Meniaca sa infraštruktúra pre meniacu sa klímu

Keď sa na planétu začnú prejavovať klimatické zmeny, infraštruktúra našej spoločnosti bude musieť prejsť niekoľkými vážnymi zmenami. Infraštruktúra zahŕňa veci ako naše spôsoby dopravy, zásobovanie energiou a vodou a kanalizačné a odpadové systémy. Vec s klimatickou zmenou je však taká, že neovplyvní žiadne miesto rovnakým spôsobom. To znamená, že bude existovať veľa rôznych štýlov, ako sa vyrovnať s problémami, ako sú sucho, stúpanie hladiny morí, záplavy, tornáda, extrémne teplo alebo chlad a búrky.

V tomto článku uvediem všeobecný prehľad rôznych stratégií pre našu budúcu infraštruktúru odolnú voči klíme. Majte však na pamäti, že každé jednotlivé miesto si bude musieť vypracovať vlastné štúdie špecifické pre danú lokalitu, aby našlo najlepšie riešenie pre svoje potreby.

Doprava

Cesty. Ich údržba je nákladná, ale s ďalšími škodami spôsobenými povodňami, zrážkami, horúčavou a mrazom bude údržba ciest oveľa drahšia. Spevnené cesty, kde sú problémom zrážky a záplavy, budú mať problém zvládnuť všetku prebytočnú vodu. Problém s materiálmi, ktoré máme teraz, je, že na rozdiel od prírodných krajín takmer vôbec nenasiaknu vodou. Potom tu máme všetku tú vodu navyše, ktorá nevie, kam ísť, v konečnom dôsledku zaplavuje ulice a mestá. Pridané zrážky poškodia aj cestné značenie na spevnených cestách a spôsobia väčšiu eróziu na nespevnených cestách. The Informuje o tom agentúra EPA že tento problém by bol obzvlášť dramatický v Spojených štátoch v oblasti Veľkých rovín, čo by si do roku 3.5 potenciálne vyžiadalo až 2100 miliardy dolárov na opravy.

V miestach, kde sú extrémne horúčavy skôr obavy, vysoké teploty spôsobia častejšie praskanie spevnených ciest a vyžadujú si väčšiu údržbu. Dlažby tiež absorbujú viac tepla a premieňajú mestá na tieto mimoriadne intenzívne a nebezpečné tepelné škvrny. S ohľadom na túto skutočnosť môžu miesta s vyššími teplotami začať používať formy „chladný chodník. "

Ak budeme aj naďalej vypúšťať toľko skleníkových plynov ako v súčasnosti, EPA predpokladá, že do roku 2100 môžu náklady na prispôsobenie na cestách v USA vzrásť až na až 10 miliárd dolárov. Tento odhad tiež nezahŕňa ďalšie škody spôsobené stúpaním hladiny mora alebo búrkovými záplavami, takže by pravdepodobne boli ešte vyššie. S väčšou reguláciou emisií skleníkových plynov však odhadujú, že by sme sa týmto škodám mohli vyhnúť vo výške 4.2 – 7.4 miliardy USD.

Mosty a diaľnice. Tieto dve formy infraštruktúry budú potrebovať najväčšiu zmenu v pobrežných mestách a mestách s nízkou hladinou mora. Keďže búrky sú čoraz intenzívnejšie, mosty a diaľnice sú vystavené riziku, že sa stanú zraniteľnejšími v dôsledku stresu, ktorý na ne kladie zvýšený vietor a voda, ako aj v dôsledku všeobecného starnutia.

Konkrétne pri mostoch je najväčším nebezpečenstvom niečo tzv prečistiť. Vtedy rýchlo tečúca voda pod mostom zmýva sediment, ktorý podopiera jeho základy. Vzhľadom na to, že vodné plochy neustále rastú v dôsledku väčšieho množstva dažďa a zvyšujúcej sa hladiny morí, bude sa problém neustále zhoršovať. Dva súčasné spôsoby, ktoré EPA navrhuje na pomoc v boji proti tomuto problému v budúcnosti, sú pridávanie ďalších hornín a sedimentov na stabilizáciu základov mostov a pridávanie väčšieho množstva betónu na posilnenie mostov vo všeobecnosti.

Verejná doprava. Ďalej zvážme verejnú dopravu, ako sú mestské autobusy, metro, vlaky a metro. S nádejou, že znížime naše uhlíkové emisie, bude oveľa viac ľudí jazdiť verejnou dopravou. V rámci miest bude existovať väčšie množstvo autobusových alebo železničných trás, na ktorých sa dá dostať, a celkový počet autobusov a vlakov sa zvýši, aby sa vytvoril priestor pre väčší počet ľudí. Budúcnosť však ponúka množstvo desivých možností verejnej dopravy, najmä záplav a extrémnych horúčav.

So záplavami budú trpieť tunely a podzemná doprava pre železnice. To dáva zmysel, pretože miesta, ktoré sa zaplavia ako prvé, sú najnižšie položené miesta. Potom pridajte elektrické vedenie, ktoré používajú spôsoby dopravy, ako je metro a metro, a máme jasné verejné nebezpečenstvo. V skutočnosti sme už začali vidieť tento typ záplav na miestach ako New York City, z hurikánu Sandy a je to stále horšie. Odpovede K týmto hrozbám patria zmeny infraštruktúry, ako je vybudovanie zvýšených ventilačných mriežok na zníženie dažďovej vody, budovanie ochranných prvkov, ako sú oporné múry, a na niektorých miestach premiestnenie časti našej dopravnej infraštruktúry do menej zraniteľných oblastí.

Čo sa týka extrémnych horúčav, boli ste niekedy v letnej dopravnej špičke v mestskej hromadnej doprave? Poviem vám: nie je to zábavné. Aj keď je tam klimatizácia (často nie je), s toľkými ľuďmi nabalenými ako sardinky je ťažké udržať teplotu na nízkej úrovni. Toto množstvo tepla môže viesť k mnohým skutočným nebezpečenstvám, ako je vyčerpanie z tepla pre ľudí jazdiacich verejnou dopravou. Aby sa tento problém zmenšil, infraštruktúra bude musieť mať buď menej nabité podmienky, alebo lepšie formy klimatizácie.

A napokon, je známe, že spôsobuje extrémne teplo vybočené koľajnice, tiež známy ako „heat kinks“, pozdĺž železničných tratí. Tieto spomaľujú vlaky a vyžadujú si dodatočné a nákladnejšie opravy pre dopravu.

Letecká doprava. Jedna z najväčších vecí, na ktorú treba myslieť pri cestovaní lietadlom, je, že celá operácia je relatívne závislá od počasia. Lietadlá sa preto budú musieť stať odolnejšími voči intenzívnemu teplu aj silným búrkam. Ďalšími úvahami sú skutočné dráhy lietadiel, pretože mnohé z nich sú blízko hladiny mora a sú náchylné na záplavy. Nárazy búrok spôsobia, že čoraz viac vzletových a pristávacích dráh bude na dlhší čas nedostupné. Aby sme to vyriešili, môžeme začať buď zvyšovať pristávacie dráhy na vyšších štruktúrach, alebo premiestňovať mnohé z našich veľkých letísk. 

Námorná doprava. Prístavy a prístavy tiež zaznamenajú niektoré ďalšie zmeny v dôsledku stúpania morí a zvýšených búrok na pobreží. Niektoré stavby budú pravdepodobne musieť byť vyššie alebo spevnené, aby tolerovali stúpanie hladiny mora.

energie

Klimatizácia a kúrenie. Keďže klimatické zmeny privádzajú teplo do nových extrémov, potreba klimatizácie prudko stúpa. Miesta po celom svete, najmä mestá, sa bez klimatizácie vyhrievajú na smrteľné teploty. Podľa Centrum pre oblasti klímy a energetiky Solutions„Extrémne horúčavy sú najsmrteľnejšou prírodnou katastrofou v USA, ktorá zabíja v priemere viac ľudí ako hurikány, blesky, tornáda, zemetrasenia a záplavy dohromady.“

Bohužiaľ, ako tento dopyt po energii stúpa, naša schopnosť poskytovať energiu klesá. Keďže naše súčasné spôsoby výroby energie sú jedným z hlavných zdrojov ľudskej zmeny klímy, uviazli sme v tomto začarovanom kruhu využívania energie. Naša nádej spočíva v hľadaní čistejších zdrojov, ktoré by pokryli viac našich energetických požiadaviek.

Priehrady. Na väčšine miest je najväčšou hrozbou pre priehrady v budúcnosti zvýšené záplavy a pretrhnutie v dôsledku búrok. Zatiaľ čo nedostatok prietoku vody zo sucha môže byť na niektorých miestach problémom, štúdia z Nórska univerzita vedy a techniky ukázali, že „nárast trvania sucha a deficitu [nebude] mať vplyv na výrobu energie ani na prevádzku nádrže“.

Na druhej strane štúdia tiež ukázala, že so zvýšenými búrkami sa „v budúcej klíme zvýši celková pravdepodobnosť hydrologického zlyhania priehrady“. Stáva sa to vtedy, keď sú priehrady nadmerne zaťažené vodou a buď sa prelejú, alebo sa pretrhnú.

Okrem toho na prednáške o 4. októbra diskutovali o vzostupe morskej hladiny, profesor práva William a Mary, Elizabeth Andrewsová, ukazuje, že tieto účinky už prebiehajú. Aby sme ju citovali, keď „hurikán Floyd zasiahol [Tidewater, VA] v septembri 1999, bolo porušených 13 priehrad a mnoho ďalších bolo poškodených, v dôsledku čoho bol zmenený a doplnený zákon o bezpečnosti priehrad vo Virgínii. S pribúdajúcimi búrkami teda budeme musieť dať oveľa viac do bezpečnostnej infraštruktúry priehrad.

Zelená energia. Veľkým problémom, keď hovoríme o zmene klímy a energetike, je naše využívanie fosílnych palív. Pokiaľ budeme pokračovať v spaľovaní fosílnych palív, budeme naďalej zhoršovať klimatické zmeny.

S ohľadom na túto skutočnosť sa čisté, udržateľné zdroje energie stanú nevyhnutnými. Tieto budú zahŕňať použitie vietor, slnečnéa geotermálnej zdrojov, ako aj nové koncepcie na zefektívnenie a dostupnosť zachytávania energie, ako napr SolarBotanic Green Tree ktorý zbiera veternú aj slnečnú energiu.

Stavba

Stavebné predpisy. Zmeny klímy a hladiny mora nás budú tlačiť k tomu, aby sme mali lepšie prispôsobené budovy. Či získame tieto potrebné zlepšenia ako prevenciu alebo ako reakciu, je otázne, ale nakoniec sa to bude musieť stať. 

V miestach, kde ide o záplavy, budú kladené väčšie požiadavky na zvýšenú infraštruktúru a pevnosť odolnú voči povodniam. To bude zahŕňať akúkoľvek novú výstavbu v budúcnosti, ako aj údržbu našich súčasných budov, aby sme sa uistili, že obe sú odolné voči povodniam. Jedným z nich sú povodne najdrahšie katastrofy po zemetraseniach, takže je veľmi dôležité zabezpečiť, aby budovy mali pevné základy a boli zdvihnuté nad záplavovou čiarou. V skutočnosti môže nárast záplav v niektorých lokalitách úplne zakázať výstavbu. 

Pokiaľ ide o miesta s nedostatkom vody, budovy budú musieť byť oveľa efektívnejšie s vodou. To znamená zmeny, ako sú toalety s nízkym prietokom, sprchy a vodovodné batérie. V určitých oblastiach sa možno budeme musieť s kúpeľmi dokonca rozlúčiť. Viem. Toto rozčuľuje aj mňa.

Okrem toho budú budovy potrebovať lepšiu izoláciu a architektúru na podporu účinného vykurovania a chladenia. Ako už bolo spomenuté vyššie, klimatizácia sa na mnohých miestach stáva oveľa potrebnejšou, takže uistenie sa, že budovy pomôžu zmierniť tento dopyt, bude obrovskou pomocou.

Konečne inovácia, ktorá začína prichádzať do miest zelené strechy. To znamená mať záhrady, trávu alebo nejakú formu rastlín na strechách budov. Môžete sa opýtať, aký zmysel majú strešné záhrady, a budete prekvapení, keď viete, že v skutočnosti majú obrovské výhody, vrátane tepelnej a zvukovej izolácie, pohlcovania dažďa, zlepšovania kvality ovzdušia, zmenšovania „tepelných ostrovov“, pridávania k biodiverzite a vo všeobecnosti sú pekné. Tieto zelené strechy zlepšujú prostredie v mestách natoľko, že mestá začnú vyžadovať buď ich, alebo solárne panely pre každú novú budovu. San Francisco už áno urobil toto!

Pláže a pobrežia. Pobrežné stavby sú čoraz menej praktické. Hoci každý má rád prímorskú nehnuteľnosť, so stúpajúcou hladinou morí budú tieto lokality, žiaľ, prvé, ktoré skončia pod vodou. Snáď jediná pozitívna vec na tomto by bola pre ľudí trochu viac vo vnútrozemí, pretože čoskoro môžu byť oveľa bližšie k pláži. V skutočnosti sa však výstavba v blízkosti oceánu bude musieť zastaviť, pretože žiadna z týchto budov nebude udržateľná so zvýšenými búrkami a stúpajúcimi prílivmi.

Morské hradby. Pokiaľ ide o morské hradby, budú sa aj naďalej stávať bežnejšími a nadmerne využívanými v našom pokuse vyrovnať sa so zmenou klímy. Článok z Scientific American predpovedá, že „každá krajina na svete bude do 90 rokov stavať múry na obranu pred stúpajúcimi hladinami morí, pretože náklady na záplavy budú drahšie ako cena ochranných projektov“. To, čo som pred vykonaním nejakého ďalšieho výskumu nevedel, je, že táto forma prevencie stúpajúceho prílivu robí veľa poškodenie pobrežného prostredia. Majú tendenciu zhoršovať pobrežnú eróziu a narúšať prirodzené formy zvládania pobrežia.

Jedna alternatíva, ktorú môžeme začať vidieť na pobreží, je niečo, čo sa nazýva „živé pobrežia“. Jedná sa o „štruktúry založené na prírode“, ako sú močiare, piesočné duny, mangrovníky alebo koralové útesy, ktoré robia to isté ako morské steny, no zároveň poskytujú morské vtáky a iné živočíchy. Pri troche šťastia v stavebných predpisoch sa tieto zelené verzie morských múrov môžu stať popredným hráčom na ochranu, najmä v chránených pobrežných oblastiach, ako sú riečne systémy, Chesapeake Bay a Veľké jazerá.

Vodné kanály a zelená infraštruktúra

Keďže som vyrastal v Kalifornii, sucho bolo vždy témou rozhovorov. Bohužiaľ, toto je jeden problém, ktorý sa so zmenou klímy nezlepšuje. Jedným z riešení, ktoré sa stále dostávajú do diskusie, je infraštruktúra, ktorá prenáša vodu z iných miest, ako napr Seattle alebo Aljaška. Bližší pohľad však ukazuje, že to nie je praktické. Namiesto toho sa iná forma infraštruktúry na úsporu vody nazýva „zelená infraštruktúra“. To znamená použitie štruktúr, ako sú dažďové sudy, v podstate na zber dažďovej vody a jej použitie na veci, ako je splachovanie toaliet a polievanie záhrad alebo poľnohospodárstvo. Použitím týchto techník štúdia odhadla, že Kalifornia by mohla ušetriť 4.5 bilióna galónov vody.

Ďalším aspektom zelenej infraštruktúry je dobíjanie podzemnej vody prostredníctvom väčšieho počtu mestských oblastí, ktoré absorbujú vodu. To zahŕňa priepustnejšie chodníky, záhrady s dažďovou vodou špeciálne navrhnuté tak, aby absorbovali dodatočnú vodu, a jednoducho mať viac priestoru pre rastliny v okolí mesta, aby sa dažďová voda mohla vsiaknuť do podzemnej vody. Už spomínaná analýza odhadla, že hodnota tohto doplnenia podzemnej vody v určitých oblastiach bude viac ako $ 50 miliónov.

Kanalizácia a odpad

Odpadové vody. Najlepšiu tému som si samozrejme nechal na koniec. Najväčšou zmenou v kanalizačnej infraštruktúre v dôsledku klimatických zmien bude zefektívnenie čistiarní odpadových vôd a zvýšenie odolnosti celého systému voči povodniam. V miestach so záplavami je v súčasnosti problém, že kanalizačné systémy nie sú nastavené tak, aby nasávali veľa vody. To znamená, že keď dôjde k povodni, splašky sa buď nasmerujú priamo do blízkych potokov alebo riek, alebo povodňová voda prenikne do kanalizačných potrubí a dostaneme niečo ako „prepad sanitárnej kanalizácie.“ Názov je samozrejmý, ale v podstate ide o to, keď kanalizácia preteká a šíri koncentrovanú, surovú odpadovú vodu do okolitého prostredia. Asi si viete predstaviť problémy za tým. Ak nie, myslite na veľké množstvo kontaminácie vody a následných chorôb. Budúca infraštruktúra bude musieť nájsť nové spôsoby, ako sa vysporiadať s pretečením a dôkladnejšie sledovať jej údržbu.

Na druhej strane v miestach so suchom existuje niekoľko ďalších konceptov týkajúcich sa kanalizácie. Jedným z nich je úplne použitie menšieho množstva vody v systéme, aby sa táto extra voda použila na iné potreby. Potom sa však musíme starať o koncentráciu odpadových vôd, o to, ako ich môžeme úspešne liečiť a ako poškodia tieto koncentrované odpadové vody infraštruktúru. Ďalším konceptom, s ktorým sa možno začneme hrať, bude opätovné použitie vody po úprave, vďaka čomu bude kvalita filtrovanej vody ešte dôležitejšia.

Búrková voda. O problémoch s búrkovou vodou a povodňami som už hovoril dosť, takže sa pokúsim príliš neopakovať. Na prednáške o „Obnova Chesapeake Bay do roku 2025: Sme na dobrej ceste?“, hlavný právnik nadácie Chesapeake Bay Foundation, Peggy Sannerová, otvoril problém znečistenia odtokom z dažďovej vody a uviedol, že ide o „jeden z najväčších sektorov znečistenia“. Sanner vysvetľuje, že veľké riešenie pre znečistenie dažďovej vody ide spolu s tým, ako môžeme znížiť záplavy; to znamená mať viac pôdy, ktorá dokáže absorbovať vodu. Hovorí: "Akonáhle sa infiltruje do pôdy, odtok sa spomalí, ochladí a vyčistí a potom sa často dostane do vodných tokov cez podzemnú vodu." Pripúšťa však, že zavedenie týchto nových foriem infraštruktúry je zvyčajne naozaj drahé a trvá dlho. To znamená, že ak budeme mať šťastie, možno toho v najbližších 15 až 25 rokoch uvidíme viac.

Mrhať. Nakoniec tu máme váš bežný odpad. Najväčšou zmenou v tejto časti spoločnosti bude snáď jej zníženie. Keď sa pozrieme na štatistiky, odpadové zariadenia ako skládky, spaľovne, komposty a dokonca aj samotná recyklácia spôsobujú v Spojených štátoch až päť percent emisií skleníkových plynov. Možno sa to nezdá veľa, ale keď to skombinujete s tým, ako sa všetky tieto veci dostali do koša (výroba, preprava a recyklácia), predstavuje to približne 42 percent emisií skleníkových plynov v USA.

Pri takom veľkom vplyve neexistuje spôsob, ako by sme dokázali udržať toto množstvo odpadu bez toho, aby sme ešte viac zhoršili zmenu klímy. Dokonca aj pri zúžení nášho pohľadu a pri pohľade na vplyvy na infraštruktúru sa to už zdá dosť zlé. Dúfajme, že zavedením množstva vyššie uvedených riešení a praktík môže ľudstvo začať mať iný druh vplyvu: jeden k lepšiemu.