為不斷變化的氣候而改變基礎設施

為不斷變化的氣候而改變基礎設施
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為不斷變化的氣候而改變基礎設施

    • 作者名稱
      約翰娜·弗萊曼
    • 作者推特句柄
      @Jos_wondering

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    隨著氣候變化開始對地球造成衝擊,我們社會的基礎設施將不得不經歷一些重大變化。 基礎設施包括我們的交通方式、電力和供水以及污水和廢物處理系統。 然而,氣候變化的問題在於它不會以同樣的方式影響任何一個地點。 這意味著將有很多不同的方式來應對乾旱、海平面上升、洪水、龍捲風、極熱或極冷以及風暴等問題。

    在整篇文章中,我將概述我們未來抗氣候基礎設施的不同策略。 但是,請記住,每個地方都必須進行自己的特定站點研究,以找到滿足其需求的最佳解決方案。

    交通運輸

    道路。 它們的維護成本很高,但由於洪水、降水、高溫和霜凍造成的額外破壞,道路的維護成本將變得更加昂貴。 降水和洪水成為問題的鋪砌道路將難以處理所有額外的水。 我們現在擁有的材料的問題是,與自然景觀不同,它們幾乎不吸水。 然後我們有所有這些不知道去哪裡的額外水,最終淹沒了街道和城市。 增加的降水還會損壞鋪砌道路上的道路標記,並在未鋪砌的道路上造成更多的侵蝕。 這 環保署報告 這個問題在美國大飛機地區尤其嚴重,到 3.5 年可能需要高達 2100 億美元的維修費用。

    在極端高溫更令人擔憂的地方,高溫會導致鋪砌的道路更頻繁地開裂,需要更多的維護。 人行道也會吸收更多的熱量,將城市變成這些超級強烈和危險的熱點。 考慮到這一點,溫度較高的地方可能會開始使用“涼爽的路面

    如果我們繼續像現在這樣排放盡可能多的溫室氣體,EPA 預計到 2100 年,美國在道路上的適應成本可能會上升到 高達10億美元. 這一估計也不包括海平面上升或風暴洪水造成的進一步破壞,因此它可能會更高。 然而,隨著對溫室氣體排放的更多監管,他們估計我們可以避免 4.2 至 7.4 億美元的這些損失。

    橋樑和高速公路。 這兩種形式的基礎設施將需要在沿海和低海平面城市進行最大的改變。 隨著風暴變得更加激烈,橋樑和高速公路面臨著因額外風和水施加的壓力以及普遍老化而變得更加脆弱的風險。

    特別是橋樑,最大的危險是所謂的 沖刷. 這是當橋下快速流動的水沖走支撐其基礎的沉積物時。 隨著雨水增多和海平面上升,水體不斷增加,沖刷只會越來越嚴重。 EPA 建議在未來幫助解決這個問題的兩種當前方法是添加更多的岩石和沈積物以穩定橋樑基礎,以及添加更多的混凝土來加固橋樑。

    公共交通工具。 接下來,讓我們考慮公共交通,如城市公交車、地鐵、火車和地鐵。 希望我們能夠減少碳排放,更多的人將乘坐公共交通工具。 在城市內,將有更多的公共汽車或鐵路線路可供出行,公共汽車和火車的總量將增加,為更多的人騰出空間。 然而,公共交通的未來確實存在許多可怕的可能性,特別是洪水和極端高溫。

    隨著洪水的發生,鐵路的隧道和地下運輸將受到影響。 這是有道理的,因為首先會被洪水淹沒的地方是最低的地方。 然後加上地鐵和地鐵等交通工具使用的電線,我們有明確的公共危險。 事實上,我們已經開始在像這樣的地方看到這種類型的洪水 紐約市,來自颶風桑迪,而且只會變得更糟。 響應 對這些威脅的應對包括基礎設施變化,例如建造升高的通風格柵以減少雨水,建造擋土牆等保護設施,以及在某些地方將我們的一些交通基礎設施遷移到較不脆弱的地區。

    至於酷暑,你有沒有在夏季高峰期乘坐過城市公共交通? 我給你一個提示:這不好玩。 即使有空調(通常沒有),有那麼多人像沙丁魚一樣擠在裡面,很難保持低溫。 這種熱量會導致很多真正的危險,比如乘坐公共交通工具的人會中暑。 為了減輕這個問題,基礎設施要么必須有更少的擁擠條件,要么必須有更好的空調形式。

    最後,已知極端高溫會導致 扣軌,也稱為“熱扭結”,沿鐵路線。 這些都會減慢火車的速度,並且需要額外且更昂貴的運輸維修。

    航空運輸。 關於飛機旅行要考慮的最重要的事情之一是整個操作相對依賴於天氣。 正因為如此,飛機將不得不變得更能抵抗酷熱和強風暴。 其他考慮因素是實際的飛機跑道,因為許多跑道接近海平面並且容易受到洪水的影響。 風暴潮將使越來越多的跑道在更長的時間內無法使用。 為了解決這個問題,我們可能會開始在更高的建築物上修建跑道或搬遷我們的許多主要機場。 

    海運。 由於海平面上升和海岸風暴增加,港口和港口也將發生一些額外的變化。 為了容忍海平面的上升,一些結構可能不得不抬高或加固。

    能源

    空調和暖氣。 隨著氣候變化將熱量推向新的極端,對空調的需求將猛增。 世界各地,尤其是城市,在沒有空調的情況下正在升溫到致命的溫度。 根據 中心氣候與能源解決方案, “極端高溫是美國最致命的自然災害,平均造成的死亡人數比颶風、閃電、龍捲風、地震和洪水的總和還要多。”

    不幸的是,隨著對能源的需求上升,我們提供能源的能力正在下降。 由於我們目前的能源生產方法是人為造成氣候變化的主要來源之一,因此我們正陷入能源使用的惡性循環中。 我們的希望在於尋找更清潔的資源來滿足我們更多的能源需求。

    水壩。 在大多數地方,未來對大壩的最大威脅是洪水氾濫和風暴破壞。 雖然乾旱導致的水流不足在某些地方可能是一個問題,但來自 挪威科技大學 表明“乾旱持續時間和赤字量的增加[不會]影響電力生產或水庫運行。”

    另一方面,該研究還表明,隨著風暴的增加,“[a] 大壩的總水文故障概率將在未來氣候下增加。” 當水壩被水淹沒並溢出或破裂時,就會發生這種情況。

    此外,在關於 4 月 XNUMX 日 討論海平面上升,威廉和瑪麗法學教授, 伊麗莎白·安德魯斯,表明這些影響已經發生。 引用她的話,當“1999 年 13 月弗洛伊德颶風襲擊 [Tidewater, VA] 時,XNUMX 座水壩被破壞,更多水壩遭到破壞,因此,弗吉尼亞州的水壩安全法得到了修訂。” 因此,隨著風暴的增加,我們將不得不在大壩安全基礎設施方面投入更多。

    綠色能源。 談論氣候變化和能源時,一個大問題是我們對化石燃料的使用。 只要我們繼續燃燒化石燃料,我們就會繼續讓氣候變化變得更糟。

    考慮到這一點,清潔、可持續的能源將變得至關重要。 這些將包括使用 太陽的和 地熱 源,以及使能量捕獲更有效和更容易獲得的新概念,例如 SolarBotanic 綠樹 它同時收集風能和太陽能。

    結構

    建築法規。 氣候和海平面的變化將推動我們建造更好的適應建築。 我們是否獲得這些必要的改進作為預防或反應是值得懷疑的,但它最終必鬚髮生。 

    在有洪水問題的地方,對提高基礎設施和抗洪強度的要求將更高。 這將包括未來的任何新建築,以及維護我們現有的建築,以確保兩者都是防洪的。 洪水是其中之一 最昂貴的災難 地震後,因此確保建築物具有堅固的地基並高於洪水線至關重要。 事實上,洪水的增加可能會使某些地點完全禁止建造。 

    至於缺水的地方,建築物將不得不變得更加節水。 這意味著諸如低流量馬桶、淋浴和水龍頭之類的變化。 在某些地區,我們甚至可能不得不告別洗澡。 我知道。 這也讓我心煩意亂。

    此外,建築物將需要更好的絕緣和建築來促進有效的加熱和冷卻。 如前所述,空調在許多地方變得越來越必要,因此確保建築物有助於緩解部分需求將是一個巨大的幫助。

    最後,一項開始進入城市的創新是 綠色屋頂. 這意味著在建築物的屋頂上有花園、草地或某種形式的植物。 您可能會問屋頂花園的意義何在,並驚訝地發現它們實際上具有巨大的好處,包括隔熱和隔音、吸收雨水、改善空氣質量、減少“熱島”、增加生物多樣性,而且總體上很漂亮。 這些綠色屋頂極大地改善了市中心的環境,以至於城市將開始為每座新建築都需要它們或太陽能電池板。 舊金山已經 做了這個!

    海灘和海岸。 沿海建築變得越來越不實用。 雖然每個人都喜歡海邊的房產,但隨著海平面的上升,這些地方很不幸會成為第一個被淹沒的地方。 也許這對內陸地區的人來說唯一積極的事情是,因為他們可能很快就會離海灘更近。 但實際上,靠近海洋的建築將不得不停止,因為隨著風暴的增加和漲潮的增加,這些建築都不會是可持續的。

    海堤。 談到海堤,它們將繼續變得更加普遍和過度使用,以應對氣候變化。 一篇文章來自 “科學美國人” 預測“全世界每個國家都將在 90 年內建造圍牆以抵禦海平面上升,因為洪水的成本將比保護工程的價格更昂貴。” 現在,在做一些額外的研究之前我不知道的是,這種防止漲潮的形式有很多 沿海環境破壞. 它們往往會加劇海岸侵蝕,並破壞海岸的自然應對方式。

    我們可能會開始在海岸線上看到的另一種選擇是所謂的 “活的海岸線。” 這些都是 “基於自然的結構,” 例如沼澤、沙丘、紅樹林或珊瑚礁,它們的作用與海堤相同,但也為海鳥和其他生物提供棲息地。 如果在建築法規方面運氣好的話,這些綠色版本的海堤可能會成為主要的保護角色,特別是在河流系統、切薩皮克灣和五大湖等受保護的沿海地區。

    水道和綠色基礎設施

    在加利福尼亞長大,乾旱一直是人們談論的話題。 不幸的是,這是一個隨著氣候變化而沒有得到改善的問題。 一個不斷引起爭論的解決方案是從其他地方轉移水的基礎設施,例如 西雅圖或阿拉斯加. 然而仔細觀察表明這是不切實際的。 相反,一種不同形式的節水基礎設施被稱為“綠色基礎設施”。 這意味著使用雨水桶等結構來收集雨水並將其用於沖廁、澆灌花園或農業等用途。 通過使用這些技術,一項研究估計加州可以節省 4.5萬億加侖的水.

    綠色基礎設施的另一個方面是通過讓更多的城市區域吸水來補充地下水。 這包括更透水的人行道、專門設計用於吸收額外水的雨水花園,以及在城市周圍擁有更多的植物空間,這樣雨水就可以滲入地下水。 前面提到的分析估計,某些地區地下水補給的價值將是 超過$ 50百萬.

    污水和廢物

    污水。 很明顯,我把最好的話題留到了最後。 由於氣候變化,污水基礎設施的最大變化將是使處理廠更加有效,整個系統更加耐洪。 在洪水氾濫的地方,現在的問題是沒有設置污水系統來吸收大量的水。 這意味著當洪水發生時,污水要么直接進入附近的溪流或河流,要么洪水滲入污水管道,我們得到一種叫做“下水道溢流。” 這個名字是不言自明的,但它基本上是當下水道溢出並將集中的未經處理的污水擴散到周圍環境中時。 您可能可以想像這背後的問題。 如果沒有,請按照大量的水污染和由此引起的疾病來考慮。 未來的基礎設施將不得不尋找新的方法來處理溢出並密切關注其維護。

    另一方面,在乾旱的地方,還有其他幾個關於污水系統的概念。 一是在系統中完全使用更少的水,將多餘的水用於其他需求。 但是,接下來我們必須擔心污水濃度,我們如何成功處理它,以及濃縮的污水對基礎設施的破壞程度。 我們可能會開始玩弄的另一個概念是在處理後重新使用水,這使得過濾後的水的質量更加重要。

    暴雨水。 關於暴雨和洪水背後的問題,我已經談了很多,所以我會盡量不重複自己。 在關於“到 2025 年恢復切薩皮克灣:我們走上正軌了嗎?”,切薩皮克灣基金會的高級律師, 佩吉·桑納,提出了雨水徑流污染的問題,稱這是“最大的污染部門之一”。 Sanner 解釋說,解決雨水污染的重要方法是減少洪水。 也就是說,擁有更多可以吸水的土地。 她說:“一旦滲入土壤,徑流就會減慢、冷卻和清理,然後經常通過地下水進入水道。” 然而,她承認,將這些新形式的基礎設施部署到位通常非常昂貴並且需要很長時間。 這意味著,如果我們幸運的話,也許我們會在未來 15 到 25 年內看到更多這樣的情況。

    浪費。 最後,我們有你的一般廢物。 這部分社會最大的變化有望減少它。 當我們查看統計數據時,垃圾填埋場、焚化爐、堆肥等廢物設施,甚至自行回收利用,導緻美國高達 XNUMX% 的溫室氣體排放量。 這可能看起來不多,但一旦你將它與所有這些東西如何進入垃圾(生產、運輸和回收)結合起來,它大約相當於 美國溫室氣體排放量的 42%.

    有了這麼大的影響,我們不可能在不使氣候變化變得更糟的情況下保持如此多的浪費。 即使縮小我們的視野並僅考慮對基礎設施的影響,它似乎已經夠糟糕了。 希望通過實施大量上述解決方案和實踐,人類可以開始產生另一種影響:一種更好的影響。 

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