeba klimatizace raketově poroste. Místa po celém světě, zejména města, se bez klimatizace vyhřívají na smrtící teploty. Podle Centrum pro oblasti klimatu a energetiky Solutions„Extrémní horko je nejsmrtelnější přírodní katastrofou v USA, která zabíjí v průměru více lidí než hurikány, blesky, tornáda, zemětřesení a záplavy dohromady.“

Bohužel, jak tato poptávka po energii stoupá, naše schopnost poskytovat energii klesá. Vzhledem k tomu, že naše současné způsoby výroby energie jsou jedním z hlavních zdrojů změny klimatu způsobené člověkem, uvízli jsme v tomto začarovaném kruhu využívání energie. Naší nadějí je hledání čistších zdrojů, které by pokryly více našich energetických požadavků.

Přehrady. Na většině míst jsou největší hrozbou pro přehrady v budoucnu zvýšené záplavy a protržení v důsledku bouří. Zatímco nedostatek průtoku vody ze sucha může být na některých místech problém, studie z Norská univerzita vědy a techniky ukázaly, že „nárůst délky sucha a deficitního objemu [nebude] mít vliv na výrobu energie ani na provoz nádrže“.

Na druhou stranu studie také ukázala, že se zvýšenými bouřemi se „v budoucím klimatu zvýší celková pravděpodobnost hydrologického selhání [přehrady]“. K tomu dochází, když se přehrady přetíží vodou a buď se přelijí, nebo se protrhnou.

Navíc na přednášce o 4. října diskutovali o vzestupu hladiny moří, profesor práva William a Mary, Elizabeth Andrewsová, ukazuje, že tyto efekty již probíhají. Abychom ji citovali, když „hurikán Floyd zasáhl [Tidewater, VA] v září 1999, bylo protrženo 13 přehrad a mnoho dalších bylo poškozeno, a v důsledku toho byl novelizován zákon o bezpečnosti přehrady ve Virginii. S přibývajícími bouřemi tedy budeme muset dát mnohem více do infrastruktury bezpečnosti přehrad.

Zelená energie. Velkým problémem, když mluvíme o změně klimatu a energetice, je naše využívání fosilních paliv. Dokud budeme spalovat fosilní paliva, budeme stále zhoršovat změnu klimatu.

S ohledem na tuto skutečnost se čisté a udržitelné zdroje energie stanou nezbytnými. Ty budou zahrnovat použití vítr, sluneční, a geotermální zdrojů a také nových koncepcí, které umožní efektivnější a dostupnější zachycování energie, jako je např SolarBotanic Green Tree která sbírá jak větrnou, tak sluneční energii.

Konstrukce

Stavební předpisy. Změny klimatu a hladiny moře nás přinutí mít lépe přizpůsobené budovy. Zda se nám těchto nezbytných zlepšení jako prevence nebo reakce dostane nebo ne, je sporné, ale nakonec k tomu bude muset dojít. 

V místech, kde se jedná o záplavy, budou kladeny větší požadavky na zvýšenou infrastrukturu a pevnost odolnou vůči povodním. To bude zahrnovat jakoukoli novou výstavbu v budoucnu, stejně jako údržbu našich současných budov, abychom se ujistili, že jsou obě odolné proti povodním. Jednou z nich jsou povodně nejdražší katastrofy po zemětřesení, takže je velmi důležité zajistit, aby budovy měly pevné základy a byly zvednuty nad záplavovou linii. Nárůst záplav může ve skutečnosti na některých místech zcela znemožnit výstavbu. 

Pokud jde o místa s nedostatkem vody, budovy budou muset být mnohem efektivnější s vodou. To znamená změny, jako jsou nízkoprůtokové toalety, sprchy a vodovodní baterie. V určitých oblastech se možná budeme muset s koupelemi dokonce rozloučit. Vím. Tohle mě taky rozčiluje.

Budovy budou navíc potřebovat lepší izolaci a architekturu, aby se podpořilo účinné vytápění a chlazení. Jak již bylo zmíněno dříve, klimatizace se na mnoha místech stává mnohem potřebnější, takže zajistit, aby budovy pomohly zmírnit část této poptávky, bude obrovskou pomocí.

Konečně, inovace začínají přicházet do měst zelené střechy. To znamená mít zahrady, trávu nebo nějakou formu rostlin na střechách budov. Možná se ptáte, jaký je smysl střešních zahrad, a budete překvapeni, že ve skutečnosti mají obrovské výhody, včetně tepelné a zvukové izolace, pohlcování deště, zlepšení kvality vzduchu, snížení „tepelných ostrovů“, zvýšení biodiverzity a obecně toho, že jsou hezké. Tyto zelené střechy zlepšují prostředí uvnitř města natolik, že města začnou vyžadovat buď je, nebo solární panely pro každou novou budovu. San Francisco už ano udělal to!

Pláže a pobřeží. Pobřežní stavba je stále méně praktická. Přestože každý miluje přímořskou nemovitost, se stoupající hladinou moří tyto lokality bohužel jako první skončí pod vodou. Snad jediná pozitivní věc na tom by byla pro lidi trochu více ve vnitrozemí, protože mohou být brzy mnohem blíž k pláži. Stavba v blízkosti oceánu se však skutečně bude muset zastavit, protože žádná z těchto budov nebude udržitelná s rostoucími bouřemi a stoupajícím přílivem.

Hradby. Pokud jde o mořské hradby, budou i nadále běžnější a nadměrně používané v našem pokusu vyrovnat se se změnou klimatu. Článek z Scientific American předpovídá, že „každá země na celém světě bude do 90 let stavět zdi, aby se bránila před stoupajícím mořem, protože náklady na záplavy budou dražší než cena ochranných projektů“. To, co jsem před provedením nějakého dalšího výzkumu nevěděl, je, že tato forma prevence stoupajících přílivů dělá hodně poškození pobřežního prostředí. Mají tendenci zhoršovat pobřežní erozi a narušovat přirozené formy zvládání pobřeží.

Jedna alternativa, kterou můžeme začít vidět na pobřeží, je něco, co se nazývá "živé pobřeží." Tyto jsou „struktury založené na přírodě“, jako jsou bažiny, písečné duny, mangrovy nebo korálové útesy, které dělají všechny stejné věci jako mořské hráze, ale také dávají mořským ptákům a jiným tvorům životní prostor. S trochou štěstí ve stavebních předpisech se tyto zelené verze mořských stěn mohou stát předním ochranným hráčem, zejména v chráněných pobřežních oblastech, jako jsou říční systémy, Chesapeake Bay a Velká jezera.

Vodní kanály a zelená infrastruktura

Vyrostli jsme v Kalifornii a sucho bylo vždy neustálým tématem konverzací. Bohužel je to jeden problém, který se změnou klimatu nezlepšuje. Jedním z řešení, které se neustále vrhá do debaty, je infrastruktura, která převádí vodu z jiných míst, jako např Seattle nebo Aljaška. Bližší pohled však ukazuje, že to není praktické. Místo toho je jiná forma infrastruktury pro úsporu vody něco, co se nazývá „zelená infrastruktura“. To znamená použití konstrukcí, jako jsou dešťové sudy, v podstatě k sklizni dešťové vody a jejímu použití pro věci, jako je splachování záchodů a zalévání zahrad nebo zemědělství. Použitím těchto technik studie odhadla, že by Kalifornie mohla ušetřit 4.5 bilionu galonů vody.

Dalším aspektem zelené infrastruktury je dobíjení podzemní vody tím, že je více městských oblastí, které vodu absorbují. To zahrnuje propustnější chodníky, zahrady s dešťovou vodou speciálně navržené tak, aby nasávaly vodu navíc, a jednoduše větší prostor pro rostliny kolem města, aby se dešťová voda mohla vsáknout do spodní vody. Výše zmíněná analýza odhadovala, že hodnota tohoto doplňování podzemní vody v určitých oblastech bude přes $ 50 milionů.

Kanalizace a odpad

Odpadní vody. To nejlepší téma jsem si samozřejmě nechal na konec. Největší změnou v kanalizační infrastruktuře v důsledku změny klimatu bude zefektivnění čistíren odpadních vod a zvýšení odolnosti celého systému vůči povodním. V místech se záplavami je právě teď problém, že kanalizační systémy nejsou nastaveny tak, aby nasávaly hodně vody. To znamená, že když dojde k povodni, splašky se buď nasměrují přímo do blízkých potoků nebo řek, nebo povodňová voda pronikne do kanalizačního potrubí a dostaneme něco, co se nazývá „přepad sanitární kanalizace.“ Název je samozřejmý, ale v zásadě jde o to, když stoky přetékají a šíří koncentrované surové odpadní vody do okolního prostředí. Asi si dokážete představit problémy za tím. Pokud ne, přemýšlejte o velkém množství kontaminace vody a následné nemoci. Budoucí infrastruktura bude muset najít nové způsoby, jak se vypořádat s přetečením, a pečlivěji sledovat její údržbu.

Na druhou stranu v místech se suchem existuje několik dalších konceptů týkajících se kanalizačního systému. Jedním z nich je použití méně vody v systému úplně, aby se tato voda navíc použila pro jiné potřeby. Pak se však musíme starat o koncentraci odpadních vod, o to, jak je můžeme úspěšně léčit a jak škodlivé budou tyto koncentrované odpadní vody na infrastrukturu. Dalším konceptem, se kterým si můžeme začít hrát, bude opětovné použití vody po úpravě, díky čemuž bude kvalita této filtrované vody ještě důležitější.

Bouřková voda. O problémech s dešťovou vodou a záplavami jsem již mluvil slušně, takže se pokusím příliš neopakovat. Na přednášce o „Obnova Chesapeake Bay do roku 2025: Jsme na cestě?“, hlavní právník nadace Chesapeake Bay Foundation, Peggy Sannerová, nastolil problém znečištění odtokem z dešťové vody s tím, že jde o „jeden z největších sektorů znečištění“. Sanner vysvětluje, že velké řešení znečištění dešťové vody jde ruku v ruce s tím, jak můžeme snížit záplavy; to znamená mít více půdy, která může absorbovat vodu. Říká: "Jakmile je infiltrován do půdy, odtok se zpomalí, ochladí a vyčistí a pak se často dostane do vodního toku podzemní vodou." Připouští však, že zavedení těchto nových forem infrastruktury je obvykle opravdu drahé a trvá dlouho. To znamená, že pokud budeme mít štěstí, možná toho v příštích 15 až 25 letech uvidíme více.

Odpad. Konečně máme váš obecný odpad. Největší změnou této části společnosti bude snad její omezení. Když se podíváme na statistiky, odpadová zařízení, jako jsou skládky, spalovny, komposty a dokonce i samotná recyklace, způsobují ve Spojených státech až pět procent emisí skleníkových plynů. To se nemusí zdát moc, ale když to zkombinujete s tím, jak se všechny ty věci dostaly do koše (výroba, přeprava a recyklace), tak to bude přibližně 42 procent emisí skleníkových plynů v USA.

S tak velkým dopadem neexistuje způsob, jak bychom byli schopni udržet takové množství odpadu, aniž bychom změnu klimatu ještě zhoršili. I když náš pohled zúžíme a podíváme se na samotné dopady na infrastrukturu, už to vypadá dost špatně. Doufejme, že zavedením množství výše uvedených řešení a postupů může lidstvo začít mít jiný druh dopadu: jeden k lepšímu.