Mengubah infrastruktur untuk perubahan iklim

Apabila perubahan iklim mula melanda planet ini, infrastruktur masyarakat kita perlu melalui beberapa perubahan yang serius. Infrastruktur termasuk perkara seperti kaedah pengangkutan kami, bekalan kuasa dan air serta sistem kumbahan dan sisa. Perkara yang berkaitan dengan perubahan iklim, bagaimanapun, adalah ia tidak akan memberi kesan kepada mana-mana satu lokasi dengan cara yang sama. Ini bermakna terdapat banyak gaya yang berbeza untuk menghadapi masalah seperti kemarau, kenaikan paras laut, banjir, puting beliung, panas atau sejuk yang melampau, dan ribut.

Sepanjang artikel ini, saya akan memberikan gambaran umum tentang strategi yang berbeza untuk infrastruktur tahan iklim masa hadapan kami. Walau bagaimanapun, perlu diingat bahawa setiap tempat individu perlu melakukan kajian khusus tapaknya sendiri untuk mencari penyelesaian terbaik untuk keperluan mereka.

pengangkutan

Jalan raya. Ia mahal untuk diselenggara seperti sedia ada, tetapi dengan kerosakan tambahan akibat banjir, pemendakan, panas dan fros, penyelenggaraan jalan raya akan menjadi lebih mahal. Jalan berturap di mana hujan dan banjir adalah masalah akan bergelut untuk mengendalikan semua air tambahan. Isu dengan bahan yang kita ada sekarang adalah, tidak seperti landskap semula jadi, mereka hampir tidak menyerap air sama sekali. Kemudian kami mempunyai semua air tambahan yang tidak tahu ke mana hendak pergi, akhirnya membanjiri jalan dan bandar. Kerpasan tambahan juga akan merosakkan tanda jalan di jalan berturap dan menyebabkan lebih banyak hakisan di jalan tidak berturap. The laporan EPA bahawa isu ini akan menjadi sangat dramatik di Amerika Syarikat di rantau Great Planes, yang berkemungkinan memerlukan pembaikan sehingga $3.5 bilion menjelang 2100.

Di tempat yang panas melampau lebih membimbangkan, suhu tinggi akan menyebabkan jalan berturap lebih kerap retak dan memerlukan lebih banyak penyelenggaraan. Turapan juga menyerap lebih banyak haba, mengubah bandar menjadi kawasan haba yang sangat sengit dan berbahaya ini. Dengan mengambil kira perkara ini, lokasi dengan suhu yang lebih panas mungkin mula menggunakan bentuk “turapan sejuk"

Jika kita terus mengeluarkan gas rumah hijau sebanyak yang kita lakukan pada masa ini, EPA mengunjurkan bahawa menjelang 2100, kos penyesuaian di dalam A.S. di jalan raya mungkin meningkat kepada setinggi $10 bilion. Anggaran ini juga tidak termasuk kerosakan selanjutnya akibat kenaikan paras laut atau banjir ribut, jadi ia berkemungkinan lebih tinggi. Walau bagaimanapun, dengan lebih banyak peraturan mengenai pelepasan gas rumah hijau mereka menganggarkan bahawa kita boleh mengelakkan $4.2 – $7.4 bilion daripada kerosakan ini.

Jambatan dan lebuh raya. Kedua-dua bentuk infrastruktur ini akan memerlukan perubahan paling banyak di bandar-bandar pantai dan paras laut rendah. Apabila ribut menjadi lebih kuat, jambatan dan lebuh raya berisiko menjadi lebih terdedah daripada kedua-dua tekanan yang ditimbulkan oleh angin dan air tambahan, serta daripada penuaan umum.

Dengan jambatan secara khusus, bahaya terbesar ialah sesuatu yang dipanggil gosok. Ini adalah apabila air yang bergerak laju di bawah jambatan menghanyutkan sedimen yang menyokong asasnya. Dengan badan air yang terus berkembang daripada lebih banyak hujan dan paras laut meningkat, gerusan akan terus menjadi lebih teruk. Dua cara semasa yang dicadangkan EPA untuk membantu memerangi isu ini pada masa hadapan ialah menambahkan lebih banyak batuan dan sedimen untuk menstabilkan asas jambatan dan menambah lebih banyak konkrit untuk mengukuhkan jambatan secara umum.

Pengangkutan awam. Seterusnya, mari kita pertimbangkan pengangkutan awam seperti bas bandar, kereta api bawah tanah, kereta api dan metro. Dengan harapan kami akan mengurangkan pelepasan karbon kami, lebih ramai orang akan menggunakan pengangkutan awam. Di dalam bandar, terdapat lebih banyak laluan bas atau rel untuk dilalui, dan kuantiti keseluruhan bas dan kereta api akan meningkat untuk memberi ruang kepada lebih ramai orang. Walau bagaimanapun, masa depan mempunyai beberapa kemungkinan yang menakutkan untuk pengangkutan awam, khususnya daripada banjir dan panas melampau.

Dengan banjir, terowong dan pengangkutan bawah tanah untuk kereta api akan menderita. Ini masuk akal kerana tempat yang akan banjir terlebih dahulu adalah kawasan yang paling rendah. Kemudian tambahkan talian elektrik yang digunakan oleh kaedah pengangkutan seperti metro dan kereta api bawah tanah dan kita mempunyai bahaya awam yang pasti. Malah, kita sudah mula melihat jenis banjir ini di tempat-tempat seperti Bandar New York, daripada Taufan Sandy, dan ia semakin teruk. Responses kepada ancaman ini termasuk perubahan infrastruktur seperti membina jeriji pengudaraan yang dinaikkan untuk mengurangkan air ribut, membina ciri perlindungan seperti tembok penahan dan, di sesetengah tempat, menempatkan semula beberapa infrastruktur pengangkutan kami ke kawasan yang kurang terdedah.

Bagi cuaca panas yang melampau, pernahkah anda menaiki transit awam bandar semasa waktu sibuk pada musim panas? Saya akan memberi anda petunjuk: ia tidak menyeronokkan. Walaupun terdapat penghawa dingin (selalunya tidak ada), dengan itu ramai orang berkemas seperti sardin, sukar untuk mengekalkan suhu. Jumlah haba ini boleh membawa kepada banyak bahaya sebenar, seperti keletihan haba untuk orang yang menaiki pengangkutan awam. Untuk mengurangkan masalah ini, infrastruktur sama ada perlu mempunyai keadaan yang kurang padat atau bentuk penyaman udara yang lebih baik.

Akhir sekali, haba melampau telah diketahui menyebabkan rel bergelung, juga dikenali sebagai "heat kinks", di sepanjang laluan kereta api. Kedua-duanya memperlahankan kereta api dan memerlukan pembaikan tambahan dan lebih mahal untuk pengangkutan.

Pengangkutan udara. Salah satu perkara terbesar yang perlu difikirkan mengenai perjalanan kapal terbang ialah keseluruhan operasi bergantung pada cuaca. Disebabkan ini, pesawat perlu menjadi lebih tahan kepada kedua-dua haba yang kuat dan ribut yang teruk. Pertimbangan lain adalah landasan sebenar kapal terbang, kerana banyak yang hampir dengan paras laut dan terdedah kepada banjir. Lonjakan ribut akan menjadikan lebih banyak landasan tidak tersedia untuk jangka masa yang lebih lama. Untuk menyelesaikannya, kami mungkin mula menaikkan landasan pada struktur yang lebih tinggi atau memindahkan banyak lapangan terbang utama kami. 

Pengangkutan laut. Pelabuhan dan pelabuhan juga akan melihat beberapa perubahan tambahan kerana kenaikan laut dan peningkatan ribut di pantai. Sesetengah struktur mungkin perlu dinaikkan lebih tinggi atau diperkukuhkan lebih hanya untuk bertolak ansur dengan kenaikan paras laut.

Tenaga

Penyaman udara dan pemanasan. Memandangkan perubahan iklim membawa haba ke tahap keterlaluan baharu, keperluan untuk penghawa dingin akan meroket. Tempat di seluruh dunia, terutamanya bandar, memanaskan suhu yang boleh membawa maut tanpa penghawa dingin. Mengikut Pusat Iklim dan Tenaga Penyelesaian, "panas melampau ialah bencana alam yang paling mematikan di A.S., membunuh secara purata lebih ramai orang berbanding taufan, kilat, puting beliung, gempa bumi dan banjir digabungkan."

Malangnya, apabila permintaan untuk tenaga ini meningkat, keupayaan kita untuk menyediakan tenaga semakin berkurangan. Memandangkan kaedah semasa kami menghasilkan tenaga adalah salah satu sumber utama perubahan iklim yang disebabkan oleh manusia, kami menjadi terperangkap dalam lingkaran setan penggunaan tenaga ini. Harapan kami terletak pada mencari sumber yang lebih bersih untuk membekalkan lebih banyak permintaan tenaga kami.

Empangan. Di kebanyakan tempat, ancaman terbesar kepada empangan pada masa hadapan ialah peningkatan banjir dan kerosakan akibat ribut. Walaupun kekurangan aliran air akibat kemarau boleh menjadi masalah di beberapa tempat, kajian daripada Universiti Sains dan Teknologi Norway menunjukkan bahawa "peningkatan dalam tempoh kemarau dan volum defisit [akan] tidak menjejaskan pengeluaran kuasa atau operasi takungan."

Sebaliknya, kajian itu juga menunjukkan bahawa dengan peningkatan ribut, "jumlah kebarangkalian kegagalan hidrologi [a] empangan akan meningkat dalam iklim masa depan." Ini berlaku apabila empangan menjadi terlalu terbeban oleh air dan sama ada melimpah atau pecah.

Selain itu, dalam syarahan mengenai 4 Oktober membincangkan kenaikan paras laut, profesor undang-undang William dan Mary, Elizabeth Andrews, menunjukkan kesan ini sudah berlaku. Memetik kata beliau, apabila "Taufan Floyd melanda [Tidewater, VA] pada September 1999, 13 empangan telah dilanggar dan banyak lagi telah rosak, dan akibatnya, akta keselamatan empangan Virginia telah dipinda." Oleh itu, dengan peningkatan ribut, kita perlu meletakkan lebih banyak lagi dalam infrastruktur keselamatan empangan.

Tenaga hijau. Isu besar apabila bercakap tentang perubahan iklim dan tenaga ialah penggunaan bahan api fosil kita. Selagi kita terus membakar bahan api fosil, kita akan terus memburukkan perubahan iklim.

Dengan ini, sumber tenaga yang bersih dan mampan akan menjadi penting. Ini termasuk menggunakan angin, suria, dan geoterma sumber, serta konsep baharu untuk menjadikan penangkapan tenaga lebih cekap dan mudah diakses, seperti Pokok Hijau SolarBotanic yang menuai kedua-dua tenaga angin dan suria.

Pembinaan

Peraturan bangunan. Perubahan iklim dan paras laut akan mendorong kita untuk mempunyai bangunan yang lebih disesuaikan. Sama ada kita mendapat penambahbaikan yang diperlukan ini sebagai pencegahan atau sebagai tindak balas adalah dipersoalkan, tetapi ia mesti berlaku akhirnya. 

Di tempat yang menjadi isu banjir, akan terdapat lebih banyak keperluan untuk infrastruktur yang dinaikkan dan kekuatan tahan banjir. Ini termasuk sebarang pembinaan baharu pada masa hadapan, serta mengekalkan bangunan semasa kami, untuk memastikan kedua-duanya tahan banjir. Banjir adalah salah satunya bencana yang paling mahal selepas gempa bumi, jadi pastikan bangunan mempunyai asas yang kukuh dan dinaikkan di atas garisan banjir adalah penting. Malah, peningkatan banjir mungkin menyebabkan beberapa lokasi tidak terhad untuk membina sepenuhnya. 

Bagi tempat yang kekurangan air, bangunan perlu menjadi lebih cekap air. Ini bermakna perubahan seperti tandas aliran rendah, pancuran mandian dan keran. Di kawasan tertentu, kita mungkin perlu mengucapkan selamat tinggal kepada mandi. Saya tahu. Ini menyusahkan saya juga.

Selain itu, bangunan memerlukan penebat dan seni bina yang lebih baik untuk menggalakkan pemanasan dan penyejukan yang cekap. Seperti yang dibincangkan sebelum ini, penyaman udara menjadi semakin diperlukan di banyak tempat, jadi memastikan bahawa bangunan membantu untuk mengurangkan sebahagian daripada permintaan ini akan menjadi bantuan yang besar.

Akhirnya, satu inovasi mula datang ke bandar adalah bumbung hijau. Ini bermakna mempunyai taman, rumput, atau beberapa bentuk tumbuhan di atas bumbung bangunan. Anda mungkin bertanya apa gunanya taman atas bumbung dan terkejut mengetahui ia sebenarnya mempunyai faedah yang besar, termasuk penebat suhu dan bunyi, menyerap hujan, meningkatkan kualiti udara, mengurangkan "pulau haba", menambah biodiversiti, dan secara amnya cantik. Bumbung hijau ini menambah baik persekitaran dalam bandar sehinggakan bandar akan mula memerlukan sama ada ia atau panel solar untuk setiap bangunan baharu. San Francisco sudah pun melakukan ini!

Pantai dan pantai. Bangunan pantai menjadi semakin kurang praktikal. Walaupun semua orang menyukai harta tanah tepi laut, dengan paras air laut meningkat, malangnya lokasi ini akan menjadi yang pertama berakhir di bawah air. Mungkin satu-satunya perkara yang positif tentang ini adalah untuk orang yang lebih jauh ke pedalaman, kerana mereka mungkin akan lebih dekat dengan pantai. Sungguhpun begitu, pembinaan yang berhampiran dengan lautan perlu dihentikan, kerana tiada satu pun daripada bangunan tersebut akan mampan dengan peningkatan ribut dan air pasang.

Tembok laut. Mengenai Seawall, ia akan terus menjadi lebih biasa dan digunakan secara berlebihan dalam percubaan kami untuk menghadapi perubahan iklim. Sebuah artikel daripada Scientific American meramalkan bahawa "setiap negara di seluruh dunia akan membina tembok untuk mempertahankan diri daripada kenaikan laut dalam tempoh 90 tahun, kerana kos banjir akan lebih mahal daripada harga projek perlindungan." Sekarang, apa yang saya tidak tahu sebelum melakukan beberapa penyelidikan tambahan ialah bentuk mencegah pasang surut air pasang ini melakukan banyak perkara. kerosakan kepada persekitaran pantai. Mereka cenderung memburukkan hakisan pantai dan mengacaukan bentuk daya tahan semula jadi pantai.

Satu alternatif yang mungkin kita mula lihat di pinggir pantai ialah sesuatu yang dipanggil "garis pantai hidup." Ini adalah "struktur berasaskan alam semula jadi," seperti paya, beting pasir, bakau atau terumbu karang yang melakukan semua perkara yang sama seperti tambak laut, tetapi juga memberi habitat kepada burung laut dan makhluk lain. Dengan sebarang keberuntungan dalam peraturan pembinaan, tembok laut versi hijau ini mungkin menjadi pemain pelindung terkemuka, terutamanya di kawasan pesisir pantai yang terlindung seperti sistem sungai, Teluk Chesapeake dan Tasik Besar.

Saluran air dan infrastruktur hijau

Setelah dibesarkan di California, kemarau sentiasa menjadi topik perbualan yang berterusan. Malangnya, ini adalah satu masalah yang tidak menjadi lebih baik dengan perubahan iklim. Satu penyelesaian yang terus dilemparkan ke dalam perdebatan ialah infrastruktur yang memindahkan air dari tempat lain, seperti Seattle atau Alaska. Namun melihat lebih dekat menunjukkan ini tidak praktikal. Sebaliknya, bentuk infrastruktur penjimatan air yang berbeza ialah sesuatu yang dipanggil "infrastruktur hijau." Ini bermakna menggunakan struktur seperti tong hujan untuk menuai air hujan pada asasnya dan menggunakannya untuk perkara seperti menyiram tandas dan menyiram taman atau pertanian. Dengan menggunakan teknik ini, satu kajian menganggarkan bahawa California boleh menjimatkan 4.5 trilion gelen air.

Satu lagi aspek infrastruktur hijau merangkumi pengisian semula air bawah tanah melalui lebih banyak kawasan bandar yang menyerap air. Ini termasuk lebih banyak turapan telap, taman air hujan yang direka khusus untuk menampung air tambahan, dan hanya mempunyai lebih banyak ruang tumbuhan di sekitar bandar supaya air hujan dapat meresap ke dalam air bawah tanah. Analisis yang disebut sebelum ini menganggarkan bahawa nilai cas semula air tanah ini di kawasan tertentu akan menjadi lebih daripada $ 50 juta.

Kumbahan dan sisa

Kumbahan. Saya menyimpan topik terbaik untuk yang terakhir, jelas sekali. Perubahan terbesar kepada infrastruktur kumbahan akibat perubahan iklim akan menjadikan loji rawatan lebih berkesan, dan keseluruhan sistem lebih tahan banjir. Di tempat yang dilanda banjir, masalahnya sekarang ialah sistem kumbahan tidak disediakan untuk menampung air yang banyak. Ini bermakna apabila banjir berlaku sama ada kumbahan diarahkan terus ke sungai atau sungai berdekatan, atau air banjir menyusup ke dalam paip kumbahan dan kita mendapat sesuatu yang dipanggil “limpahan pembetung sanitari.” Namanya cukup jelas, tetapi ia pada asasnya apabila pembetung mengalir dan menyebarkan kumbahan mentah yang pekat ke persekitaran sekitar. Anda mungkin boleh bayangkan isu di sebalik ini. Jika tidak, fikirkan sepanjang garis pencemaran air dan penyakit yang terhasil. Infrastruktur masa depan perlu mencari cara baharu untuk menangani limpahan dan memerhatikan penyelenggaraannya dengan lebih teliti.

Sebaliknya, di tempat yang dilanda kemarau, terdapat beberapa konsep lain yang berlegar mengenai sistem kumbahan. Seseorang menggunakan kurang air dalam sistem sepenuhnya, untuk menggunakan air tambahan itu untuk keperluan lain. Walau bagaimanapun, kita perlu bimbang tentang kepekatan kumbahan, bagaimana kita boleh berjaya merawatnya, dan betapa merosakkan kumbahan pekat itu pada infrastruktur. Konsep lain yang mungkin kita mula mainkan ialah menggunakan semula air selepas rawatan, menjadikan kualiti air yang ditapis itu lebih penting.

Air ribut. Saya telah pun bercakap dengan baik tentang isu-isu di sebalik air ribut dan banjir, jadi saya akan cuba untuk tidak mengulangi diri saya terlalu banyak. Dalam kuliah tentang "Memulihkan Teluk Chesapeake menjelang 2025: Adakah Kita berada di Landasan?”, peguam kanan Yayasan Chesapeake Bay, Peggy Sanner, membangkitkan isu pencemaran air larian daripada air ribut, dengan mengatakan bahawa ia adalah "salah satu sektor pencemaran terbesar." Sanner menjelaskan bahawa penyelesaian besar untuk pencemaran air ribut adalah seiring dengan cara kita boleh mengurangkan banjir; iaitu mempunyai lebih banyak tanah yang boleh menyerap air. Dia berkata, "Apabila ia menyusup ke dalam tanah, larian itu perlahan, menyejuk, dan membersihkan dan kemudian sering memasuki laluan air melalui air tanah." Bagaimanapun, dia mengakui bahawa meletakkan bentuk infrastruktur baharu ini biasanya sangat mahal dan mengambil masa yang lama. Ini bermakna, jika kita bernasib baik, mungkin kita akan melihat lebih banyak perkara ini dalam tempoh 15 hingga 25 tahun akan datang.

Membazir. Akhirnya, kami mempunyai sisa am anda. Perubahan terbesar dengan bahagian masyarakat ini diharapkan akan mengurangkannya. Apabila kita melihat statistik, kemudahan sisa seperti tapak pelupusan sampah, insinerator, kompos, dan juga kitar semula atas sebab mereka sendiri sehingga lima peratus daripada pelepasan gas rumah hijau di Amerika Syarikat. Ini mungkin tidak kelihatan seperti banyak, tetapi sebaik sahaja anda menggabungkannya dengan cara semua bahan itu berada dalam tong sampah (pengeluaran, pengangkutan dan kitar semula), ia berjumlah lebih kurang 42 peratus daripada pelepasan gas rumah hijau A.S.

Dengan kesan sebanyak itu, tidak mungkin kita dapat mengekalkan jumlah sisa ini tanpa memburukkan lagi perubahan iklim. Walaupun dengan menyempitkan pandangan kita dan melihat kesan ke atas infrastruktur sahaja, ia sudah kelihatan cukup buruk. Mudah-mudahan, dengan meletakkan banyak penyelesaian dan amalan yang disebutkan di atas, manusia boleh mula memberi kesan yang berbeza: satu untuk lebih baik.