Besikeičianti infrastruktūra kintančiam klimatui

Klimato kaitai pradėjus smogti planetai, mūsų visuomenės infrastruktūra turės patirti rimtų pokyčių. Infrastruktūra apima tokius dalykus kaip mūsų transportavimo būdai, elektros ir vandens tiekimas bei nuotekų ir atliekų sistemos. Tačiau klimato kaita yra ta, kad ji taip pat nepaveiks nė vienos vietos. Tai reiškia, kad bus daug skirtingų stilių, kaip susidoroti su tokiomis problemomis kaip sausra, jūros lygio kilimas, potvyniai, tornadai, didžiulis karštis ar šaltis ir audros.

Šiame straipsnyje pateiksiu bendrą įvairių mūsų būsimos klimatui atsparios infrastruktūros strategijų apžvalgą. Tačiau atminkite, kad kiekviena atskira vieta turės atlikti savo konkrečios vietos tyrimus, kad surastų geriausius sprendimus savo poreikiams.

Transportavimas

Keliai. Jų priežiūra yra brangi, tačiau dėl papildomos žalos dėl potvynių, kritulių, karščio ir šalčio kelių priežiūra taps daug brangesnė. Asfaltuoti keliai, kur krituliai ir potvyniai yra problema, sunkiai suvaldys visą papildomą vandenį. Mūsų dabar turimų medžiagų problema yra ta, kad skirtingai nei natūralūs kraštovaizdžiai, jos beveik nesugeria vandens. Tada mes turime visą šį papildomą vandenį, kuris nežino, kur eiti, galiausiai užliedamas gatves ir miestus. Papildomi krituliai taip pat pažeis kelio ženklinimą asfaltuotuose keliuose ir sukels didesnę eroziją neasfaltuotuose keliuose. The EPA ataskaitas kad ši problema būtų ypač dramatiška Jungtinėse Valstijose Didžiųjų lėktuvų regione, dėl kurios iki 3.5 m. gali prireikti iki 2100 mlrd. USD remonto.

Vietose, kur didelis karštis kelia didesnį susirūpinimą, dėl aukštų temperatūrų asfaltuoti keliai dažniau plyš ir reikės daugiau priežiūros. Grindiniai taip pat sugeria daugiau šilumos, paversdami miestus šiomis itin intensyviomis ir pavojingomis karščio vietomis. Turint tai omenyje, vietose, kuriose temperatūra aukštesnė, gali būti naudojamos „kietas grindinys"

Jei ir toliau išmesime tiek šiltnamio efektą sukeliančių dujų, kiek dabar, EPA prognozuoja, kad iki 2100 m. JAV pritaikymo keliuose išlaidos gali išaugti iki net 10 mlrd. Į šį įvertinimą taip pat neįtraukta tolesnė žala dėl jūros lygio kilimo ar audros potvynių, todėl greičiausiai ji būtų dar didesnė. Tačiau, jų skaičiavimais, jei šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisija būtų reguliuojama labiau, galėtume išvengti 4.2–7.4 mlrd. USD šios žalos.

Tiltai ir greitkeliai. Šioms dviem infrastruktūros formoms labiausiai reikės pokyčių pakrančių ir žemo jūros lygio miestuose. Audroms stiprėjant, kyla pavojus, kad tiltai ir greitkeliai taps labiau pažeidžiami dėl papildomo vėjo ir vandens jiems keliamo streso, taip pat dėl ​​bendro senėjimo.

Kalbant apie tiltus, didžiausias pavojus yra kažkas, kas vadinama nuplauti. Tai yra tada, kai po tiltu greitai judantis vanduo nuplauna nuosėdas, laikančias jo pamatus. Vandens telkiniams nuolat augant dėl ​​gausėjančio lietaus ir kylant jūros lygiui, nešvarumai tik didės. Du dabartiniai būdai, kuriuos EPA siūlo padėti kovoti su šia problema ateityje, yra pridėti daugiau uolienų ir nuosėdų, kad stabilizuotų tilto pamatus, ir įterpti daugiau betono tiltams sustiprinti apskritai.

Viešasis transportas. Toliau apsvarstykime viešąjį transportą, pvz., miesto autobusus, metro, traukinius ir metro. Tikėdamiesi, kad sumažinsime anglies dvideginio išmetimą, daug daugiau žmonių važiuos viešuoju transportu. Miestuose bus daugiau autobusų ar traukinių maršrutų, o bendras autobusų ir traukinių skaičius padidės, kad būtų vietos didesniam žmonių skaičiui. Tačiau ateityje viešajam transportui bus daug baisių galimybių, ypač dėl potvynių ir didelio karščio.

Dėl potvynių nukentės tuneliai ir požeminis geležinkelių transportas. Tai prasminga, nes vietos, kurios pirmiausia užtvindys, yra žemiausia vieta. Tada pridėkite elektros linijas, kurias naudoja transportavimo būdai, pavyzdžiui, metro ir metro, ir mes turime neabejotiną pavojų visuomenei. Tiesą sakant, mes jau pradėjome matyti tokio tipo potvynius tokiose vietose kaip New York City, nuo uragano Sandy, ir jis tik blogėja. Atsakymai Šios grėsmės apima infrastruktūros pokyčius, pvz., pakeltų vėdinimo grotelių statybą siekiant sumažinti lietaus nuotekų kiekį, apsauginių elementų, pvz., atraminių sienelių, statymą ir kai kuriose vietose dalies mūsų transporto infrastruktūros perkėlimą į mažiau pažeidžiamas vietas.

Kalbant apie didelius karščius, ar kada nors važiavote miesto viešuoju transportu piko valandomis vasarą? Duodu užuominą: nesmagu. Net jei yra oro kondicionierius (dažnai jo nėra), kai tiek žmonių susigrūdę kaip sardinės, sunku išlaikyti žemesnę temperatūrą. Toks šilumos kiekis gali sukelti daug realių pavojų, pavyzdžiui, viešuoju transportu važinėjančių žmonių išsekimą. Siekiant sumažinti šią problemą, infrastruktūra turės turėti mažiau supakuotų sąlygų arba geresnių oro kondicionavimo formų.

Galiausiai, buvo žinoma, kad sukelia didelį karštį susegti bėgiai, taip pat žinomas kaip „šilumos kinkiniai“, palei geležinkelio linijas. Tai ir sulėtina traukinių eismą, ir reikalauja papildomo ir brangesnio transportavimo remonto.

Oro transportas. Vienas didžiausių dalykų, apie kuriuos reikia galvoti keliaujant lėktuvu, yra tai, kad visa operacija gana priklauso nuo oro sąlygų. Dėl šios priežasties lėktuvai turės tapti atsparesni tiek dideliam karščiui, tiek smarkioms audroms. Kiti aspektai yra tikri lėktuvų kilimo ir tūpimo takai, nes daugelis jų yra arti jūros lygio ir yra pažeidžiami potvynių. Dėl audrų bangos vis daugiau kilimo ir tūpimo takų taps nepasiekiami ilgesnį laiką. Norėdami tai išspręsti, galime pradėti kelti kilimo ir tūpimo takus ant aukštesnių konstrukcijų arba perkelti daugelį pagrindinių oro uostų. 

Jūrų transportas. Uostai ir uostai taip pat patirs papildomų pokyčių dėl kylančios jūros ir sustiprėjusių audrų pakrantėse. Kai kurios konstrukcijos tikriausiai turės būti pakeltos aukščiau arba labiau sustiprintos, kad toleruotų jūros lygio kilimą.

energija

Oro kondicionavimas ir šildymas. Kadangi klimato kaita karštį perkelia į naujus kraštutinumus, oro kondicionavimo poreikis išaugs. Vietos visame pasaulyje, ypač miestai, įkaista iki mirtinos temperatūros be oro kondicionieriaus. Pagal Klimato ir energetikos sprendimų centras„Ekstremalus karštis yra pavojingiausia stichinė nelaimė JAV, nusinešusi vidutiniškai daugiau žmonių nei uraganai, žaibai, tornadai, žemės drebėjimai ir potvyniai kartu paėmus“.

Deja, didėjant energijos poreikiui, mažėja mūsų gebėjimas aprūpinti energiją. Kadangi mūsų dabartiniai energijos gamybos metodai yra vienas iš pagrindinių žmogaus sukeltų klimato pokyčių šaltinių, mes įstringame šiame užburtame energijos naudojimo rate. Tikimės ieškoti švaresnių šaltinių, kad patenkintume didesnį energijos poreikį.

Užtvankos. Daugumoje vietų didžiausia grėsmė užtvankoms ateityje bus potvynių ir audrų lūžimas. Nors kai kuriose vietose vandens trūkumas dėl sausros gali būti problema, atliktas tyrimas Norvegijos mokslo ir technologijų universitetas parodė, kad „sausros trukmės padidėjimas ir deficito tūris [neturės] įtakos energijos gamybai ar rezervuaro veikimui“.

Kita vertus, tyrimas taip pat parodė, kad didėjant audroms, „bendra [a] užtvankos hidrologinio gedimo tikimybė ateityje padidės“. Taip atsitinka, kai užtvankos perpilamos vandens ir išsilieja arba nutrūksta.

Be to, paskaitoje apie spalio 4 d Kalbėdamas apie jūros lygio kilimą, Williamas ir Mary teisės profesorius, Elizabeth Andrews, rodo, kad šie efektai jau vyksta. Cituojant ją, kai „1999 m. rugsėjį [Tidewater, VA] smogė uraganas Floydas, buvo pralaužta 13 užtvankų ir dar daugiau buvo apgadinta, todėl Virdžinijos užtvankos saugos įstatymas buvo iš dalies pakeistas. Taigi, didėjant audroms, turėsime daug daugiau skirti užtvankų saugos infrastruktūrai.

Žalioji energija. Didelė problema kalbant apie klimato kaitą ir energiją yra iškastinio kuro naudojimas. Kol deginsime iškastinį kurą, tol dar labiau pabloginsime klimato kaitą.

Turint tai omenyje, švarūs, tvarūs energijos šaltiniai taps labai svarbūs. Tai apims naudojimą vėjas, saulėsir geoterminė šaltinių, taip pat naujų koncepcijų, kad energijos surinkimas būtų efektyvesnis ir prieinamesnis, pvz., Saulės botanikos žalias medis kuri surenka tiek vėjo, tiek saulės energiją.

Statyba

Statybos taisyklės. Klimato ir jūros lygio pokyčiai paskatins mus turėti geriau pritaikytus pastatus. Abejotina, ar gausime šiuos būtinus patobulinimus kaip prevenciją ar kaip reakciją, bet galiausiai tai turės įvykti. 

Vietose, kuriose kyla potvynių problema, bus keliami didesni reikalavimai iškelti infrastruktūrai ir atsparumui potvyniams. Tai apims bet kokias naujas statybas ateityje, taip pat dabartinių pastatų priežiūrą, siekiant užtikrinti, kad abu būtų atsparūs potvyniams. Potvyniai yra vienas iš brangiausių nelaimių po žemės drebėjimų, todėl labai svarbu įsitikinti, kad pastatai turi tvirtus pamatus ir yra pakelti virš potvynio linijos. Tiesą sakant, dėl potvynių padidėjimo kai kuriose vietose gali būti visiškai uždrausta statyti. 

Kalbant apie vietas, kuriose trūksta vandens, pastatai turės tapti daug efektyvesni. Tai reiškia tokius pakeitimus kaip mažo srauto tualetai, dušai ir maišytuvai. Tam tikrose srityse gali tekti net atsisveikinti su voniomis. Aš žinau. Tai mane taip pat liūdina.

Be to, pastatams reikės geresnės izoliacijos ir architektūros, kad būtų skatinamas efektyvus šildymas ir vėsinimas. Kaip aptarta anksčiau, oro kondicionavimas daugelyje vietų tampa vis labiau reikalingas, todėl pasirūpinti, kad pastatai padėtų šiek tiek sumažinti šį poreikį, bus didžiulė pagalba.

Galiausiai, į miestus pradeda ateiti naujovė žalieji stogai. Tai reiškia, kad ant pastatų stogų yra sodai, žolė ar tam tikri augalai. Galite paklausti, kokia yra sodų ant stogų prasmė, ir nustebsite sužinoję, kad jie iš tikrųjų turi didžiulę naudą, įskaitant temperatūros ir garso izoliaciją, lietaus sugeriamumą, oro kokybės gerinimą, „šilumos salų“ mažinimą, biologinės įvairovės didinimą ir tiesiog gražią išvaizdą. Šie žali stogai taip pagerina miesto aplinką, kad miestai pradės reikalauti arba jų, arba saulės baterijų kiekvienam naujam pastatui. San Franciskas jau turi padarė tai!

Paplūdimiai ir pakrantės. Pakrantės užstatymas tampa vis mažiau praktiškas. Nors visi mėgsta pajūrio turtą, kylant jūros lygiui, šios vietos, deja, bus pirmosios, kurios atsidurs po vandeniu. Galbūt vienintelis teigiamas dalykas būtų žmonėms, esantiems šiek tiek labiau viduje, nes netrukus jie gali būti daug arčiau paplūdimio. Tačiau iš tikrųjų statybas netoli vandenyno teks stabdyti, nes nė vienas iš tų pastatų nebus tvarus, kai padidės audros ir potvyniai.

Jūros sienos. Kalbant apie pajūrio sieneles, jos ir toliau taps dažnesnės ir pernelyg naudojamos mūsų bandymams susidoroti su klimato kaita. Straipsnis iš Scientific American prognozuoja, kad „kiekviena pasaulio šalis per 90 metų statys sienas, kad apsigintų nuo kylančio jūros, nes potvynių kaina bus brangesnė nei apsaugos projektų kaina“. Prieš atlikdamas papildomus tyrimus nežinojau, kad tokia potvynių ir atoslūgių prevencijos priemonė žalą pakrančių aplinkai. Jie linkę sustiprinti pakrančių eroziją ir sujaukti natūralias pakrantės įveikos formas.

Viena iš alternatyvų, kurią galime pamatyti pakrantėse, yra vadinama „Gyvosios kranto linijos“. Tai yra „gamtos struktūros“, pvz., pelkės, smėlio kopos, mangrovės ar koraliniai rifai, kurie daro viską, ką daro jūros sienos, bet taip pat suteikia buveinę jūros paukščiams ir kitiems gyvūnams. Pasisekus statybų taisyklėms, šios žalios pajūrio sienų versijos gali tapti pagrindiniais apsauginiais žaidėjais, ypač apsaugotose pakrantės zonose, tokiose kaip upių sistemos, Česapiko įlanka ir Didieji ežerai.

Vandens kanalai ir žalioji infrastruktūra

Užaugusi Kalifornijoje, sausra visada buvo nuolatinė pokalbių tema. Deja, tai viena problema, kuri dėl klimato kaitos negerėja. Vienas iš sprendimų, dėl kurių vis kyla diskusijų, yra infrastruktūra, pernešanti vandenį iš kitų vietų, pvz Sietlas arba Aliaska. Tačiau atidžiau pažvelgus matyti, kad tai nėra praktiška. Vietoj to, kita vandens taupymo infrastruktūros forma yra vadinama „žaliąja infrastruktūra“. Tai reiškia, kad reikia naudoti tokias konstrukcijas kaip lietaus statinės, kad iš esmės būtų galima surinkti lietaus vandenį ir naudoti jį tokiems dalykams kaip tualetų nuplovimas, sodų laistymas ar žemės ūkis. Naudojant šiuos metodus, atliktas tyrimas apskaičiavo, kad Kalifornija galėtų sutaupyti 4.5 trilijono galonų vandens.

Kitas žaliosios infrastruktūros aspektas apima požeminio vandens papildymą turint daugiau miesto teritorijų, kurios sugeria vandenį. Tai apima pralaidesnius šaligatvius, lietaus vandens sodus, specialiai sukurtus papildomam vandeniui paimti, ir tiesiog daugiau augalų erdvės aplink miestą, kad lietaus vanduo galėtų įsigerti į gruntinį vandenį. Anksčiau minėtoje analizėje buvo apskaičiuota, kad šio požeminio vandens papildymo vertė tam tikrose srityse būtų tokia daugiau nei $ 50 milijonų.

Nuotekos ir atliekos

Nuotekos. Aišku, geriausią temą išsaugojau paskutiniam. Didžiausias nuotekų infrastruktūros pokytis dėl klimato kaitos bus valymo įrenginių efektyvumas, o visa sistema atsparesnė potvyniams. Vietose, kuriose potvynis, šiuo metu problema ta, kad nuotekų sistemos nėra įrengtos taip, kad paimtų daug vandens. Tai reiškia, kad įvykus potvyniui nuotekos patenka tiesiai į netoliese esančius upelius ar upes arba potvynis patenka į kanalizacijos vamzdžius ir gauname kažką vadinamo „sanitarinės kanalizacijos perpildymas. Pavadinimas savaime suprantamas, bet iš esmės tai reiškia, kad kanalizacija perteka ir pasklinda koncentruotos, neapdorotos nuotekos į supančią aplinką. Tikriausiai galite įsivaizduoti, kas už to slypi. Jei ne, pagalvokite apie daugybę vandens užteršimo ir dėl to kylančių ligų. Ateityje infrastruktūra turės rasti naujų būdų, kaip susidoroti su perpildymu ir atidžiau stebėti jos priežiūrą.

Kita vertus, sausros vietose sklando keletas kitų sąvokų, susijusių su nuotekų sistema. Viena sistema sunaudoja mažiau vandens, kad šis papildomas vanduo būtų naudojamas kitiems poreikiams. Tačiau tuomet turime nerimauti dėl nuotekų koncentracijos, kaip galime sėkmingai jas išvalyti ir kiek tos koncentruotos nuotekos pakenks infrastruktūrai. Kita koncepcija, su kuria galime pradėti žaisti, bus pakartotinis vandens naudojimas po apdorojimo, todėl to filtruoto vandens kokybė bus dar svarbesnė.

Audros vanduo. Jau nemažai kalbėjau apie lietaus vandens ir potvynių problemas, todėl pasistengsiu per daug nesikartoti. Paskaitoje apie „Česapiko įlankos atkūrimas iki 2025 m.: ar einame kelyje?“, Chesapeake Bay fondo vyresnysis advokatas, Peggy Sanner, iškėlė lietaus vandens nuotėkio taršos klausimą, sakydamas, kad tai „vienas didžiausių taršos sektorių“. Sanner paaiškina, kad didelis sprendimas dėl lietaus vandens taršos yra kartu su tuo, kaip galime sumažinti potvynius; ty turėti daugiau žemės, galinčios sugerti vandenį. Ji sako: „Jis prasiskverbia į dirvą, nutekėjimas sulėtėja, atvėsta ir išsivalo, o po to dažnai patenka į vandens kelią per gruntinį vandenį. Tačiau ji pripažįsta, kad šių naujų infrastruktūros formų įdiegimas dažniausiai yra tikrai brangus ir užtrunka ilgai. Tai reiškia, kad jei mums pasiseks, galbūt per ateinančius 15–25 metus pamatysime daugiau.

Atliekos. Galiausiai turime jūsų bendrąsias atliekas. Tikimasi, kad didžiausias šios visuomenės dalies pokytis bus jo sumažinimas. Kai pažvelgsime į statistiką, atliekų įrenginiai, tokie kaip sąvartynai, deginimo krosnys, kompostas ir netgi perdirbimas, sukelia iki penkių procentų šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimo Jungtinėse Valstijose. Tai gali atrodyti nedaug, bet sujungus tai su tuo, kaip visa tai pateko į šiukšliadėžę (gamyba, gabenimas ir perdirbimas), tai yra maždaug 42 proc. JAV išmetamų šiltnamio efektą sukeliančių dujų.

Turėdami tokį didelį poveikį, niekaip negalėsime išlaikyti tokio atliekų kiekio nepablogindami klimato kaitos. Net susiaurinus požiūrį ir žvelgiant vien į poveikį infrastruktūrai, tai jau atrodo pakankamai blogai. Tikimės, kad įgyvendinus daugybę pirmiau minėtų sprendimų ir praktikos, žmonija gali pradėti daryti kitokį poveikį: vieną į gerąją pusę.