Изменение инфраструктуры для изменения климата

По мере того как изменение климата начинает обрушиваться на планету, инфраструктуре нашего общества придется претерпеть серьезные изменения. Инфраструктура включает в себя такие вещи, как наши способы транспортировки, электро- и водоснабжение, а также системы канализации и удаления отходов. Однако проблема с изменением климата заключается в том, что оно не повлияет одинаково ни на одно отдельное место. Это означает, что будет много разных способов справиться с такими проблемами, как засуха, повышение уровня моря, наводнения, торнадо, экстремальная жара или холод и штормы.

В этой статье я дам общий обзор различных стратегий для нашей будущей инфраструктуры, устойчивой к климатическим изменениям. Однако имейте в виду, что каждое отдельное место должно будет провести свои собственные исследования, чтобы найти наилучшие решения для своих нужд.

грузоперевозки

Дороги. Они дороги в обслуживании, как они есть, но с дополнительным ущербом от наводнений, осадков, жары и мороза содержание дорог станет намного дороже. Дороги с твердым покрытием, где осадки и наводнения являются проблемой, с трудом справятся со всей дополнительной водой. Проблема с материалами, которые у нас есть сейчас, заключается в том, что, в отличие от природных ландшафтов, они практически не впитывают воду. Затем у нас есть вся эта лишняя вода, которая не знает, куда деваться, в конечном итоге затапливая улицы и города. Дополнительные осадки также повредят дорожную разметку на дорогах с твердым покрытием и вызовут большую эрозию на дорогах без покрытия.  отчеты АООС что эта проблема будет особенно серьезной в Соединенных Штатах в районе Великих самолетов, где к 3.5 году может потребоваться до 2100 миллиардов долларов на ремонт.

В местах, где экстремальная жара вызывает больше беспокойства, высокие температуры приводят к тому, что асфальтированные дороги чаще трескаются и требуют большего обслуживания. Тротуары также поглощают больше тепла, превращая города в эти сверхинтенсивные и опасные тепловые точки. Имея это в виду, в местах с более высокими температурами могут начать использоваться формы «прохладный тротуар".

Если мы продолжим выбрасывать столько же парниковых газов, как сейчас, то, по прогнозам Агентства по охране окружающей среды США, к 2100 году затраты на адаптацию на дорогах в США могут возрасти до до 10 миллиардов долларов. Эта оценка также не включает дополнительный ущерб от повышения уровня моря или ливневых наводнений, поэтому она, вероятно, будет еще выше. Однако, по их оценкам, при более строгом регулировании выбросов парниковых газов мы могли бы избежать этого ущерба в размере 4.2–7.4 миллиарда долларов.

Мосты и шоссе. Эти две формы инфраструктуры потребуют наибольших изменений в прибрежных городах и городах с низким уровнем моря. По мере усиления штормов мосты и автомагистрали рискуют стать более уязвимыми как из-за нагрузки, создаваемой дополнительным ветром и водой, так и из-за общего старения.

В частности, с мостами самая большая опасность - это то, что называется рыскать. Это когда быстро движущаяся вода под мостом смывает отложения, поддерживающие его фундамент. Поскольку водоемы постоянно растут из-за увеличения количества дождей и повышения уровня моря, размыв будет только усиливаться. Два текущих способа, которые EPA предлагает для решения этой проблемы в будущем, - это добавление большего количества камней и отложений для стабилизации оснований мостов и добавление большего количества бетона для укрепления мостов в целом.

общественный транспорт Далее давайте рассмотрим общественный транспорт, такой как городские автобусы, метро, ​​поезда и метро. В надежде, что мы сократим выбросы углекислого газа, гораздо больше людей будут пользоваться общественным транспортом. Внутри городов будет больше автобусных или железнодорожных маршрутов, и общее количество автобусов и поездов увеличится, чтобы освободить место для большего количества людей. Тем не менее, будущее таит в себе ряд пугающих возможностей для общественного транспорта, особенно из-за наводнений и сильной жары.

От наводнения пострадают туннели и подземный транспорт для железных дорог. Это имеет смысл, потому что места, которые будут затоплены в первую очередь, являются самыми низкими основаниями. Затем добавьте линии электропередач, используемые такими транспортными средствами, как метро и метро, ​​и мы получим определенную общественную опасность. На самом деле, мы уже начали наблюдать этот тип наводнения в таких местах, как Нью-Йорк, от урагана Сэнди, и становится только хуже. Ответы К этим угрозам относятся изменения инфраструктуры, такие как возведение приподнятых вентиляционных решеток для уменьшения ливневых стоков, строительство защитных сооружений, таких как подпорные стены, и, в некоторых местах, перемещение части нашей транспортной инфраструктуры в менее уязвимые районы.

Что касается сильной жары, вы когда-нибудь ездили в городском общественном транспорте в час пик летом? Я дам вам подсказку: это не весело. Даже если есть кондиционер (часто его нет), с таким количеством людей, набитых как сардины, трудно поддерживать низкую температуру. Такое количество тепла может привести к множеству реальных опасностей, таких как тепловое истощение для людей, пользующихся общественным транспортом. Чтобы уменьшить эту проблему, инфраструктура должна либо иметь менее плотные условия, либо более совершенные формы кондиционирования воздуха.

Наконец, известно, что экстремальная жара вызывает изогнутые рельсы, также известные как «тепловые перегибы», вдоль железнодорожных путей. Оба они замедляют движение поездов и требуют дополнительного и более дорогого ремонта для транспортировки.

Воздушный транспорт. Одна из самых важных вещей, о которых следует подумать в отношении авиаперелетов, заключается в том, что вся операция относительно зависит от погоды. В связи с этим самолеты должны будут стать более устойчивыми как к сильной жаре, так и к сильным штормам. Другими соображениями являются фактические взлетно-посадочные полосы самолетов, поскольку многие из них находятся близко к уровню моря и уязвимы для затопления. Штормовые нагоны сделают все больше и больше взлетно-посадочных полос недоступными на более длительные периоды времени. Чтобы решить эту проблему, мы можем начать либо поднимать взлетно-посадочные полосы на более высоких сооружениях, либо перемещать многие из наших крупных аэропортов. 

Морской транспорт. В портах и ​​гаванях также произойдут дополнительные изменения из-за повышения уровня моря и усиления штормов на побережьях. Некоторые постройки, вероятно, придется поднять выше или укрепить, чтобы выдержать повышение уровня моря.

Энергия

Кондиционер и отопление. По мере того, как изменение климата доводит тепло до предела, потребность в кондиционировании воздуха будет стремительно расти. Места по всему миру, особенно города, без кондиционеров нагреваются до смертельных температур. Согласно Центр климатического и Energy Solutions, «экстремальная жара является самым смертоносным стихийным бедствием в США, унося в среднем больше людей, чем ураганы, молнии, торнадо, землетрясения и наводнения вместе взятые».

К сожалению, по мере того, как спрос на энергию растет, наша способность ее обеспечивать снижается. Поскольку наши нынешние методы производства энергии являются одним из основных источников антропогенного изменения климата, мы застреваем в этом порочном круге использования энергии. Наша надежда заключается в поиске более чистых источников для удовлетворения наших потребностей в энергии.

Плотины. В большинстве мест самая большая угроза для плотин в будущем — это учащение наводнений и разрушение в результате штормов. В то время как недостаток воды из-за засухи может быть проблемой в некоторых местах, исследование, проведенное Норвежский университет науки и техники показали, что «увеличение продолжительности засухи и объема дефицита [не повлияет] на выработку электроэнергии или работу водохранилища».

С другой стороны, исследование также показало, что с усилением штормов «общая гидрологическая вероятность отказа [а] плотины будет увеличиваться в будущем климате». Это происходит, когда плотины переполняются водой и либо переполняются, либо прорываются.

Кроме того, в лекции о 4 октября обсуждая повышение уровня моря, Уильям и Мэри, профессор права, Элизабет Эндрюс, показывает, что эти эффекты уже происходят. По ее словам, когда «ураган «Флойд» обрушился на [Тайдуотер, штат Вирджиния] в сентябре 1999 года, 13 плотин были прорваны, и многие другие были повреждены, в результате чего в закон о безопасности плотин Вирджинии были внесены поправки». Таким образом, с усилением штормов нам придется вкладывать гораздо больше средств в инфраструктуру безопасности плотин.

Зеленая энергия. Большой проблемой, когда речь идет об изменении климата и энергии, является использование нами ископаемого топлива. Пока мы продолжаем сжигать ископаемое топливо, мы будем усугублять изменение климата.

Имея это в виду, чистые, устойчивые источники энергии станут жизненно важными. Они будут включать использование ветер, солнечныйкачества геотермальный источники, а также новые концепции, позволяющие сделать улавливание энергии более эффективным и доступным, такие как Солнечное ботаническое зеленое дерево который собирает как ветровую, так и солнечную энергию.

Строительство

Правила строительства. Изменения климата и уровня моря подтолкнут нас к более адаптированным зданиям. Сомнительно, получим ли мы эти необходимые улучшения в качестве профилактики или в качестве реакции, но в конечном итоге это должно произойти. 

В местах, где наводнения являются проблемой, будет больше требований к поднятой инфраструктуре и устойчивости к наводнениям. Это будет включать в себя любое новое строительство в будущем, а также обслуживание наших существующих зданий, чтобы убедиться, что оба они устойчивы к наводнениям. Наводнения являются одним из самые дорогие катастрофы после землетрясений, поэтому крайне важно убедиться, что здания имеют прочный фундамент и возвышаются над линией затопления. Фактически, усиление наводнений может сделать некоторые места полностью недоступными для строительства. 

Что касается мест с нехваткой воды, здания должны будут стать намного более эффективными с точки зрения использования воды. Это означает такие изменения, как туалеты с низким расходом, душевые кабины и смесители. В некоторых районах нам, возможно, даже придется попрощаться с банями. Я знаю. Меня это тоже расстраивает.

Кроме того, здания будут нуждаться в лучшей изоляции и архитектуре, чтобы способствовать эффективному отоплению и охлаждению. Как обсуждалось ранее, кондиционирование воздуха становится все более необходимым во многих местах, поэтому убедиться, что здания помогают уменьшить часть этого спроса, будет огромной помощью.

Наконец, в города начинают приходить инновации. зеленые крыши. Это означает наличие садов, травы или каких-либо растений на крышах зданий. Вы можете спросить, в чем смысл садов на крышах, и удивитесь, узнав, что они на самом деле имеют огромные преимущества, в том числе теплоизоляцию и звукоизоляцию, поглощение дождя, улучшение качества воздуха, сокращение «островов тепла», увеличение биоразнообразия и просто привлекательность. Эти зеленые крыши настолько улучшают внутреннюю среду города, что города начнут требовать либо их, либо солнечные батареи для каждого нового здания. Сан-Франциско уже сделал это!

Пляжи и побережья. Прибрежная застройка становится все менее практичной. Несмотря на то, что всем нравится приморская недвижимость, уровень моря поднимается, и эти места, к сожалению, первыми окажутся под водой. Возможно, единственный положительный момент в этом будет для людей, находящихся немного дальше от побережья, потому что вскоре они могут быть намного ближе к пляжу. Однако на самом деле строительство вблизи океана придется прекратить, потому что ни одно из этих зданий не будет устойчивым к усилению штормов и приливов.

Морские дамбы. Когда дело доходит до морских дамб, они будут становиться все более распространенными и чрезмерно использоваться в наших попытках справиться с изменением климата. Статья из Scientific American предсказывает, что «каждая страна мира будет строить стены, чтобы защитить себя от повышения уровня моря в течение 90 лет, потому что стоимость наводнения будет дороже, чем стоимость защитных проектов». Теперь, чего я не знал до того, как провел дополнительные исследования, так это того, что эта форма предотвращения приливов дает много пользы. ущерб прибрежной среде. Они, как правило, усиливают береговую эрозию и нарушают естественные формы выживания побережья.

Одна альтернатива, которую мы можем начать видеть на побережье, называется «живые берега». Эти «структуры, основанные на природе», такие как болота, песчаные дюны, мангровые заросли или коралловые рифы, которые выполняют те же функции, что и дамбы, но также дают среду обитания морским птицам и другим тварям. Если повезет со строительными нормами, эти зеленые версии морских дамб могут стать ведущим защитным игроком, особенно в защищенных прибрежных районах, таких как речные системы, Чесапикский залив и Великие озера.

Водные каналы и зеленая инфраструктура

Выросший в Калифорнии, засуха всегда была постоянной темой для разговоров. К сожалению, это одна из проблем, которая не решается с изменением климата. Одним из решений, которое продолжает обсуждаться, является инфраструктура, которая перекачивает воду из других мест, таких как Сиэтл или Аляска. Однако более пристальный взгляд показывает, что это непрактично. Вместо этого другая форма водосберегающей инфраструктуры называется «зеленой инфраструктурой». Это означает использование таких конструкций, как дождевые бочки, для сбора дождевой воды и использования ее для таких вещей, как смыв туалетов, полив садов или сельское хозяйство. Исследование показало, что, используя эти методы, Калифорния может сэкономить 4.5 триллиона галлонов воды.

Другой аспект зеленой инфраструктуры включает пополнение запасов грунтовых вод за счет увеличения количества городских районов, поглощающих воду. Это включает в себя более проницаемые тротуары, дождевые сады, специально предназначенные для сбора дополнительной воды, и просто наличие большего пространства для растений вокруг города, чтобы дождевая вода могла впитываться в грунтовые воды. Ранее упомянутый анализ показал, что значение этого пополнения запасов подземных вод в определенных районах будет более $ 50 миллионов.

Сточные воды и отходы

Канализация. Очевидно, я оставил лучшую тему напоследок. Самым большим изменением в канализационной инфраструктуре в результате изменения климата станет повышение эффективности очистных сооружений и повышение устойчивости всей системы к наводнениям. В местах с наводнениями сейчас проблема в том, что канализационные системы не настроены на прием большого количества воды. Это означает, что когда происходит наводнение, либо сточные воды направляются прямо в близлежащие ручьи или реки, либо паводковые воды проникают в канализационные трубы, и мы получаем нечто, называемое «переполнение канализации». Название не требует пояснений, но в основном это происходит, когда канализация переполняется и распространяет концентрированные неочищенные сточные воды в окружающую среду. Вы, вероятно, можете себе представить проблемы, стоящие за этим. Если нет, подумайте о большом загрязнении воды и, как следствие, о заболевании. Будущая инфраструктура должна будет найти новые способы борьбы с переполнением и более пристально следить за ее обслуживанием.

С другой стороны, в местах с засухой существует несколько других концепций относительно канализационной системы. Один полностью использует меньше воды в системе, чтобы использовать эту дополнительную воду для других нужд. Однако тогда мы должны беспокоиться о концентрации сточных вод, о том, как мы можем успешно их очистить, и о том, какой ущерб эти концентрированные сточные воды нанесут инфраструктуре. Другой концепцией, с которой мы можем начать играть, будет повторное использование воды после очистки, что делает качество отфильтрованной воды еще более важным.

Штормовая вода. Я уже достаточно много говорил о проблемах, связанных с ливневыми водами и наводнениями, поэтому постараюсь не повторяться слишком много. В лекции о «Восстановление Чесапикского залива к 2025 году: мы на правильном пути?", старший поверенный Фонда Чесапикского залива, Пегги Саннер, поднял вопрос о загрязнении стока ливневыми водами, заявив, что это «один из крупнейших секторов загрязнения». Саннер объясняет, что большое решение проблемы загрязнения ливневыми водами связано с тем, как мы можем уменьшить наводнения; то есть иметь больше земли, способной поглощать воду. Она говорит: «После проникновения в почву этот сток замедляется, охлаждается и очищается, а затем часто попадает в водоток через грунтовые воды». Однако она признает, что внедрение этих новых форм инфраструктуры обычно очень дорого и занимает много времени. Это означает, что если нам повезет, возможно, мы увидим больше этого в следующие 15-25 лет.

Отходы. Наконец, у нас есть ваши общие отходы. Мы надеемся, что самым большим изменением в этой части общества станет ее сокращение. Когда мы смотрим на статистику, предприятия по переработке отходов, такие как свалки, мусоросжигательные заводы, компосты и даже переработка сами по себе, вызывают до пяти процентов выбросов парниковых газов в Соединенных Штатах. Это может показаться не таким уж большим, но если объединить это с тем, как все это попало в мусорку (производство, транспортировка и переработка), получается примерно 42 процентов выбросов парниковых газов в США.

При таком сильном воздействии мы никак не сможем поддерживать такое количество отходов, не усугубляя изменение климата. Даже при сужении нашего взгляда и рассмотрении влияния только на инфраструктуру это уже кажется достаточно плохим. Будем надеяться, что, внедрив множество вышеупомянутых решений и практик, человечество сможет начать оказывать другое влияние: одно к лучшему.