Veranderende infrastructuur voor een veranderend klimaat

Nu de klimaatverandering op de planeet begint te slaan, zal de infrastructuur van onze samenleving een aantal serieuze veranderingen moeten ondergaan. Infrastructuur omvat zaken als onze transportmethoden, stroom- en watervoorziening, en riolering en afvalsystemen. Het probleem met klimaatverandering is echter dat het geen enkele locatie op dezelfde manier zal beïnvloeden. Dit betekent dat er veel verschillende manieren zullen zijn om met problemen om te gaan, zoals droogte, zeespiegelstijging, overstromingen, tornado's, extreme hitte of kou en stormen.

In dit artikel zal ik een algemeen overzicht geven van verschillende strategieën voor onze toekomstige klimaatbestendige infrastructuur. Houd er echter rekening mee dat elke individuele plaats zijn eigen site-specifieke studies zal moeten doen om de beste oplossingen voor hun behoeften te vinden.

Vervoer

Wegen. Ze zijn al duur in onderhoud, maar met extra schade door overstromingen, neerslag, hitte en vorst zal het onderhoud van wegen veel duurder worden. Verharde wegen waar neerslag en overstromingen een probleem zijn, zullen moeite hebben om al het extra water aan te kunnen. Het probleem met de materialen die we nu hebben, is dat ze, in tegenstelling tot natuurlijke landschappen, nauwelijks water opnemen. Dan hebben we al dat extra water dat niet weet waar het heen moet, waardoor uiteindelijk straten en steden onder water komen te staan. De extra neerslag zal ook de wegmarkeringen op verharde wegen aantasten en op onverharde wegen meer erosie veroorzaken. De EPA-rapporten dat dit probleem vooral dramatisch zou zijn binnen de Verenigde Staten in de Great Planes-regio, waardoor tegen 3.5 mogelijk tot $ 2100 miljard aan reparaties nodig zou zijn.

Op plaatsen waar extreme hitte meer een probleem is, zorgen hoge temperaturen ervoor dat verharde wegen vaker scheuren en meer onderhoud vergen. De trottoirs nemen ook meer warmte op, waardoor steden veranderen in deze superintensieve en gevaarlijke hitteplekken. Met dit in gedachten kunnen locaties met hogere temperaturen vormen van "koele stoep. '

Als we zoveel broeikasgassen blijven uitstoten als we nu doen, verwacht EPA dat tegen 2100 de aanpassingskosten op wegen in de VS kunnen oplopen tot zo hoog als $ 10 miljard. Deze schatting houdt ook geen rekening met verdere schade door zeespiegelstijging of stormvloeden, dus het zou waarschijnlijk nog hoger zijn. Met meer regelgeving over de uitstoot van broeikasgassen schatten ze echter dat we $ 4.2 - $ 7.4 miljard van deze schade kunnen vermijden.

Bruggen en snelwegen. Deze twee vormen van infrastructuur zullen de meeste verandering nodig hebben in kuststeden en steden op laag zeeniveau. Naarmate stormen heviger worden, lopen bruggen en snelwegen het risico kwetsbaarder te worden door zowel de stress die extra wind en water erop uitoefenen, als door algemene veroudering.

Met name bij bruggen is het grootste gevaar iets dat wordt genoemd schuren. Dit is wanneer snel bewegend water onder de brug sediment wegspoelt dat de fundering ondersteunt. Met watermassa's die voortdurend groeien door meer regen en zeespiegelstijging, zal de schuur alleen maar erger worden. Twee huidige manieren die de EPA voorstelt om dit probleem in de toekomst te helpen bestrijden, zijn het toevoegen van meer stenen en sediment om brugfunderingen te stabiliseren en het toevoegen van meer beton om bruggen in het algemeen te versterken.

Openbaar vervoer. Laten we vervolgens eens kijken naar het openbaar vervoer, zoals stadsbussen, metro's, treinen en metro's. In de hoop dat we onze COXNUMX-uitstoot verminderen, zullen veel meer mensen het openbaar vervoer nemen. Binnen steden zal er een groter aantal bus- of treinroutes zijn om zich te verplaatsen, en het totale aantal bussen en treinen zal toenemen om ruimte te maken voor grotere aantallen mensen. De toekomst biedt echter een aantal angstaanjagende mogelijkheden voor het openbaar vervoer, met name door overstromingen en extreme hitte.

Met overstromingen zullen tunnels en ondergronds transport voor spoorwegen lijden. Logisch, want de plekken die het eerst onder water komen te staan, zijn de laagste gronden. Voeg dan de elektrische leidingen toe die transportmethoden zoals metro en metro's gebruiken en we hebben een duidelijk openbaar gevaar. In feite zijn we al begonnen met het zien van dit soort overstromingen in plaatsen zoals New York City, van orkaan Sandy, en het wordt alleen maar erger. Reacties tegen deze bedreigingen omvatten infrastructuurveranderingen zoals het bouwen van verhoogde ventilatieroosters om regenwater te verminderen, het bouwen van beschermende voorzieningen zoals steunmuren en, op sommige plaatsen, het verplaatsen van een deel van onze transportinfrastructuur naar minder kwetsbare gebieden.

Wat betreft extreme hitte, ben je ooit tijdens de spits in de zomer met het openbaar vervoer in de stad geweest? Ik zal je een hint geven: het is niet leuk. Zelfs als er airconditioning is (die is er vaak niet), met zoveel mensen opeengepakt als sardientjes, is het moeilijk om de temperatuur laag te houden. Deze hoeveelheid hitte kan tot veel reële gevaren leiden, zoals hitte-uitputting voor mensen die met het openbaar vervoer reizen. Om dit probleem te verminderen, moet de infrastructuur minder verpakt zijn of betere vormen van airconditioning hebben.

Ten slotte is bekend dat extreme hitte de oorzaak is geknikte rails, ook wel bekend als "heat kniks", langs spoorlijnen. Deze vertragen zowel treinen als vereisen aanvullende en duurdere reparaties voor transport.

Luchttransport. Een van de grootste dingen om over na te denken met betrekking tot vliegtuigreizen, is dat de hele operatie relatief afhankelijk is van het weer. Hierdoor zullen vliegtuigen beter bestand moeten worden tegen zowel intense hitte als zware stormen. Andere overwegingen zijn de eigenlijke landingsbanen van vliegtuigen, omdat veel ervan dicht bij de zeespiegel liggen en kwetsbaar zijn voor overstromingen. Door stormvloeden zullen steeds meer start- en landingsbanen voor langere tijd onbeschikbaar zijn. Om dit op te lossen, kunnen we beginnen met het verhogen van start- en landingsbanen op hogere structuren of het verplaatsen van veel van onze grote luchthavens. 

Transport over zee. Havens en havens gaan ook wat extra veranderingen ondergaan vanwege de stijgende zeeën en de toegenomen stormen aan de kusten. Sommige van de structuren zullen waarschijnlijk hoger moeten worden opgetrokken of meer moeten worden versterkt om de stijging van de zeespiegel te verdragen.

Energie

Airconditioning en verwarming. Naarmate de klimaatverandering de hitte naar nieuwe extremen drijft, zal de behoefte aan airconditioning omhoogschieten. Plaatsen over de hele wereld, vooral steden, warmen op tot dodelijke temperaturen zonder airconditioning. Volgens de Centrum voor Klimaat en Energie Solutions, "extreme hitte is de meest dodelijke natuurramp in de VS, waarbij gemiddeld meer mensen om het leven komen dan orkanen, bliksem, tornado's, aardbevingen en overstromingen samen."

Helaas, naarmate deze vraag naar energie toeneemt, neemt ons vermogen om energie te leveren af. Aangezien onze huidige methoden om energie op te wekken een van de belangrijkste bronnen van door de mens veroorzaakte klimaatverandering zijn, komen we vast te zitten in deze vicieuze cirkel van energieverbruik. Onze hoop ligt in het zoeken naar schonere bronnen om in meer van onze energiebehoeften te voorzien.

Dammen. Op de meeste plaatsen is de grootste bedreiging voor dammen in de toekomst toenemende overstromingen en breuken door stormen. Hoewel een gebrek aan waterstroom door droogte op sommige plaatsen een probleem kan zijn, blijkt uit een studie van de Noorse universiteit voor wetenschap en technologie toonde aan dat "de toename van de droogteduur en het tekortvolume geen invloed [zou] hebben op de stroomproductie of de werking van het reservoir."

Aan de andere kant toonde de studie ook aan dat met meer stormen "de totale hydrologische faalkans van [een] dam zal toenemen in het toekomstige klimaat." Dit gebeurt wanneer dammen overbelast raken door water en overstromen of breken.

Bovendien, in een lezing over de 4 oktober over de stijging van de zeespiegel, William en Mary professor in de rechten, Elisabeth Andries, laat zien dat deze effecten al plaatsvinden. Om haar te citeren, toen "orkaan Floyd [Tidewater, VA] in september 1999 trof, werden 13 dammen doorbroken en werden er nog veel meer beschadigd, en als gevolg daarvan werd de wet op de veiligheid van de dammen in Virginia gewijzigd." Met toenemende stormen zullen we dus veel meer moeten investeren in de veiligheidsinfrastructuur voor dammen.

Groene energie. Een groot probleem bij het praten over klimaatverandering en energie is ons gebruik van fossiele brandstoffen. Zolang we fossiele brandstoffen blijven verbranden, zullen we de klimaatverandering blijven verergeren.

Met dit in het achterhoofd zullen schone, duurzame energiebronnen essentieel worden. Deze omvatten het gebruik wind, zonne- en geothermisch bronnen, evenals nieuwe concepten om energiewinning efficiënter en toegankelijker te maken, zoals de SolarBotanic Groene Boom die zowel wind- als zonne-energie oogst.

Bouw

Bouwvoorschriften. Veranderingen in het klimaat en de zeespiegel zullen ons ertoe aanzetten om beter aangepaste gebouwen te hebben. Of we deze noodzakelijke verbeteringen als preventie of als reactie krijgen, is de vraag, maar het zal uiteindelijk toch moeten gebeuren. 

Op plaatsen waar overstromingen aan de orde zijn, zullen er meer eisen worden gesteld aan verhoogde infrastructuur en overstromingsbestendigheid. Dit omvat elke nieuwe constructie in de toekomst, evenals het onderhoud van onze huidige gebouwen, om ervoor te zorgen dat beide overstromingsbestendig zijn. Overstromingen zijn er een van de duurste rampen na aardbevingen, dus het is van cruciaal belang ervoor te zorgen dat gebouwen een sterke fundering hebben en boven de vloedlijn uitkomen. Door de toename van overstromingen kunnen sommige locaties zelfs volledig verboden worden om te bouwen. 

Wat betreft plekken met een gebrek aan water, gebouwen zullen een stuk waterzuiniger moeten worden. Dit betekent veranderingen zoals toiletten, douches en kranen met een laag debiet. In bepaalde gebieden moeten we misschien zelfs afscheid nemen van baden. Ik weet. Dit stoort mij ook.

Bovendien zullen gebouwen betere isolatie en architectuur nodig hebben om efficiënte verwarming en koeling te bevorderen. Zoals eerder besproken, wordt airconditioning op veel plaatsen steeds belangrijker, dus ervoor zorgen dat de gebouwen een deel van deze vraag helpen verlichten, zal een enorme hulp zijn.

Eindelijk begint er een innovatie in steden te komen groene daken. Dit betekent tuinen, gras of een vorm van planten op de daken van gebouwen. Je vraagt ​​je misschien af ​​wat het nut is van daktuinen en je zult verrast zijn te horen dat ze enorme voordelen hebben, waaronder het isoleren van temperatuur en geluid, het absorberen van regen, het verbeteren van de luchtkwaliteit, het verminderen van "hitte-eilanden", het vergroten van de biodiversiteit en gewoon in het algemeen mooi zijn. Deze groene daken verbeteren de binnenstedelijke omgevingen zozeer dat steden ze of zonnepanelen voor elk nieuw gebouw zullen gaan eisen. San Francisco heeft het al gedaan dit gedaan!

Stranden en kusten. Kustbouw wordt steeds minder praktisch. Hoewel iedereen houdt van een woning aan zee, zullen deze locaties met een stijgende zeespiegel helaas als eerste onder water komen te staan. Het enige positieve hieraan is wellicht voor mensen die iets meer landinwaarts liggen, want die zitten straks misschien een stuk dichter bij het strand. Echt, de bouw dicht bij de oceaan zal moeten stoppen, omdat geen van die gebouwen duurzaam zal zijn met toenemende stormen en opkomende getijden.

Zeeweringen. Als het op zeeweringen aankomt, zullen ze steeds vaker voorkomen en te veel worden gebruikt in onze poging om de klimaatverandering het hoofd te bieden. Een artikel van Scientific American voorspelt dat "elk land ter wereld binnen 90 jaar muren zal bouwen om zichzelf te verdedigen tegen de stijgende zeeën, omdat de kosten van overstromingen duurder zullen zijn dan de prijs van beschermingsprojecten." Wat ik niet wist voordat ik wat extra onderzoek deed, is dat deze vorm van het voorkomen van opkomend tij veel doet schade aan het kustmilieu. Ze hebben de neiging om de kusterosie te verergeren en de natuurlijke manieren van omgaan met de kust te verstoren.

Een alternatief dat we misschien aan kustlijnen gaan zien, is iets dat wordt genoemd "levende oevers." Dit zijn "op de natuur gebaseerde structuren", zoals moerassen, zandduinen, mangroven of koraalriffen die allemaal hetzelfde doen als zeeweringen, maar ook zeevogels en andere beestjes een leefgebied geven. Met een beetje geluk in bouwvoorschriften kunnen deze groene versies van zeeweringen een leidende beschermende speler worden, vooral in beschutte kustgebieden zoals riviersystemen, de Chesapeake Bay en de Grote Meren.

Waterkanalen en groene infrastructuur

Opgegroeid in Californië, is droogte altijd een constant gespreksonderwerp geweest. Helaas is dit een probleem dat er met de klimaatverandering niet beter op wordt. Een oplossing die steeds in het debat wordt geworpen, is infrastructuur die water van andere plaatsen overbrengt, zoals Seattle of Alaska. Maar een nadere blik leert dat dit niet praktisch is. In plaats daarvan is een andere vorm van waterbesparende infrastructuur iets dat 'groene infrastructuur' wordt genoemd. Dit betekent het gebruik van constructies zoals regentonnen om in wezen regenwater op te vangen en te gebruiken voor zaken als het doorspoelen van toiletten en het besproeien van tuinen of landbouw. Door deze technieken te gebruiken, schatte een studie dat Californië zou kunnen besparen 4.5 biljoen liter water.

Een ander aspect van groene infrastructuur is het aanvullen van het grondwater door meer stadsgebieden te hebben die water absorberen. Dit omvat beter doorlatende trottoirs, regenwatertuinen die speciaal zijn ontworpen om extra water op te nemen, en simpelweg meer plantruimte rond de stad zodat regenwater in het grondwater kan trekken. In de eerder genoemde analyse werd geschat dat de waarde van deze grondwateraanvulling in bepaalde gebieden zou zijn meer dan $ 50 miljoen.

Riolering en afval

riolering. Het beste onderwerp heb ik natuurlijk voor het laatst bewaard. De grootste verandering in de rioleringsinfrastructuur als gevolg van klimaatverandering zal zijn om zuiveringsinstallaties effectiever te maken en het hele systeem meer overstromingsbestendig te maken. Op plaatsen met overstromingen is het probleem nu dat de riolering niet is ingericht om veel water op te vangen. Dit betekent dat wanneer er een overstroming plaatsvindt, ofwel het afvalwater rechtstreeks naar nabijgelegen beken of rivieren wordt geleid, ofwel het overstromingswater in de rioolbuizen infiltreert en we iets krijgen dat "overstort sanitair riool.” De naam spreekt voor zich, maar het is eigenlijk wanneer riolen overstromen en geconcentreerd, ongezuiverd rioolwater in de omgeving verspreiden. U kunt zich waarschijnlijk de problemen hierachter voorstellen. Zo niet, denk dan aan heel veel waterverontreiniging en de daaruit voortvloeiende ziekte. Toekomstige infrastructuur zal nieuwe manieren moeten vinden om met overflow om te gaan en het onderhoud ervan beter in de gaten te houden.

Aan de andere kant, op plaatsen met droogte zijn er verschillende andere concepten rond de riolering. De ene gebruikt helemaal minder water in het systeem om dat extra water voor andere behoeften te gebruiken. Dan moeten we ons echter zorgen maken over de concentratie van afvalwater, hoe we het met succes kunnen behandelen en hoe schadelijk dat geconcentreerde afvalwater zal zijn voor de infrastructuur. Een ander concept waarmee we misschien gaan spelen, is hergebruik van water na behandeling, waardoor de kwaliteit van dat gefilterde water nog belangrijker wordt.

Stormwater. Ik heb al behoorlijk wat gesproken over de problemen achter regenwater en overstromingen, dus ik zal proberen mezelf niet te veel te herhalen. In een lezing over “Herstel van de Chesapeake Bay tegen 2025: zijn we op schema?”, de senior advocaat van de Chesapeake Bay Foundation, Peggy Sanner, bracht de kwestie van afvoervervuiling door regenwater ter sprake en zei dat het "een van de grootste vervuilingssectoren" is. Sanner legt uit dat een grote oplossing voor de vervuiling van regenwater gepaard gaat met hoe we overstromingen kunnen verminderen; dat wil zeggen, meer land hebben dat water kan opnemen. Ze zegt: "Als het eenmaal in de grond is geïnfiltreerd, vertraagt ​​​​de afvoer, koelt af en ruimt op en komt dan vaak via het grondwater in de waterweg terecht." Ze geeft echter toe dat het opzetten van deze nieuwe vormen van infrastructuur meestal erg duur is en veel tijd kost. Dit betekent dat, als we geluk hebben, we hier de komende 15 tot 25 jaar misschien meer van zullen zien.

Verspilling. Tot slot hebben we uw restafval. De grootste verandering met dit deel van de samenleving zal hopelijk het verminderen ervan zijn. Als we naar de statistieken kijken, veroorzaken afvalvoorzieningen zoals stortplaatsen, verbrandingsovens, compost en zelfs recycling zelf tot vijf procent van de uitstoot van broeikasgassen in de Verenigde Staten. Dit lijkt misschien niet veel, maar als je het eenmaal combineert met hoe al die spullen in de prullenbak terecht zijn gekomen (productie, transport en recycling), komt het neer op ongeveer 42 procent van de uitstoot van broeikasgassen in de VS.

Met zo'n grote impact kunnen we deze hoeveelheid afval onmogelijk volhouden zonder de klimaatverandering veel erger te maken. Zelfs als we onze blik vernauwen en alleen kijken naar de gevolgen voor de infrastructuur, lijkt het al erg genoeg. Hopelijk kan de mensheid, door een groot aantal van de bovengenoemde oplossingen en praktijken in te voeren, een ander soort impact gaan maken: een ten goede.