Mijenjanje infrastrukture za promjenjivu klimu

Kako klimatske promjene počnu udarati po planetu, infrastruktura našeg društva morat će proći kroz neke ozbiljne promjene. Infrastruktura uključuje stvari kao što su naše metode prijevoza, opskrba električnom energijom i vodom, te sustavi odvodnje i otpada. Međutim, stvar s klimatskim promjenama je ta da one neće na isti način utjecati ni na jednu lokaciju. To znači da će postojati puno različitih stilova suočavanja s problemima kao što su suša, podizanje razine mora, poplave, tornada, ekstremna vrućina ili hladnoća i oluje.

Kroz ovaj članak dat ću opći pregled različitih strategija za našu buduću infrastrukturu otpornu na klimu. Međutim, imajte na umu da će svako pojedino mjesto morati napraviti vlastite studije specifične za lokaciju kako bi pronašlo najbolja rješenja za svoje potrebe.

Transport

Ceste. Skupo ih je održavati takve kakve jesu, ali s dodatnom štetom od poplava, padalina, vrućine i mraza, održavanje cesta bit će znatno skuplje. Asfaltirane ceste gdje padavine i poplave predstavljaju problem teško će podnijeti svu dodatnu vodu. Problem s materijalima koje sada imamo je taj što, za razliku od prirodnih krajolika, gotovo uopće ne upijaju vodu. Zatim imamo svu tu dodatnu vodu koja ne zna kamo otići, koja u konačnici poplavi ulice i gradove. Dodatna oborina također će oštetiti oznake na asfaltiranim cestama i izazvati veću eroziju na neasfaltiranim cestama. The EPA izvješća da bi ovo pitanje bilo posebno dramatično unutar Sjedinjenih Država u regiji Great Planes, potencijalno zahtijevajući do 3.5 milijarde dolara za popravke do 2100.

Na mjestima gdje su ekstremne vrućine veći problem, visoke temperature uzrokovat će češće pucanje asfaltiranih cesta i zahtijevat će više održavanja. Pločnici također upijaju više topline, pretvarajući gradove u ova super intenzivna i opasna toplinska mjesta. Imajući to na umu, lokacije s višom temperaturom mogu početi koristiti oblike "hladan pločnik".

Ako nastavimo ispuštati onoliko stakleničkih plinova koliko trenutno činimo, EPA predviđa da bi do 2100. troškovi prilagodbe na cestama u SAD-u mogli porasti do čak 10 milijardi dolara. Ova procjena također ne uključuje daljnju štetu od porasta razine mora ili olujnih poplava, tako da bi vjerojatno bila još veća. Međutim, s većom regulacijom emisija stakleničkih plinova procjenjuju da bismo mogli izbjeći 4.2 do 7.4 milijarde dolara ove štete.

Mostovi i autoceste. Ova dva oblika infrastrukture trebat će najviše promjena u obalnim gradovima i gradovima na niskoj razini mora. Kako oluje postaju sve jače, mostovi i autoceste su u opasnosti da postanu ranjiviji od stresa koji im stvara dodatni vjetar i voda, kao i od općeg starenja.

Konkretno kod mostova, najveća opasnost je tzv istrljati. To je kada brza voda ispod mosta ispire sediment koji podupire njegove temelje. Budući da vodene površine neprestano rastu zbog više kiše i porasta razine mora, pošast će se samo pogoršavati. Dva trenutna načina koja EPA predlaže za pomoć u borbi protiv ovog problema u budućnosti su dodavanje više kamenja i sedimenta za stabilizaciju temelja mosta i dodavanje više betona za jačanje mostova općenito.

Javni prijevoz. Zatim, razmotrimo javni prijevoz kao što su gradski autobusi, podzemne željeznice, vlakovi i metroi. S nadom da ćemo smanjiti naše emisije ugljika, mnogo će više ljudi koristiti javni prijevoz. Unutar gradova postojat će veći broj autobusnih ili željezničkih linija za kretanje, a ukupna količina autobusa i vlakova će se povećati kako bi se napravilo mjesta za veći broj ljudi. Međutim, budućnost nosi brojne zastrašujuće mogućnosti za javni prijevoz, posebno zbog poplava i ekstremnih vrućina.

Uz poplave, tuneli i podzemni prijevoz za željeznice će patiti. Ovo ima smisla jer su mjesta koja će prva poplaviti najniža tla. Zatim dodajte električne vodove koje koriste metode prijevoza poput metroa i podzemne željeznice i imamo jasnu javnu opasnost. Zapravo, već smo počeli viđati ovu vrstu poplava na mjestima kao što su New York City, od uragana Sandy, i samo postaje gore. Reakcija ove prijetnje uključuju promjene infrastrukture kao što je izgradnja povišenih ventilacijskih rešetki za smanjenje oborinskih voda, izgradnja zaštitnih značajki poput potpornih zidova i, na nekim mjestima, premještanje neke naše prometne infrastrukture u manje ranjiva područja.

Što se tiče ekstremnih vrućina, jeste li ikada bili u gradskom javnom prijevozu tijekom špice ljeti? Dat ću vam natuknicu: nije zabavno. Čak i ako postoji klima uređaj (često ga nema), s toliko ljudi natrpanih kao sardina, teško je održavati nisku temperaturu. Ova količina topline može dovesti do mnogih stvarnih opasnosti, poput iscrpljenosti toplinom za ljude koji se voze javnim prijevozom. Kako bi se smanjio ovaj problem, infrastruktura će morati imati manje uvjete ili bolje oblike klimatizacije.

Na kraju, poznato je da ekstremna vrućina uzrokuje izbočene tračnice, također poznat kao "toplinski prelomi", duž željezničkih pruga. Oni usporavaju vlakove i zahtijevaju dodatne i skuplje popravke za prijevoz.

Zračni prijevoz. Jedna od najvećih stvari o kojoj treba razmišljati u vezi s putovanjem avionom je da cijela operacija relativno ovisi o vremenu. Zbog toga će zrakoplovi morati postati otporniji i na jake vrućine i na jake oluje. Druga razmatranja su stvarne piste za avione, jer su mnoge blizu razine mora i osjetljive su na poplave. Olujni udari učinit će sve više i više pista nedostupnim dulje vrijeme. Da bismo to riješili, mogli bismo početi ili podizati piste na više strukture ili premjestiti mnoge od naših glavnih zračnih luka. 

Pomorski prijevoz. Luke će također doživjeti dodatne promjene zbog porasta mora i pojačanih oluja na obalama. Neke će strukture vjerojatno morati biti podignute više ili jače utvrđene samo kako bi tolerirale porast razine mora.

energija

Klima uređaj i grijanje. Kako klimatske promjene dovode toplinu do novih ekstrema, potreba za klimatizacijskim uređajima vrtoglavo će rasti. Mjesta diljem svijeta, posebice gradovi, zagrijavaju se do smrtonosnih temperatura bez klima uređaja. Prema Centar za klimatska i energetska rješenja, “ekstremne vrućine su najsmrtonosnija prirodna katastrofa u SAD-u, koja u prosjeku ubije više ljudi nego uragani, munje, tornada, potresi i poplave zajedno.”

Nažalost, kako potražnja za energijom raste, naša sposobnost opskrbe energijom opada. Budući da su naše trenutne metode proizvodnje energije jedan od glavnih izvora klimatskih promjena uzrokovanih ljudskim djelovanjem, zapeli smo u ovom začaranom krugu korištenja energije. Naša nada leži u traženju čišćih izvora kako bismo zadovoljili više naših energetskih potreba.

Brane. U većini mjesta, najveća prijetnja branama u budućnosti su povećane poplave i lomovi zbog oluja. Iako nedostatak protoka vode zbog suše može biti problem na nekim mjestima, studija iz Norveško sveučilište znanosti i tehnologije pokazalo je da "povećanje trajanja suše i obujma deficita [ne bi] utjecali na proizvodnju električne energije ili rad akumulacije."

S druge strane, studija je također pokazala da će se s pojačanim olujama “ukupna vjerojatnost hidrološkog kvara [brane] povećati u budućoj klimi.” To se događa kada brane postanu preopterećene vodom te se ili preliju ili puknu.

Dodatno, u predavanju o 4. listopada raspravljajući o porastu razine mora, William i Mary profesor prava, Elizabeth Andrews, pokazuje da se ti učinci već događaju. Da je citiram, "kada je uragan Floyd pogodio [Tidewater, VA] u rujnu 1999., 13 brana je probijeno, a mnogo ih je više oštećeno, i kao rezultat toga, zakon o sigurnosti brana u Virginiji je izmijenjen." Dakle, s povećanjem oluja, morat ćemo puno više uložiti u sigurnosnu infrastrukturu brana.

Zelena energija. Veliki problem kada govorimo o klimatskim promjenama i energiji je naše korištenje fosilnih goriva. Sve dok sagorijevamo fosilna goriva, nastavit ćemo pogoršavati klimatske promjene.

Imajući to na umu, čisti, održivi izvori energije postat će ključni. To će uključivati ​​korištenje vjetar, solarnii geotermalna izvora, kao i nove koncepte za učinkovitije i pristupačnije hvatanje energije, kao što su SolarBotanic Green Tree koji skuplja energiju vjetra i sunca.

Gradnja

Građevinski propisi. Promjene klime i razine mora potaknut će nas na bolje prilagođene zgrade. Upitno je hoćemo li ova potrebna poboljšanja dobiti kao prevenciju ili kao reakciju, ali to će se na kraju morati dogoditi. 

Na mjestima gdje su poplave problem, bit će više zahtjeva za podignutom infrastrukturom i otpornošću na poplave. To će uključivati ​​svaku novu izgradnju u budućnosti, kao i održavanje naših sadašnjih zgrada, kako bismo bili sigurni da su obje otporne na poplave. Poplave su jedna od najskuplje katastrofe nakon potresa, stoga je ključno osigurati da zgrade imaju jake temelje i da su podignute iznad granice poplave. Zapravo, zbog porasta poplava neka mjesta mogu biti zabranjena za gradnju u potpunosti. 

Što se tiče mjesta s nedostatkom vode, zgrade će morati postati puno učinkovitije u vodi. To znači promjene kao što su zahodi s niskim protokom, tuševi i slavine. U nekim područjima, možda ćemo čak morati reći zbogom kupkama. Znam. Ovo me također uzrujava.

Osim toga, zgrade će trebati bolju izolaciju i arhitekturu za promicanje učinkovitog grijanja i hlađenja. Kao što smo ranije spomenuli, klimatizacija postaje sve potrebnija na mnogim mjestima, pa će biti od velike pomoći pobrinuti se da zgrade pomognu u ublažavanju nekih od ovih zahtjeva.

Konačno, inovacija koja počinje dolaziti u gradove jesu zeleni krovovi. To znači imati vrtove, travu ili neki oblik biljaka na krovovima zgrada. Mogli biste se zapitati koja je svrha krovnih vrtova i iznenaditi se kada znate da oni zapravo imaju ogromne prednosti, uključujući izolaciju temperature i zvuka, upijanje kiše, poboljšanje kvalitete zraka, smanjenje "toplinskih otoka", povećanje bioraznolikosti i općenito lijep izgled. Ovi zeleni krovovi toliko poboljšavaju okoliš u središtu grada da će gradovi početi zahtijevati ili njih ili solarne ploče za svaku novu zgradu. San Francisco već jest napravio ovo!

Plaže i obale. Obalna gradnja postaje sve manje praktična. Iako svatko voli imanje na moru, s porastom razine mora ove će lokacije nažalost prve završiti pod vodom. Možda bi jedina pozitivna stvar u ovome bila za ljude malo u unutrašnjosti, jer bi uskoro mogli biti puno bliže plaži. Ipak, gradnja u blizini oceana morat će se zaustaviti, jer nijedna od tih zgrada neće biti održiva s povećanim olujama i rastućim plimama.

Morski zidovi. Kada je riječ o morskim nasipima, oni će i dalje biti sve češći i pretjerano korišteni u našem pokušaju da se nosimo s klimatskim promjenama. Članak iz Scientific American predviđa da će “svaka zemlja u svijetu izgraditi zidove kako bi se obranila od porasta mora u roku od 90 godina, jer će trošak poplava biti skuplji od cijene zaštitnih projekata.” Sada, ono što nisam znao prije dodatnog istraživanja jest da ovaj oblik sprječavanja porasta plime čini mnogo štete za obalni okoliš. Oni imaju tendenciju pogoršati obalnu eroziju i poremetiti prirodne oblike suočavanja obale.

Jedna alternativa koju bismo mogli početi viđati na obalama je nešto što se zove “žive obale.” Ovi su “strukture temeljene na prirodi,” kao što su močvare, pješčane dine, mangrove ili koraljni grebeni koji rade sve isto što i morski zidovi, ali također pružaju stanište morskim pticama i drugim stvorenjima. Uz malo sreće u građevinskim propisima, ove zelene verzije morskih zidova mogle bi postati vodeći zaštitni igrač, posebno u zaštićenim obalnim područjima kao što su riječni sustavi, zaljev Chesapeake i Velika jezera.

Vodovod i zelena infrastruktura

Budući da sam odrastao u Kaliforniji, suša je uvijek bila stalna tema razgovora. Nažalost, to je problem koji se ne popravlja s klimatskim promjenama. Jedno rješenje o kojem se stalno raspravlja je infrastruktura koja prenosi vodu s drugih mjesta, kao što je Seattle ili Aljaska. Ipak, bliži pogled pokazuje da to nije praktično. Umjesto toga, drugačiji oblik infrastrukture za uštedu vode je nešto što se zove "zelena infrastruktura". To znači korištenje struktura kao što su kišne bačve za prikupljanje kišnice i korištenje za stvari poput ispiranja WC-a i zalijevanja vrtova ili poljoprivrede. Korištenjem ovih tehnika, studija je procijenila da bi Kalifornija mogla uštedjeti 4.5 trilijuna galona vode.

Drugi aspekt zelene infrastrukture uključuje punjenje podzemne vode kroz postojanje više gradskih područja koja apsorbiraju vodu. To uključuje propusnije pločnike, vrtove s kišnicom posebno dizajnirane za primanje dodatne vode i jednostavno više prostora za biljke oko grada kako bi se kišnica mogla upiti u podzemnu vodu. Prethodno navedenom analizom procijenjeno je da bi vrijednost ove prihrane podzemne vode na pojedinim područjima bila preko $ 50 milijuna.

Kanalizacija i otpad

Kanalizacija. Očito sam najbolju temu sačuvao za kraj. Najveća promjena kanalizacijske infrastrukture kao rezultat klimatskih promjena učinit će postrojenja za pročišćavanje učinkovitijima, a cijeli sustav tolerantnijim na poplave. U mjestima s poplavama, trenutno je problem što kanalizacijski sustavi nisu postavljeni da uhvate puno vode. To znači da kada se dogodi poplava ili se kanalizacija usmjeri ravno u obližnje potoke ili rijeke, ili se poplavna voda infiltrira u kanalizacijske cijevi i dobijemo nešto što se zove "preljev sanitarne kanalizacije.” Naziv je razumljiv sam po sebi, ali to je u osnovi kada kanalizacija teče i širi koncentriranu, sirovu otpadnu vodu u okolni okoliš. Vjerojatno možete zamisliti probleme iza ovoga. Ako ne, razmislite o punom broju zagađenja vode i posljedičnoj bolesti. Buduća infrastruktura morat će pronaći nove načine za rješavanje preopterećenja i pomnije paziti na njezino održavanje.

S druge strane, u mjestima sa sušom postoji nekoliko drugih koncepata koji lebde uokolo u vezi s kanalizacijskim sustavom. Jedan je korištenje manje vode u cijelom sustavu, kako bi se ta dodatna voda koristila za druge potrebe. Međutim, tada se moramo brinuti o koncentraciji otpadnih voda, kako ih možemo uspješno tretirati i koliko će ta koncentrirana kanalizacija štetiti infrastrukturi. Drugi koncept s kojim bismo se mogli početi poigravati bit će ponovna uporaba vode nakon tretmana, čime će kvaliteta te filtrirane vode biti još važnija.

Olujna voda. Već sam dosta govorio o problemima iza oborinskih voda i poplava, pa ću pokušati ne ponavljati se previše. U predavanju o “Obnova zaljeva Chesapeake do 2025.: Jesmo li na pravom putu?“, viši odvjetnik Zaklade Chesapeake Bay, Peggy Sanner, pokrenuo je pitanje zagađenja oborinskim vodama, rekavši da je to “jedan od najvećih sektora zagađenja”. Sanner objašnjava da veliko rješenje za onečišćenje oborinskih voda ide uz način na koji možemo smanjiti poplave; to jest imati više zemlje koja može apsorbirati vodu. Ona kaže: "Jednom kada se infiltrira u tlo, to otjecanje se usporava, hladi se i čisti, a zatim često ulazi u vodeni put kroz podzemnu vodu." Međutim, ona priznaje da je postavljanje ovih novih oblika infrastrukture obično jako skupo i dugo traje. To znači da ćemo, ako budemo imali sreće, možda više ovoga vidjeti u sljedećih 15 do 25 godina.

Gubljenje. Konačno, imamo vaš opći otpad. Nadamo se da će najveća promjena u ovom dijelu društva biti njegovo smanjenje. Kad pogledamo statistiku, postrojenja za odlaganje otpada kao što su odlagališta, spalionice, kompostišta, pa čak i recikliranje sama po sebi uzrokuju do pet posto emisija stakleničkih plinova u Sjedinjenim Državama. Ovo se možda ne čini mnogo, ali kada to kombinirate s načinom na koji su sve te stvari dospjele u smeće (proizvodnja, transport i recikliranje), iznosi otprilike 42 posto emisije stakleničkih plinova u SAD-u.

S tolikim utjecajem, ne postoji način na koji ćemo moći zadržati ovu količinu otpada, a da ne pogoršamo klimatske promjene. Čak i kad suzimo pogled i pogledamo samo utjecaje na infrastrukturu, već se čini dovoljno lošim. Nadajmo se da će uvođenjem mnoštva gore navedenih rješenja i praksi čovječanstvo početi ostvarivati ​​drugačiji učinak: onaj na bolje.