Veränderte Infrastruktur für ein sich änderndes Klima

Während der Klimawandel beginnt, auf den Planeten niederzuschlagen, wird die Infrastruktur unserer Gesellschaft einige ernsthafte Veränderungen durchlaufen müssen. Zur Infrastruktur gehören Dinge wie unsere Transportmittel, die Strom- und Wasserversorgung sowie die Abwasser- und Abfallsysteme. Die Sache mit dem Klimawandel ist jedoch, dass er keinen einzelnen Standort in gleicher Weise beeinflussen wird. Dies bedeutet, dass es viele verschiedene Arten der Bewältigung von Problemen wie Dürre, steigendem Meeresspiegel, Überschwemmungen, Tornados, extremer Hitze oder Kälte und Stürmen geben wird.

In diesem Artikel werde ich einen allgemeinen Überblick über verschiedene Strategien für unsere zukünftige klimaresistente Infrastruktur geben. Denken Sie jedoch daran, dass jeder einzelne Ort seine eigenen standortspezifischen Studien durchführen muss, um die besten Lösungen für seine Bedürfnisse zu finden.

Transportwesen

Straßen. Sie sind teuer in der Instandhaltung, aber mit zusätzlichen Schäden durch Überschwemmungen, Niederschläge, Hitze und Frost wird die Instandhaltung von Straßen viel teurer. Befestigte Straßen, auf denen Niederschläge und Überschwemmungen ein Problem darstellen, werden Schwierigkeiten haben, das zusätzliche Wasser zu bewältigen. Das Problem mit den Materialien, die wir jetzt haben, ist, dass sie im Gegensatz zu natürlichen Landschaften kaum Wasser aufsaugen. Dann haben wir all dieses zusätzliche Wasser, das nicht weiß, wohin es fließen soll und schließlich Straßen und Städte überschwemmt. Der zusätzliche Niederschlag wird auch die Straßenmarkierungen auf befestigten Straßen beschädigen und mehr Erosion auf unbefestigten Straßen verursachen. Das EPA-Berichte dass dieses Problem in den Vereinigten Staaten in der Great Planes-Region besonders dramatisch sein würde und bis 3.5 möglicherweise Reparaturen in Höhe von bis zu 2100 Milliarden US-Dollar erfordern würde.

An Orten, an denen extreme Hitze ein größeres Problem darstellt, führen hohe Temperaturen dazu, dass asphaltierte Straßen häufiger Risse bekommen und mehr Wartung erforderlich ist. Die Bürgersteige nehmen auch mehr Wärme auf und verwandeln Städte in diese superintensiven und gefährlichen Hitzepunkte. Vor diesem Hintergrund können Orte mit höheren Temperaturen beginnen, Formen von „kühle Fahrbahn"

Wenn wir weiterhin so viele Treibhausgase emittieren wie derzeit, prognostiziert die EPA, dass die Anpassungskosten in den USA bis 2100 auf Straßen steigen könnten bis zu 10 Milliarden Dollar. Diese Schätzung beinhaltet auch keine weiteren Schäden durch den Anstieg des Meeresspiegels oder Sturmfluten, so dass sie wahrscheinlich noch höher ausfallen würden. Sie schätzen jedoch, dass wir mit einer stärkeren Regulierung der Treibhausgasemissionen 4.2 bis 7.4 Milliarden US-Dollar dieser Schäden vermeiden könnten.

Brücken und Autobahnen. Diese beiden Formen der Infrastruktur werden in Küstenstädten und Städten mit niedrigem Meeresspiegel die meisten Änderungen benötigen. Wenn Stürme stärker werden, besteht die Gefahr, dass Brücken und Autobahnen anfälliger werden, sowohl durch die Belastung durch zusätzlichen Wind und Wasser als auch durch die allgemeine Alterung.

Speziell bei Brücken ist die größte Gefahr so ​​genanntes scheuern. Dies ist der Fall, wenn sich schnell bewegendes Wasser unter der Brücke Sedimente wegspült, die ihre Fundamente stützen. Da die Gewässer durch mehr Regen und den steigenden Meeresspiegel ständig wachsen, wird der Kolk immer schlimmer. Zwei aktuelle Möglichkeiten, die die EPA vorschlägt, um dieses Problem in Zukunft zu bekämpfen, sind das Hinzufügen von mehr Steinen und Sedimenten zur Stabilisierung von Brückenfundamenten und das Hinzufügen von mehr Beton zur Verstärkung von Brücken im Allgemeinen.

Öffentliche Verkehrsmittel. Betrachten wir als Nächstes öffentliche Verkehrsmittel wie Stadtbusse, U-Bahnen, Züge und U-Bahnen. In der Hoffnung, dass wir unsere COXNUMX-Emissionen reduzieren, werden viel mehr Menschen öffentliche Verkehrsmittel benutzen. Innerhalb der Städte wird es mehr Bus- oder Bahnlinien geben, um sich fortzubewegen, und die Gesamtmenge an Bussen und Zügen wird zunehmen, um Platz für mehr Menschen zu schaffen. Die Zukunft hält jedoch eine Reihe beängstigender Möglichkeiten für den öffentlichen Verkehr bereit, insbesondere durch Überschwemmungen und extreme Hitze.

Unter Überschwemmungen werden Tunnel und unterirdischer Transport für Eisenbahnen leiden. Dies ist sinnvoll, da die Orte, die zuerst überflutet werden, die tiefsten Böden sind. Fügen Sie dann die elektrischen Leitungen hinzu, die Transportmittel wie U-Bahnen und U-Bahnen verwenden, und wir haben eine eindeutige Gefahr für die Öffentlichkeit. Tatsächlich haben wir bereits begonnen, diese Art von Überschwemmungen an Orten wie zu sehen New York City, vom Hurrikan Sandy, und es wird immer schlimmer. Rücklaufrate Zu diesen Bedrohungen gehören Infrastrukturänderungen wie der Bau von erhöhten Lüftungsgittern zur Reduzierung von Regenwasser, der Bau von Schutzvorrichtungen wie Stützmauern und an einigen Orten die Verlagerung eines Teils unserer Transportinfrastruktur in weniger gefährdete Gebiete.

Was extreme Hitze betrifft, waren Sie schon einmal im Sommer während der Hauptverkehrszeit mit öffentlichen Verkehrsmitteln unterwegs? Ich gebe Ihnen einen Hinweis: Es macht keinen Spaß. Selbst wenn es eine Klimaanlage gibt (oft nicht), ist es bei so vielen Menschen, die wie Sardinen zusammengepfercht sind, schwierig, die Temperatur niedrig zu halten. Diese Hitzemenge kann zu vielen realen Gefahren führen, wie z. B. Hitzeerschöpfung für Personen, die mit öffentlichen Verkehrsmitteln fahren. Um dieses Problem zu verringern, muss die Infrastruktur entweder weniger verpackte Bedingungen oder bessere Formen der Klimatisierung aufweisen.

Schließlich ist bekannt, dass extreme Hitze verursacht wird geknickte Schienen, auch bekannt als „Hitzeknicke“, entlang von Bahnstrecken. Diese verlangsamen Züge und erfordern zusätzliche und teurere Reparaturen für den Transport.

Lufttransport. Eines der wichtigsten Dinge, über die man bei Flugreisen nachdenken sollte, ist, dass der gesamte Betrieb relativ wetterabhängig ist. Aus diesem Grund müssen Flugzeuge sowohl gegen starke Hitze als auch gegen schwere Stürme widerstandsfähiger werden. Andere Überlegungen sind die eigentlichen Flugzeuglandebahnen, da viele nahe am Meeresspiegel liegen und anfällig für Überschwemmungen sind. Sturmfluten werden immer mehr Start- und Landebahnen für längere Zeit unbenutzbar machen. Um dieses Problem zu lösen, könnten wir damit beginnen, Start- und Landebahnen auf höheren Strukturen zu erhöhen oder viele unserer großen Flughäfen zu verlegen. 

Seetransport. Häfen und Häfen werden aufgrund des steigenden Meeresspiegels und der zunehmenden Stürme an den Küsten einige zusätzliche Veränderungen erfahren. Einige der Strukturen müssen wahrscheinlich höher angehoben oder stärker befestigt werden, nur um den Anstieg des Meeresspiegels zu tolerieren.

Energie

Klimaanlage und Heizung. Da der Klimawandel die Hitze zu neuen Extremen führt, wird der Bedarf an Klimaanlagen in die Höhe schnellen. Orte auf der ganzen Welt, insbesondere Städte, heizen sich ohne Klimaanlage auf tödliche Temperaturen auf. Laut dem Zentrum für Klima und Energie-Lösungen, „Extreme Hitze ist die tödlichste Naturkatastrophe in den USA und tötet im Durchschnitt mehr Menschen als Hurrikane, Blitze, Tornados, Erdbeben und Überschwemmungen zusammen.“

Leider sinkt unsere Fähigkeit, Energie bereitzustellen, wenn dieser Energiebedarf steigt. Da unsere derzeitigen Methoden der Energieerzeugung eine der Hauptursachen für den vom Menschen verursachten Klimawandel sind, geraten wir in diesen Teufelskreis des Energieverbrauchs. Unsere Hoffnung liegt in der Suche nach saubereren Quellen, um unseren Energiebedarf zu decken.

Dämme. An den meisten Orten besteht die größte Bedrohung für Staudämme in Zukunft in zunehmenden Überschwemmungen und Brüchen durch Stürme. Während ein Mangel an Wasserfluss aufgrund von Dürre mancherorts ein Problem darstellen kann, zeigt eine Studie der Norwegische Universität für Wissenschaft und Technologie zeigten, dass „die Zunahme der Dürredauer und des Defizitvolumens die Stromerzeugung oder den Stauseebetrieb nicht beeinträchtigen würden“.

Andererseits zeigte die Studie auch, dass mit zunehmenden Stürmen „die gesamte hydrologische Ausfallwahrscheinlichkeit [eines] Staudamms im zukünftigen Klima steigen wird“. Dies geschieht, wenn Dämme durch Wasser überlastet werden und entweder überlaufen oder brechen.

Außerdem in einem Vortrag über die 4. Oktober Erörterung des Anstiegs des Meeresspiegels, Rechtsprofessor William und Mary, Elisabeth Andreas, zeigt, dass diese Effekte bereits stattfinden. Um sie zu zitieren, als „der Hurrikan Floyd [Tidewater, VA] im September 1999 traf, wurden 13 Dämme durchbrochen und viele weitere beschädigt, und infolgedessen wurde das Sicherheitsgesetz für Staudämme von Virginia geändert.“ Daher müssen wir mit zunehmenden Stürmen viel mehr in die Dammsicherheitsinfrastruktur stecken.

Grüne Energie. Ein großes Thema, wenn es um Klimawandel und Energie geht, ist unsere Nutzung fossiler Brennstoffe. Solange wir weiterhin fossile Brennstoffe verbrennen, werden wir den Klimawandel weiter verschlimmern.

Vor diesem Hintergrund werden saubere, nachhaltige Energiequellen unverzichtbar. Dazu gehört die Verwendung Wind, Solar- und Geothermie Quellen sowie neue Konzepte, um die Energiegewinnung effizienter und zugänglicher zu machen, wie z SolarBotanischer grüner Baum der sowohl Wind- als auch Sonnenenergie erntet.

Hoch- und Tiefbau

Bauvorschriften. Änderungen des Klimas und des Meeresspiegels werden uns zu besser angepassten Gebäuden zwingen. Ob wir diese notwendigen Verbesserungen als Prävention oder als Reaktion bekommen, ist fraglich, aber es wird irgendwann passieren müssen. 

An Orten, an denen Überschwemmungen ein Problem darstellen, werden mehr Anforderungen an eine erhöhte Infrastruktur und eine hochwassertolerante Festigkeit gestellt. Dazu gehören künftige Neubauten sowie die Instandhaltung unserer derzeitigen Gebäude, um sicherzustellen, dass beide hochwasserbeständig sind. Überschwemmungen sind eine davon die teuersten Katastrophen nach Erdbeben, daher ist es von entscheidender Bedeutung, sicherzustellen, dass Gebäude starke Fundamente haben und über die Hochwasserlinie angehoben werden. Tatsächlich kann die Zunahme von Überschwemmungen einige Orte für den Bau vollständig sperren. 

An Orten mit Wassermangel müssen Gebäude viel wassereffizienter werden. Dies bedeutet Änderungen wie Toiletten, Duschen und Wasserhähne mit geringem Durchfluss. In bestimmten Bereichen müssen wir uns vielleicht sogar von Bädern verabschieden. Ich weiss. Das ärgert mich auch.

Darüber hinaus benötigen Gebäude eine bessere Isolierung und Architektur, um eine effiziente Heizung und Kühlung zu fördern. Wie bereits erwähnt, wird die Klimatisierung an vielen Orten immer wichtiger, daher wird es eine große Hilfe sein, sicherzustellen, dass die Gebäude dazu beitragen, einen Teil dieser Nachfrage zu lindern.

Endlich soll eine Innovation in die Städte kommen Gründächer. Dies bedeutet, Gärten, Gras oder irgendeine Form von Pflanzen auf den Dächern von Gebäuden zu haben. Sie fragen sich vielleicht, was der Sinn von Dachgärten ist, und sind überrascht zu wissen, dass sie tatsächlich enorme Vorteile haben, darunter Wärme- und Schallisolierung, Regenabsorption, Verbesserung der Luftqualität, Reduzierung von „Wärmeinseln“, Steigerung der Artenvielfalt und einfach ganz allgemein hübsch. Diese grünen Dächer verbessern das innerstädtische Umfeld so sehr, dass Städte entweder sie oder Solarmodule für jedes neue Gebäude benötigen werden. San Francisco hat es bereits getan hab's gemacht!

Strände und Küsten. Küstenbau wird immer unpraktischer. Obwohl jeder eine Immobilie am Meer liebt, werden diese Orte bei steigendem Meeresspiegel leider die ersten sein, die unter Wasser stehen. Vielleicht wäre das einzig Positive daran für Leute, die etwas landeinwärts liegen, weil sie vielleicht bald viel näher am Strand sind. Aber wirklich, der Bau in Meeresnähe muss aufhören, denn keines dieser Gebäude wird bei zunehmenden Stürmen und steigenden Gezeiten nachhaltig sein.

Ufermauern. Wenn es um Seawalls geht, werden sie bei unserem Versuch, mit dem Klimawandel fertig zu werden, weiter verbreitet und überstrapaziert. Ein Artikel aus Scientific American prognostiziert, dass „jedes Land weltweit innerhalb von 90 Jahren Mauern bauen wird, um sich gegen den Meeresspiegelanstieg zu verteidigen, weil die Kosten für Überschwemmungen höher sein werden als die Kosten für Schutzprojekte.“ Nun, was ich nicht wusste, bevor ich einige zusätzliche Nachforschungen anstellte, ist, dass diese Form der Verhinderung von steigenden Gezeiten eine Menge bewirkt Schäden an der Küstenumgebung. Sie neigen dazu, die Küstenerosion zu verschlimmern und die natürlichen Bewältigungsformen der Küste durcheinander zu bringen.

Eine Alternative, die wir möglicherweise an Küsten sehen, ist etwas namens „Lebendige Küsten“. Diese sind „naturnahe Bauwerke“, wie Sümpfe, Sanddünen, Mangroven oder Korallenriffe, die alle die gleichen Aufgaben wie Ufermauern erfüllen, aber auch Seevögeln und anderen Lebewesen einen Lebensraum bieten. Mit etwas Glück bei den Bauvorschriften können diese grünen Versionen von Ufermauern zu einem führenden Schutzfaktor werden, insbesondere in geschützten Küstengebieten wie Flusssystemen, der Chesapeake Bay und den Great Lakes.

Wasserkanäle und grüne Infrastruktur

Da ich in Kalifornien aufgewachsen bin, war Dürre schon immer ein ständiges Gesprächsthema. Leider ist dies ein Problem, das mit dem Klimawandel nicht besser wird. Eine Lösung, die immer wieder in die Debatte geworfen wird, ist eine Infrastruktur, die Wasser von anderen Orten überträgt, z Seattle oder Alaska. Doch bei genauerem Hinsehen zeigt sich, dass dies nicht praktikabel ist. Stattdessen wird eine andere Form der wassersparenden Infrastruktur als „grüne Infrastruktur“ bezeichnet. Das bedeutet, dass Strukturen wie Regentonnen verwendet werden, um im Wesentlichen Regenwasser zu sammeln und es für Dinge wie Toilettenspülungen und die Bewässerung von Gärten oder der Landwirtschaft zu verwenden. Durch den Einsatz dieser Techniken schätzte eine Studie, dass Kalifornien sparen könnte 4.5 Billionen Gallonen Wasser.

Ein weiterer Aspekt der grünen Infrastruktur ist die Wiederauffüllung des Grundwassers durch mehr Stadtgebiete, die Wasser aufnehmen. Dazu gehören durchlässigere Bürgersteige, Regenwassergärten, die speziell dafür ausgelegt sind, zusätzliches Wasser aufzunehmen, und einfach mehr Pflanzenflächen in der Stadt, damit Regenwasser in das Grundwasser eindringen kann. Die zuvor erwähnte Analyse schätzte, dass der Wert dieser Grundwasserneubildung in bestimmten Gebieten sein würde über $ 50 Millionen.

Abwasser und Abfall

Abwasser. Das beste Thema habe ich mir natürlich zum Schluss aufgehoben. Die größte Veränderung der Abwasserinfrastruktur als Folge des Klimawandels wird Kläranlagen effektiver und das gesamte System hochwassertoleranter machen. An Orten mit Überschwemmungen besteht derzeit das Problem darin, dass die Kanalisation nicht darauf ausgelegt ist, viel Wasser aufzunehmen. Dies bedeutet, dass bei einer Überschwemmung entweder Abwasser direkt in nahe gelegene Bäche oder Flüsse geleitet wird oder Hochwasser in Abwasserrohre eindringt und wir etwas namens „sanitärer Abwasserüberlauf.“ Der Name ist selbsterklärend, aber es ist im Grunde genommen, wenn Abwasserkanäle überlaufen und konzentrierte, rohe Abwässer in die Umgebung verteilen. Sie können sich wahrscheinlich die Probleme dahinter vorstellen. Wenn nicht, denken Sie an eine Menge Wasserverschmutzung und daraus resultierende Krankheiten. Zukünftige Infrastrukturen müssen neue Wege finden, um mit Überschwemmungen umzugehen, und ihre Wartung genauer im Auge behalten.

Andererseits gibt es an Orten mit Dürre verschiedene andere Konzepte in Bezug auf das Abwassersystem. Man verwendet insgesamt weniger Wasser im System, um dieses zusätzliche Wasser für andere Zwecke zu verwenden. Dann müssen wir uns jedoch Gedanken über die Abwasserkonzentration machen, wie wir sie erfolgreich behandeln können und wie schädlich diese konzentrierten Abwässer für die Infrastruktur sein werden. Ein weiteres Konzept, mit dem wir anfangen könnten zu spielen, ist die Wiederverwendung von Wasser nach der Behandlung, wodurch die Qualität dieses gefilterten Wassers noch wichtiger wird.

Regenwasser. Ich habe bereits eine anständige Menge über die Probleme hinter Regenwasser und Überschwemmungen gesprochen, also werde ich versuchen, mich nicht zu oft zu wiederholen. In einem Vortrag über „Wiederherstellung der Chesapeake Bay bis 2025: Sind wir auf dem richtigen Weg?“, der leitende Anwalt der Chesapeake Bay Foundation, Peggy Sanner, sprach das Problem der Abflussverschmutzung durch Regenwasser an und sagte, dass dies „einer der größten Verschmutzungssektoren“ sei. Sanner erklärt, dass eine große Lösung für die Verschmutzung durch Regenwasser damit einhergeht, wie wir Überschwemmungen verringern können; das heißt, mehr Land zu haben, das Wasser aufnehmen kann. Sie sagt: „Sobald es in den Boden eingedrungen ist, verlangsamt sich dieser Abfluss, kühlt ab, reinigt sich und gelangt dann oft durch das Grundwasser in die Wasserstraße.“ Sie räumt jedoch ein, dass der Aufbau dieser neuen Infrastrukturformen meist sehr teuer ist und viel Zeit in Anspruch nimmt. Das heißt, wenn wir Glück haben, sehen wir vielleicht in den nächsten 15 bis 25 Jahren mehr davon.

Abfall. Schließlich haben wir Ihren allgemeinen Abfall. Die größte Veränderung bei diesem Teil der Gesellschaft wird hoffentlich darin bestehen, ihn zu reduzieren. Wenn wir uns die Statistiken ansehen, verursachen Abfallanlagen wie Deponien, Verbrennungsanlagen, Komposte und sogar Recycling allein bis zu fünf Prozent der Treibhausgasemissionen in den Vereinigten Staaten. Das mag nicht nach viel erscheinen, aber wenn Sie es mit der Art und Weise kombinieren, wie all das Zeug in den Müll kam (Produktion, Transport und Recycling), beläuft es sich auf ungefähr 42 Prozent der US-Treibhausgasemissionen.

Bei so vielen Auswirkungen können wir diese Abfallmenge auf keinen Fall aufrechterhalten, ohne den Klimawandel noch viel schlimmer zu machen. Selbst wenn wir unseren Blick verengen und nur die Auswirkungen auf die Infrastruktur betrachten, scheint es bereits schlimm genug zu sein. Hoffentlich kann die Menschheit durch die Einführung einer Vielzahl der oben genannten Lösungen und Praktiken beginnen, eine andere Art von Wirkung zu erzielen: eine zum Besseren.