Endre infrastruktur for et klima i endring

Når klimaendringene begynner å banke ned på planeten, vil samfunnets infrastruktur måtte gå gjennom noen alvorlige endringer. Infrastruktur inkluderer ting som våre transportmetoder, kraft- og vannforsyning, og kloakk- og avfallssystemer. Saken med klimaendringer er imidlertid at de ikke vil påvirke et enkelt sted på samme måte. Dette betyr at det kommer til å være mange forskjellige måter å takle problemer på som tørke, havnivåstigning, flom, tornadoer, ekstrem varme eller kulde og stormer.

Gjennom denne artikkelen vil jeg gi en generell oversikt over ulike strategier for vår fremtidige klimabestandige infrastruktur. Men husk at hvert enkelt sted må gjøre sine egne stedsspesifikke studier for å finne de beste løsningene for deres behov.

Transport

Veier. De er dyre å vedlikeholde som de er, men med ekstra skade fra flom, nedbør, varme og frost, vil vedlikeholdet av veiene bli mye dyrere. Asfalterte veier der nedbør og flom er et problem kommer til å slite med å håndtere alt det ekstra vannet. Problemet med materialene vi har nå er, i motsetning til naturlandskap, at de nesten ikke suger opp noe vann i det hele tatt. Så har vi alt dette ekstra vannet som ikke vet hvor vi skal gå, og til slutt oversvømmer gater og byer. Den tilførte nedbøren vil også skade veimerking på asfalterte veier og gi mer erosjon på uasfalterte veier. De EPA rapporterer at dette problemet ville være spesielt dramatisk i USA i Great Planes-regionen, og potensielt kreve opptil 3.5 milliarder dollar i reparasjoner innen 2100.

På steder hvor ekstrem varme er mer et problem, vil høye temperaturer føre til at asfalterte veier sprekker oftere og trenger mer vedlikehold. Fortauene suger også til seg mer varme, og forvandler byer til disse superintense og farlige varmepunktene. Med dette i tankene kan steder med varmere temperaturer begynne å bruke former for "kult fortau».

Hvis vi fortsetter å slippe ut like mye klimagasser som vi gjør i dag, anslår EPA at innen 2100 kan tilpasningskostnadene innen USA på veier gå opp til så høyt som 10 milliarder dollar. Dette estimatet inkluderer heller ikke ytterligere skade fra havnivåstigning eller stormflom, så det vil sannsynligvis være enda høyere. Men med mer regulering av klimagassutslipp anslår de at vi kunne unngå $4.2 – $7.4 milliarder av disse skadene.

Broer og motorveier. Disse to formene for infrastruktur kommer til å trenge mest endring i byer ved kysten og lavt havnivå. Etter hvert som stormene blir mer intense, risikerer broer og motorveier å bli mer sårbare både på grunn av stresset som ekstra vind og vann påfører dem, så vel som av generell aldring.

Med broer spesifikt er den største faren noe som heter skure. Dette er når raskt bevegende vann under broen vasker bort sediment som støtter dens fundamenter. Med vannmasser som stadig vokser fra mer regn og stigende havnivåer, vil skuring bare bli verre. To aktuelle måter som EPA foreslår for å bidra til å bekjempe dette problemet i fremtiden, er å legge til flere steiner og sedimenter for å stabilisere brofundamenter og legge til mer betong for å styrke broer generelt.

Offentlig transport. La oss deretter vurdere offentlig transport som bybusser, t-baner, tog og metroer. Med håp om at vi skal redusere karbonutslippene våre, vil mange flere ta offentlig transport. Innenfor byer vil det være en større mengde buss- eller jernbaneruter for å komme seg rundt, og den totale mengden busser og tog vil øke for å gi plass til flere mennesker. Fremtiden har imidlertid en rekke skumle muligheter for offentlig transport, spesielt fra flom og ekstrem varme.

Med flom vil tunneler og underjordisk transport for jernbaner lide. Dette er fornuftig fordi stedene som vil oversvømme først er de laveste grunnene. Legg så til de elektriske linjene som transportmetoder som metro og t-bane bruker, og vi har en klar offentlig fare. Faktisk har vi allerede begynt å se denne typen flom på steder som New York City, fra orkanen Sandy, og det blir bare verre. Svar til disse truslene inkluderer infrastrukturendringer som å konstruere hevet ventilasjonsrist for å redusere overvann, bygge beskyttende funksjoner som støttemurer, og noen steder flytte noe av transportinfrastrukturen vår til mindre sårbare områder.

Når det gjelder ekstrem varme, har du noen gang vært på kollektivtransport i byen i rushtiden om sommeren? Jeg skal gi deg et hint: det er ikke gøy. Selv om det er klimaanlegg (det er det ofte ikke), med så mange mennesker pakket inn som sardiner, er det vanskelig å holde temperaturen nede. Denne mengden varme kan føre til mange reelle farer, som varmeutmattelse for folk som kjører offentlig transport. For å redusere dette problemet, må infrastruktur enten ha mindre pakkede forhold eller bedre former for klimaanlegg.

Til slutt har ekstrem varme vært kjent for å forårsake spennede skinner, også kjent som "heat kinks", langs jernbanelinjer. Disse bremser både togene og krever ekstra og dyrere reparasjoner for transport.

Lufttransport. En av de største tingene å tenke på når det gjelder flyreiser er at hele operasjonen er relativt væravhengig. På grunn av dette vil fly måtte bli mer motstandsdyktige mot både intens varme og kraftige stormer. Andre hensyn er selve flybanene, fordi mange er nær havnivå og sårbare for flom. Stormfloder kommer til å gjøre flere og flere rullebaner utilgjengelige i lengre perioder. For å løse dette kan vi begynne å enten heve rullebaner på høyere strukturer eller flytte mange av våre store flyplasser. 

Sjøtransport. Havner og havner kommer også til å se noen ekstra endringer på grunn av det stigende havet og de økte stormene på kysten. Noen av strukturene vil sannsynligvis måtte heves høyere eller befestes mer bare for å tåle stigningen i havnivået.

Energi

Air condition og oppvarming. Ettersom klimaendringene tar varmen til nye ytterpunkter, kommer behovet for klimaanlegg til å skyte i været. Steder rundt om i verden, spesielt byer, varmes opp til dødelige temperaturer uten klimaanlegg. Ifølge Senter for klima og energiløsninger, "ekstrem varme er den mest dødelige naturkatastrofen i USA, og dreper i gjennomsnitt flere mennesker enn orkaner, lyn, tornadoer, jordskjelv og flom til sammen."

Dessverre, ettersom etterspørselen etter energi øker, går vår evne til å levere energi ned. Siden våre nåværende metoder for å produsere energi er en av hovedkildene til menneskeskapte klimaendringer, blir vi sittende fast i denne onde sirkelen av energibruk. Vårt håp ligger i å se etter renere kilder for å dekke mer av energibehovet vårt.

Demninger. De fleste steder er den største trusselen mot demninger i fremtiden økt flom og brudd fra stormer. Mens mangel på vannføring fra tørke kan være et problem noen steder, viser en studie fra Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet viste at «økningen i tørkevarighet og underskuddsvolum [ikke ville] påvirke kraftproduksjonen eller reservoardriften».

På den annen side viste studien også at med økte stormer, "vil den totale hydrologiske feilsannsynligheten for en demning øke i fremtidens klima." Dette skjer når demninger blir overbelastet av vann og enten renner over eller bryter.

I tillegg, i et foredrag om 4. oktober William og Mary, professor i jus, diskuterte havnivåstigningen, Elizabeth Andrews, viser at disse effektene allerede skjer. For å sitere henne, da "orkanen Floyd traff [Tidewater, VA] i september 1999, ble 13 demninger brutt og mange flere ble skadet, og som et resultat ble Virginia Dam Safety Act endret." Derfor, med økende stormer, må vi legge mye mer inn i damsikkerhetsinfrastruktur.

Grønn energi. Et stort problem når vi snakker om klimaendringer og energi er vår bruk av fossilt brensel. Så lenge vi fortsetter å brenne fossilt brensel, vil vi fortsette å gjøre klimaendringene verre.

Med dette i tankene vil rene, bærekraftige energikilder bli avgjørende. Disse vil inkludere bruk vind, solenergiog geotermisk kilder, samt nye konsepter for å gjøre energifangst mer effektiv og tilgjengelig, for eksempel SolarBotanic Grønt Tre som høster både vind- og solenergi.

Anlegg

Byggeforskrifter. Endringer i klima og havnivå kommer til å presse oss til å få bedre tilrettelagte bygg. Hvorvidt vi får disse nødvendige forbedringene som forebygging eller som en reaksjon er tvilsomt, men det må skje etter hvert. 

På steder hvor flom er temaet, vil det stilles flere krav til hevet infrastruktur og flomtolerant styrke. Dette vil inkludere enhver ny konstruksjon i fremtiden, samt vedlikehold av våre nåværende bygninger, for å sikre at begge er flombestandige. Oversvømmelser er en av de dyreste katastrofene etter jordskjelv, så det er avgjørende å sørge for at bygninger har sterk fundament og er hevet over flomgrensen. Faktisk kan økningen i flom gjøre noen steder utestengt for å bygge helt. 

Når det gjelder steder med vannmangel, vil bygninger måtte bli mye mer vanneffektive. Dette betyr endringer som lavflytende toaletter, dusjer og kraner. I enkelte områder kan vi til og med måtte si farvel til bad. Jeg vet. Dette opprører meg også.

I tillegg vil bygninger trenge bedre isolasjon og arkitektur for å fremme effektiv oppvarming og kjøling. Som diskutert tidligere, blir luftkondisjonering mye mer nødvendig mange steder, så det vil være en stor hjelp å sørge for at bygningene bidrar til å dekke noe av denne etterspørselen.

Endelig er en innovasjon som begynner å komme inn i byene grønne tak. Dette betyr å ha hager, gress eller en eller annen form for planter på hustakene. Du kan spørre hva poenget med takhager er og bli overrasket over å vite at de faktisk har enorme fordeler, inkludert isolerende temperatur og lyd, absorbere regn, forbedre luftkvaliteten, redusere "varmeøyer", legge til biologisk mangfold, og bare generelt være pen. Disse grønne takene forbedrer indre bymiljøer så mye at byer vil begynne å kreve enten dem eller solcellepaneler for hver ny bygning. San Francisco har allerede gjort dette!

Strender og kyster. Kystbygg blir mindre og mindre praktisk. Selv om alle elsker en strandeiendom, med stigende havnivå, vil disse stedene dessverre være de første som havner under vann. Det eneste positive med dette ville kanskje vært for folk litt mer inne i landet, for de kan snart være mye nærmere stranden. Virkelig skjønt, bygging nær havet kommer til å måtte stoppe, fordi ingen av disse bygningene vil være bærekraftige med økte stormer og stigende tidevann.

Seawalls. Når det gjelder sjøvegger, kommer de til å fortsette å bli mer vanlige og overbrukte i vårt forsøk på å takle klimaendringene. En artikkel fra Scientific American spår at "hvert land over hele verden vil bygge murer for å forsvare seg mot stigende hav innen 90 år, fordi kostnadene ved flom vil være dyrere enn prisen på beskyttelsesprosjekter." Nå, det jeg ikke visste før jeg gjorde litt ekstra undersøkelser er at denne formen for å forhindre stigende tidevann gjør mye av skader på kystmiljøet. De har en tendens til å gjøre kysterosjon verre og ødelegge kystens naturlige former for mestring.

Et alternativ som vi kan begynne å se på kystlinjer er noe som heter «levende strandlinjer». Disse er "naturbaserte strukturer," som myrer, sanddyner, mangrover eller korallrev som gjør alle de samme tingene som sjøvegger, men også gir sjøfugler og andre skapninger et habitat. Med litt flaks i byggeforskriftene, kan disse grønne versjonene av sjøvegger bli en ledende beskyttende aktør, spesielt i skjermede kystområder som elvesystemer, Chesapeake Bay og Great Lakes.

Vannkanaler og grønn infrastruktur

Etter å ha vokst opp i California, har tørke alltid vært et konstant samtaleemne. Dessverre er dette et problem som ikke blir bedre med klimaendringene. En løsning som stadig kastes inn i debatten er infrastruktur som overfører vann fra andre steder, som f.eks Seattle eller Alaska. Men en nærmere titt viser at dette ikke er praktisk. I stedet er en annen form for vannsparende infrastruktur noe som kalles "grønn infrastruktur." Dette betyr å bruke strukturer som regntønner til i hovedsak å høste regnvann og bruke det til ting som å spyle toaletter og vanne hager eller landbruk. Ved å bruke disse teknikkene anslo en studie at California kunne spare 4.5 billioner liter vann.

Et annet aspekt ved grønn infrastruktur inkluderer opplading av grunnvannet gjennom å ha flere byområder som absorberer vann. Dette inkluderer mer permeable fortau, regnvannshager spesielt designet for å ta inn ekstra vann, og ganske enkelt ha mer planteplass rundt i byen slik at regnvann kan trekke inn i grunnvannet. Den tidligere nevnte analysen anslo at verdien av denne grunnvannspåfyllingen i enkelte områder ville være over $ 50 millioner.

Kloakk og avfall

Kloakk. Jeg lagret det beste emnet til sist, tydeligvis. Den største endringen i kloakkinfrastruktur som følge av klimaendringer kommer til å gjøre renseanlegg mer effektive, og hele systemet mer flomtolerant. På steder med flom er problemet akkurat nå at avløpsanlegg ikke er satt opp for å ta inn mye vann. Dette betyr at når en flom skjer, blir kloakk ført rett inn i nærliggende bekker eller elver, eller flomvann infiltrerer kloakkrør og vi får noe som kalles "sanitærkloakkoverløp." Navnet er selvforklarende, men det er i utgangspunktet når kloakk flyter over og sprer konsentrert, rå kloakk ut i det omkringliggende miljøet. Du kan sikkert forestille deg problemene bak dette. Hvis ikke, tenk på linje med en hel masse vannforurensning og resulterende sykdom. Fremtidig infrastruktur vil måtte finne nye måter å håndtere overløp og holde et tettere øye med vedlikeholdet.

På den annen side, på steder med tørke, er det flere andre konsepter som flyter rundt om kloakksystemet. Man bruker mindre vann i systemet helt, for å bruke det ekstra vannet til andre behov. Men da må vi bekymre oss for kloakkkonsentrasjonen, hvordan vi kan behandle den med hell, og hvor skadelig den konsentrerte kloakken vil være på infrastrukturen. Et annet konsept vi kan begynne å leke med vil være gjenbruk av vann etter behandling, noe som gjør kvaliteten på det filtrerte vannet enda viktigere.

Stormvann. Jeg har allerede snakket en del om problemene bak overvann og flom, så jeg skal prøve å ikke gjenta meg selv for mye. I et foredrag om «Gjenopprette Chesapeake Bay innen 2025: Are We on Track?", Chesapeake Bay Foundations senioradvokat, Peggy Sanner, tok opp spørsmålet om avrenningsforurensning fra overvann og sa at det er «en av de største forurensningssektorene». Sanner forklarer at en stor løsning for overvannsforurensning følger med hvordan vi kan redusere flom; det vil si å ha mer land som kan absorbere vann. Hun sier: "Når den først er infiltrert i jorda, bremses avrenningen, avkjøles og renser opp og kommer ofte inn i vannveien gjennom grunnvannet." Hun innrømmer imidlertid at det å få på plass disse nye formene for infrastruktur vanligvis er veldig dyrt og tar lang tid. Dette betyr at hvis vi er heldige, vil vi kanskje se mer av dette i løpet av de neste 15 til 25 årene.

Avfall. Endelig har vi ditt generelle avfall. Den største endringen med denne delen av samfunnet vil forhåpentligvis være å redusere den. Når vi ser på statistikken, forårsaker avfallsanlegg som søppelfyllinger, forbrenningsanlegg, kompost og til og med resirkulering på egenhånd opptil fem prosent av klimagassutslippene i USA. Dette virker kanskje ikke så mye, men når du først kombinerer det med hvordan alt det ble i søpla (produksjon, transport og resirkulering), utgjør det ca. 42 prosent av USAs klimagassutslipp.

Med så stor innvirkning er det ingen måte vi skal kunne holde oppe denne mengden avfall uten å gjøre klimaendringene mye verre. Selv med å begrense vårt syn og se på virkningene på infrastruktur alene, virker det allerede ille nok. Forhåpentligvis, ved å sette en mengde av de nevnte løsningene og praksisene på plass, kan menneskeheten begynne å gjøre en annen type innvirkning: en til det bedre.