Muuttuva infrastruktuuri muuttuvassa ilmastossa

Kun ilmastonmuutos alkaa jyllää planeetalla, yhteiskuntamme infrastruktuuri joutuu käymään läpi vakavia muutoksia. Infrastruktuuri sisältää esimerkiksi kuljetusmenetelmämme, sähkö- ja vesihuoltomme sekä viemäri- ja jätejärjestelmämme. Ilmastonmuutoksessa on kuitenkin se, että se ei vaikuta mihinkään yksittäiseen paikkaan samalla tavalla. Tämä tarkoittaa, että ongelmia, kuten kuivuutta, merenpinnan nousua, tulvia, pyörremyrskyjä, äärimmäistä lämpöä tai kylmyyttä ja myrskyjä, selviytymiseen tulee olemaan monia erilaisia ​​tyylejä.

Tämän artikkelin aikana annan yleiskatsauksen erilaisista strategioista tulevaisuuden ilmastonkestävälle infrastruktuurillemme. Muista kuitenkin, että jokainen yksittäinen paikka joutuu tekemään omat paikkakohtaiset selvitykset löytääkseen parhaat ratkaisut tarpeisiinsa.

kuljetus

Tiet. Ne ovat kalliita ylläpitää sellaisenaan, mutta tulvien, sateiden, lämmön ja pakkasen aiheuttamien lisävahinkojen vuoksi teiden kunnossapito tulee kalliimmaksi. Päällystetyillä teillä, joilla sateet ja tulvat ovat ongelma, on vaikeuksia käsitellä kaikkea ylimääräistä vettä. Nykyisten materiaalien ongelmana on, että toisin kuin luonnonmaisemat, ne imevät tuskin lainkaan vettä. Sitten meillä on kaikki tämä ylimääräinen vesi, joka ei tiedä minne mennä, ja lopulta tulvii kadut ja kaupungit. Lisääntynyt sade vahingoittaa myös päällystettyjen teiden tiemerkintöjä ja lisää eroosiota päällystämättömillä teillä. The EPA raportoi että tämä ongelma olisi erityisen dramaattinen Yhdysvalloissa Great Planesin alueella ja vaatisi mahdollisesti jopa 3.5 miljardin dollarin korjauksia vuoteen 2100 mennessä.

Paikoissa, joissa äärimmäinen kuumuus on huolestuttavampi, korkeat lämpötilat saavat päällystetyt tiet halkeilemaan useammin ja vaativat enemmän huoltoa. Jalkakäytävät myös imevät enemmän lämpöä ja muuttavat kaupungit erittäin voimakkaiksi ja vaarallisiksi lämpöpisteiksi. Tätä silmällä pitäen paikat, joissa lämpötila on korkeampi, voivat alkaa käyttää muotoja "viileä jalkakäytävä"

Jos jatkamme yhtä paljon kasvihuonekaasupäästöjä kuin tällä hetkellä, EPA ennustaa, että vuoteen 2100 mennessä Yhdysvaltojen teiden sopeutumiskustannukset voivat nousta jopa 10 miljardia dollaria. Tämä arvio ei myöskään sisällä merenpinnan nousun tai myrskytulvien aiheuttamia lisävahinkoja, joten se olisi todennäköisesti vielä suurempi. He arvioivat kuitenkin, että kasvihuonekaasupäästöjä säätelemällä voisimme välttää 4.2–7.4 miljardin dollarin vahingot.

Sillat ja moottoritiet. Nämä kaksi infrastruktuurin muotoa tarvitsevat eniten muutosta rannikko- ja matalan merenpinnan kaupungeissa. Kun myrskyt kovenevat, sillat ja moottoritiet ovat vaarassa tulla haavoittuvammiksi sekä ylimääräisen tuulen ja veden aiheuttaman stressin että yleisen ikääntymisen vuoksi.

Erityisesti siltojen kohdalla suurin vaara on jotain ns pestä. Silloin nopeasti liikkuva vesi sillan alla huuhtoo pois sen perustuksia tukevan sedimentin. Vesistöjen kasvaessa jatkuvasti sateen lisääntyessä ja merenpinnan noustessa, hankaus vain pahenee. Kaksi nykyistä tapaa, joita EPA ehdottaa auttamaan tämän ongelman torjumiseksi tulevaisuudessa, ovat kivien ja sedimentin lisääminen sillan perustusten stabiloimiseksi ja betonin lisääminen siltojen vahvistamiseksi yleensä.

Julkinen liikenne. Tarkastellaan seuraavaksi joukkoliikennettä, kuten kaupunkibusseja, metroja, junia ja metroja. Siinä toivossa, että vähennämme hiilidioksidipäästöjämme, yhä useammat ihmiset käyttävät joukkoliikennettä. Kaupungeissa tulee olemaan enemmän linja-auto- tai junareittejä liikkumiseen, ja linja-autojen ja junien kokonaismäärä kasvaa, jotta tilaa tulee suuremmalle määrälle ihmisiä. Tulevaisuudessa on kuitenkin joukko pelottavia mahdollisuuksia julkiselle liikenteelle, erityisesti tulvien ja äärimmäisen kuumuuden vuoksi.

Tulvien myötä tunnelit ja rautateiden maanalaiset kuljetukset kärsivät. Tämä on järkevää, koska ensin tulvivat paikat ovat alimmat. Lisää sitten sähkölinjat, joita liikennemuodot, kuten metro ja metro, käyttävät, ja meillä on selvä julkinen vaara. Itse asiassa olemme jo alkaneet nähdä tämän tyyppisiä tulvia mm New York City, hurrikaani Sandysta, ja se vain pahenee. Vastaukset Näihin uhkiin kuuluvat infrastruktuurimuutokset, kuten kohotettujen ilmanvaihtoritiöiden rakentaminen hulevesien vähentämiseksi, suojarakenteiden, kuten tukiseinien, rakentaminen ja joissain paikoissa kuljetusinfrastruktuurimme siirtäminen vähemmän haavoittuville alueille.

Mitä tulee äärimmäiseen kuumuuteen, oletko koskaan ollut kaupungin julkisessa liikenteessä kesän ruuhka-aikoina? Annan sinulle vihjeen: se ei ole hauskaa. Vaikka siellä on ilmastointi (usein ei ole), niin paljon ihmisiä on pakattuna kuin sardiinit, lämpötilaa on vaikea pitää alhaalla. Tämä lämpömäärä voi johtaa moniin todellisiin vaaroihin, kuten joukkoliikenteessä ajavien ihmisten kuumuuteen. Tämän ongelman vähentämiseksi infrastruktuurissa on joko oltava vähemmän täytettyjä olosuhteita tai parempia ilmastointimuotoja.

Lopuksi äärimmäisen kuumuuden tiedetään aiheuttavan soljetut kiskot, joka tunnetaan myös nimellä "lämpökierteet", rautateiden varrella. Nämä molemmat hidastavat junia ja vaativat ylimääräisiä ja kalliimpia korjauksia kuljetuksia varten.

Lentoliikenne. Yksi suurimmista asioista, joita lentomatkustamiseen tulee ajatella, on se, että koko toiminta on suhteellisen riippuvainen säästä. Tästä johtuen lentokoneiden tulee kestää paremmin sekä kovaa lämpöä että ankaria myrskyjä. Muita huomioita ovat lentokoneiden todelliset kiitotiet, koska monet ovat lähellä merenpintaa ja alttiita tulville. Myrskytulokset tekevät yhä useammat kiitotiet poissa käytöstä pidempään. Tämän ratkaisemiseksi saatamme alkaa joko nostaa kiitotietä korkeampiin rakenteisiin tai siirtää monia suuria lentoasemiamme. 

Merikuljetukset. Satamat ja satamat tulevat myös näkemään lisämuutoksia meren nousun ja rannikoiden lisääntyneiden myrskyjen vuoksi. Joitakin rakenteita on todennäköisesti nostettava korkeammalle tai linnoitettu enemmän vain merenpinnan nousun sietämiseksi.

energia

Ilmastointi ja lämmitys. Kun ilmastonmuutos vie lämmön uusiin äärimmäisyyksiin, ilmastoinnin tarve kasvaa pilviin. Paikat ympäri maailmaa, erityisesti kaupungit, kuumenevat tappavaan lämpötilaan ilman ilmastointia. Mukaan Center for Climate and Energy Solutions"Äärimmäinen kuumuus on tappavin luonnonkatastrofi Yhdysvalloissa, ja se tappaa keskimäärin enemmän ihmisiä kuin hurrikaanit, salamat, tornadot, maanjäristykset ja tulvat yhteensä."

Valitettavasti, kun tämä energian kysyntä kasvaa, kykymme tuottaa energiaa heikkenee. Koska nykyiset energiantuotantomenetelmämme ovat yksi ihmisen aiheuttaman ilmastonmuutoksen tärkeimmistä lähteistä, olemme juuttumassa tähän energiankäytön noidankehän. Toivomme, että etsimme puhtaampia lähteitä energiatarpeemme tyydyttämiseksi.

Padot. Useimmissa paikoissa suurin uhka padoille tulevaisuudessa ovat lisääntyneet tulvat ja myrskyjen rikkoutuminen. Vaikka kuivuudesta johtuva veden puute voi olla ongelma joissain paikoissa, on tehty tutkimus Norjan tiede- ja teknologiayliopisto osoitti, että "kuivuuden keston ja alijäämän lisääntyminen [ei] vaikuttaisi sähköntuotantoon tai säiliön toimintaan."

Toisaalta tutkimus osoitti myös, että lisääntyneiden myrskyjen myötä "padon kokonaishydrologisen rikkoutumisen todennäköisyys kasvaa tulevassa ilmastossa". Tämä tapahtuu, kun padot ylikuormituvat vedestä ja joko vuotavat yli tai rikkoutuvat.

Lisäksi luennossa aiheesta 4 lokakuuta keskustelevat merenpinnan noususta, William ja Mary oikeustieteen professori, Elizabeth Andrews, osoittaa, että nämä vaikutukset ovat jo tapahtuneet. Häntä lainatakseni, kun "Hurrikaani Floyd iski [Tidewateriin, VA] syyskuussa 1999, 13 patoa murtui ja monia muita vaurioitui, ja sen seurauksena Virginian patoturvallisuuslakia muutettiin." Näin ollen lisääntyvien myrskyjen myötä meidän on panostettava paljon enemmän patoturvallisuusinfrastruktuuriin.

Vihreä Energia. Suuri ongelma ilmastonmuutoksesta ja energiasta puhuttaessa on fossiilisten polttoaineiden käyttö. Niin kauan kuin poltamme fossiilisia polttoaineita, pahennamme ilmastonmuutosta.

Tämä mielessä pitäen puhtaista, kestävistä energialähteistä tulee välttämättömiä. Näihin sisältyy käyttö tuuli, aurinko-ja maalämpö energialähteitä sekä uusia konsepteja energian talteenoton tehostamiseksi ja saatavuuden parantamiseksi, kuten SolarBotanic Green Tree joka kerää sekä tuuli- että aurinkoenergiaa.

rakentaminen

Rakennusmääräykset. Ilmaston ja merenpinnan muutokset pakottavat meidät rakentamaan paremmin soveltuvia rakennuksia. On kyseenalaista, saammeko nämä välttämättömät parannukset ennaltaehkäisynä vai reaktiona, mutta sen on tapahduttava lopulta. 

Paikoissa, joissa tulva on ongelma, tulee lisää vaatimuksia kohotetulle infrastruktuurille ja tulvansietokyvylle. Tämä kattaa kaikki tulevaisuuden uudisrakentamisen sekä nykyisten rakennustemme kunnossapidon varmistaaksemme, että molemmat ovat tulvankestäviä. Tulvat ovat yksi niistä kalleimmat katastrofit maanjäristysten jälkeen, joten on erittäin tärkeää varmistaa, että rakennuksilla on vahva perustus ja ne nostetaan tulvarajan yläpuolelle. Itse asiassa tulvien lisääntyminen saattaa estää jotkin paikat rakentamisen kokonaan. 

Mitä tulee vesipulaan, rakennuksista on tehtävä paljon vesitehokkaampia. Tämä tarkoittaa muutoksia, kuten matalavirtauskäymälät, suihkut ja hanat. Joillain alueilla saatamme jopa sanoa hyvästit kylpylöille. Tiedän. Tämä ärsyttää minuakin.

Lisäksi rakennukset tarvitsevat parempaa eristystä ja arkkitehtuuria tehokkaan lämmityksen ja jäähdytyksen edistämiseksi. Kuten aiemmin todettiin, ilmastointi on monin paikoin entistä tarpeellisempi, joten sen varmistaminen, että rakennukset auttavat jonkin verran vähentämään tätä kysyntää, on valtava apu.

Lopuksi innovaatio alkaa tulla kaupunkeihin vihreät katot. Tämä tarkoittaa puutarhojen, ruohojen tai jonkinlaisen kasvillisuuden pitämistä rakennusten katoilla. Saatat kysyä, mitä järkeä kattopuutarhoilla on, ja hämmästyä, kun tiedät, että niillä on todella valtavia etuja, kuten lämpötilan ja äänen eristys, sateen vaimentaminen, ilmanlaadun parantaminen, ”lämpösaarten” vähentäminen, biologisen monimuotoisuuden lisääminen ja yksinkertaisesti kaunis. Nämä viherkatot parantavat kaupunkiympäristöä niin paljon, että kaupungit alkavat vaatia joko niitä tai aurinkopaneeleja jokaiseen uuteen rakennukseen. San Francisco on jo tehnyt tehnyt tämän!

Rannat ja rannikot. Rannikkorakentaminen on yhä vähemmän käytännöllistä. Vaikka kaikki pitävät merenrantakiinteistöstä, jossa merenpinta nousee, nämä paikat ovat valitettavasti ensimmäiset, jotka päätyvät veden alle. Ehkä ainoa positiivinen asia tässä olisi ihmisille hieman sisämaassa, koska he voivat pian olla paljon lähempänä rantaa. Todellakin, rakentaminen lähellä merta joutuu lopettamaan, koska mikään näistä rakennuksista ei ole kestävä myrskyjen ja nousevien vuorovesien myötä.

Seawalls. Mitä tulee Seawalleihin, ne tulevat jatkossakin yleistymään ja niitä käytetään liikaa yrityksissämme selviytyä ilmastonmuutoksesta. Artikkeli kohteesta Scientific American ennustaa, että "jokainen maa maailmassa rakentaa muureja puolustaakseen itseään nousevalta mereltä 90 vuoden sisällä, koska tulvien kustannukset ovat kalliimpia kuin suojaprojektien hinta." En tiennyt ennen kuin tein ylimääräistä tutkimusta, että tämä nousuveden ehkäisytapa tekee paljon vahingoittaa rannikkoympäristöä. Ne pyrkivät pahentamaan rannikkoeroosiota ja sotkemaan rannikon luonnollisia selviytymismuotoja.

Yksi vaihtoehto, jonka saatamme alkaa nähdä rannikoilla, on jotain ns "elävät rantaviivat." Nämä ovat "luontopohjaiset rakenteet" kuten suot, hiekkadyynit, mangrovemetsät tai koralliriutat, jotka tekevät kaikki samat asiat kuin meriseinät, mutta tarjoavat myös merilintuille ja muille eläimille elinympäristön. Rakennusmääräysten onnella näistä seinien vihreistä versioista voi tulla johtava suojaava toimija erityisesti suojaisilla rannikkoalueilla, kuten jokialueilla, Chesapeaken lahdella ja Suurten järvien alueella.

Vesikanavat ja vihreä infrastruktuuri

Kaliforniassa varttuneena kuivuus on aina ollut jatkuva keskustelunaihe. Valitettavasti tämä on yksi ongelma, joka ei parane ilmastonmuutoksen myötä. Yksi ratkaisu, joka jatkuvasti heitetään keskusteluun, on infrastruktuuri, joka siirtää vettä muista paikoista, kuten Seattle tai Alaska. Tarkempi tarkastelu kuitenkin osoittaa, että tämä ei ole käytännöllistä. Sen sijaan erilaista vettä säästävää infrastruktuuria kutsutaan "vihreäksi infrastruktuuriksi". Tämä tarkoittaa rakenteiden, kuten sadetynnyrien, käyttöä sadeveden keräämiseen ja sen käyttämiseen esimerkiksi wc-istuinten huuhteluun ja puutarhojen kasteluun tai maataloudessa. Näitä tekniikoita käyttämällä tutkimuksessa arvioitiin, että Kalifornia voisi säästää 4.5 biljoonaa gallonaa vettä.

Toinen vihreän infrastruktuurin näkökohta sisältää pohjaveden lataamisen lisäämällä vettä imeviä kaupunkialueita. Tämä sisältää enemmän läpäiseviä jalkakäytäviä, sadevesipuutarhoja, jotka on suunniteltu erityisesti ottamaan ylimääräistä vettä, ja yksinkertaisesti enemmän kasvitilaa kaupungin ympärillä, jotta sadevesi voi imeytyä pohjaveteen. Aiemmin mainitussa analyysissä arvioitiin, että tämän pohjaveden lisäyksen arvo tietyillä alueilla olisi yli $ 50 miljoonaa.

Jätevedet ja jätteet

Jätevesi. Säästin tietysti parhaan aiheen viimeiseksi. Suurin ilmastonmuutoksen aiheuttama muutos jätevesiinfrastruktuuriin tulee olemaan puhdistamoiden tehostaminen ja koko järjestelmän tulvasietokyky. Paikoissa, joissa on tulvia, tällä hetkellä ongelmana on, että viemärijärjestelmiä ei ole rakennettu ottamaan vastaan ​​paljon vettä. Tämä tarkoittaa, että kun tulva tapahtuu, joko jätevettä ohjataan suoraan läheisiin puroihin tai jokiin tai tulvavesi tunkeutuu viemäriputkiin ja saamme jotain ns.saniteettiviemärin ylivuoto.” Nimi on itsestään selvä, mutta pohjimmiltaan se johtuu viemärien ylivirtauksesta ja levittämisestä tiivistettyä, raakaa jätevettä ympäröivään ympäristöön. Voitte varmaan kuvitella ongelmat tämän takana. Jos ei, ajattele paljon veden saastumista ja siitä johtuvaa tautia. Tulevaisuuden infrastruktuurin on löydettävä uusia tapoja käsitellä ylivuotoa ja seurata sen ylläpitoa tarkemmin.

Toisaalta kuivilla alueilla viemärijärjestelmästä leijuu useita muita käsitteitä. Yksi käyttää vähemmän vettä järjestelmässä kokonaan, jotta ylimääräinen vesi voidaan käyttää muihin tarpeisiin. Meidän on kuitenkin huolehdittava jäteveden keskittymisestä, kuinka voimme käsitellä sitä onnistuneesti ja kuinka haitallisia tämä keskittynyt jätevesi on infrastruktuurille. Toinen käsite, jolla saatamme alkaa leikkiä, on veden uudelleenkäyttö käsittelyn jälkeen, mikä tekee suodatetun veden laadusta entistä tärkeämpää.

Myrskyvesi. Olen jo puhunut kohtuullisen paljon hulevesien ja tulvien taustalla olevista ongelmista, joten yritän olla toistamatta itseäni liikaa. Luennolla aiheesta "Chesapeake Bayn kunnostaminen vuoteen 2025 mennessä: olemmeko raiteilla?”, Chesapeake Bay Foundationin vanhempi asianajaja, Peggy Sanner, otti esiin ongelman hulevesien aiheuttamasta saastumisesta ja sanoi, että se on "yksi suurimmista saastealoista". Sanner selittää, että suuri ratkaisu hulevesien saastumiseen liittyy siihen, kuinka voimme vähentää tulvia; eli meillä on enemmän maata, joka voi imeä vettä. Hän sanoo: "Kun se on imeytynyt maaperään, valuma hidastuu, jäähtyy ja puhdistuu ja joutuu sitten usein vesistöön pohjaveden kautta." Hän kuitenkin myöntää, että näiden uusien infrastruktuurimuotojen rakentaminen on yleensä todella kallista ja kestää kauan. Tämä tarkoittaa, että jos olemme onnekkaita, voimme ehkä nähdä tätä enemmän seuraavien 15–25 vuoden aikana.

Jätteet. Lopuksi meillä on yleinen jätteenne. Suurin muutos tämän yhteiskunnan osan kanssa on toivottavasti sen vähentäminen. Tilastoja tarkasteltaessa jätelaitokset, kuten kaatopaikat, polttolaitokset, kompostit ja jopa kierrätys, aiheuttavat yksin jopa viisi prosenttia kasvihuonekaasupäästöistä Yhdysvalloissa. Tämä ei ehkä vaikuta paljolta, mutta kun yhdistät sen siihen, miten kaikki tavarat joutuivat roskakoriin (tuotanto, kuljetus ja kierrätys), se on noin 42 prosenttia Yhdysvaltain kasvihuonekaasupäästöistä.

Näin suurella vaikutuksella emme voi mitenkään säilyttää tätä jätemäärää ilman, että ilmastonmuutos pahenee entisestään. Vaikka näkemystämme kavennetaan ja pelkästään infrastruktuuriin kohdistuvia vaikutuksia tarkastellaan, se näyttää jo tarpeeksi pahalta. Toivottavasti ottamalla käyttöön monet edellä mainitut ratkaisut ja käytännöt, ihmiskunta voi alkaa tehdä erilaista vaikutusta: yksi parempaan.