Najnovejše mednarodno poročilo o podnebnih spremembah predstavlja sliko motenj družbe, razen če ne pride do drastičnih in hitrih zmanjšanj emisij toplogrednih plinov.
Sorodne vsebine
- S podnebnimi spremembami se bo Washington, DC do leta 2080 počutil bolj podoben Arkansasu
Čeprav so zgodnji dnevi, se nekatera mesta in občine začenjajo zavedati, da pretekli pogoji ne morejo več biti smiselni pooblaščenci za prihodnost.
To še posebej velja za infrastrukturo države. Avtoceste, čistilne naprave in električno omrežje povečujejo tveganje za ekstremne vremenske pojave in druge vplive spreminjajočega se podnebja.
Težava je v tem, da večina infrastrukturnih projektov, vključno s Trumpovim načrtom oživljanja infrastrukture, običajno ne upošteva tveganj podnebnih sprememb.
Pri svojem delu, ki raziskujemo trajnost in infrastrukturo, spodbujamo in se začenjamo preusmeriti v oblikovanje umetnih infrastrukturnih sistemov, ki so v mislih prilagodljivi.
Oblikovanje za preteklost
Infrastrukturni sistemi so prednja obrambna črta pred poplavami, vročino, divjimi požari, orkani in drugimi nesrečami. Načrtovalci mest in občani pogosto domnevajo, da bo to, kar je danes zgrajeno, še naprej delovalo ob teh nevarnostih, kar bo omogočilo nadaljevanje služb in nas zaščitilo, kot so to storili v preteklosti. Toda ti sistemi so zasnovani na podlagi zgodovine ekstremnih dogodkov.
Črpalke so na primer dimenzionirane na podlagi zgodovinskih padavin. Liniji za prenos so zasnovani v mejah moči, ki jo lahko premikajo, pri čemer ohranjajo varne delovne pogoje glede na temperature zraka. Mostovi so zasnovani tako, da lahko prenesejo določene hitrosti pretoka v rekah, ki jih prečkajo. Infrastruktura in okolje sta tesno povezana.
Zdaj pa država pogosteje presega te zgodovinske razmere in pričakuje se, da bodo pogostejši in intenzivnejši ekstremni vremenski dogodki. Povedano drugače: naravni sistemi se zaradi podnebnih sprememb zdaj spreminjajo hitreje kot infrastruktura.
Kako se lahko prilagodijo infrastrukturni sistemi? Najprej razmislimo, zakaj so infrastrukturni sistemi v skrajnih okoliščinah neuspešni:
- Nevarnost presega oblikovna odstopanja. To je bil primer poplave Interstate 10 v Phoenixu jeseni 2014, kjer je intenzivnost padavin presegla načrtovalne pogoje.
- V tem času je v sistemu manj dodatnih dodatnih zmogljivosti: Kadar gre kaj narobe, je manj možnosti za upravljanje stresorja, na primer preusmerjanje tokov, ne glede na to, ali gre za vodo, elektriko ali celo promet.
- Med ekstremnimi dogodki pogosto zahtevamo največ od naše infrastrukture, kar potiska sisteme v času, ko je malo dodatnih zmogljivosti.
Postopna sprememba predstavlja tudi resne težave, deloma tudi zato, ker ni nobenega posebnega dogodka, ki bi spodbudil poziv k ukrepanju. Tovrstne razmere so lahko še posebej težavne v primeru zaostankov pri vzdrževanju in pomanjkljivosti proračuna, ki trenutno pestijo številne infrastrukturne sisteme. Se bodo mesta in mesta lehnila v samovšečnost, samo če bodo ugotovili, da njihova življenjska doba ne deluje več tako, kot bi morala?
Trenutno se zdi, da privzeto zagotavlja financiranje, da bi zgradili več tistega, kar smo imeli v preteklem stoletju. Toda upravljavci infrastrukture bi morali storiti korak nazaj in vprašati, kaj morajo naši infrastrukturni sistemi storiti za nas v prihodnosti.
Agilen in prilagodljiv po dizajnu
Za soočanje z izzivi spreminjajočega se podnebja in motečih tehnologij so potrebni bistveno novi pristopi.
Ti vključujejo večjo integracijo informacijskih in komunikacijskih tehnologij, kar povečuje tveganje kibernetskih napadov. Druge nastajajoče tehnologije vključujejo avtonomna vozila in brezpilotna letala ter občasno obnovljivo energijo in shranjevanje baterij namesto običajnih elektroenergetskih sistemov. Tudi digitalno povezane tehnologije bistveno spremenijo spoznavanje posameznikov o svetu okoli nas: razmislite, kako lahko naše mobilne naprave zdaj preusmerijo na načine, ki jih ne razumemo v celoti na podlagi lastnega potovalnega vedenja in prometa v regiji.
Kljub temu pa naše sedanje paradigme oblikovanja infrastrukture poudarjajo velike centralizirane sisteme, ki naj bi trajali desetletja in lahko prenesejo nevarnosti za okolje na izbrano raven tveganja. Težava je v tem, da je stopnja tveganja zdaj negotova, ker se podnebje spreminja, včasih na načine, ki jih slabo razumemo. Kot takšne so lahko napovedi za ekstremne dogodke nekoliko ali precej slabše.
Glede na to negotovost bi morala biti agilnost in prilagodljivost osrednji del naše infrastrukture. V naši raziskavi smo videli, kako so številna mesta sprejela načela za dosego teh ciljev in koristi, ki jih prinašajo.
"Pametni" predor v Kuala Lumpurju je zasnovan tako, da dopolnjuje mestni sistem za odvajanje neurskih voda. (David Boey, CC BY) V Kuala Lampurju lahko prometni tuneli med intenzivnimi padavinskimi dogodki preidejo na upravljanje z meteorno vodo, primer večfunkcionalnosti.
Po vsej ZDA tehnologije pametnih telefonov, ki temeljijo na državljanih, začenjajo zagotavljati vpogled v realnem času. Na primer, projekt CrowdHydrology uporablja podatke o poplavi, ki jih predložijo državljani, ki jih omejeni običajni senzorji ne morejo zbirati.
Oblikovalci in upravniki infrastrukture na številnih lokacijah v ZDA, vključno z New Yorkom, Portlandom, Miamijem in Jugovzhodno Florido ter Čikagom, morajo zdaj načrtovati to negotovo prihodnost - postopek, imenovan načrtovanje poti. Na primer, Miami je razvil načrt v višini 500 milijonov ameriških dolarjev za nadgradnjo infrastrukture, vključno z namestitvijo novih zmogljivosti črpanja in dvigom cest, da bi zaščitili premoženje, ki je v nevarnosti ob morju.
Te kompetence se prilagajajo razmišljanju, ki temelji na odpornosti, in državo oddaljujejo od naših privzetih pristopov, da preprosto ustvarijo večje, močnejše ali odveč.
Načrtovanje negotovosti
Ker je zdaj več nevarnosti glede nevarnosti, bi morala biti odpornost namesto tveganja ključna za načrtovanje in delovanje infrastrukture v prihodnosti. Odpornost pomeni, da lahko sistemi prenesejo ekstremne vremenske dogodke in hitro začnejo obratovati.
Microgrid tehnologija omogoča, da posamezne stavbe delujejo v primeru večjega izpada električne energije in je eden od načinov, da elektroenergetski sistem postane bolj prožen. (Amy Vaughn / ameriško ministrstvo za energijo, CC BY-ND) To pomeni, da načrtovalci infrastrukture ne morejo preprosto spremeniti svojega parametra načrtovanja - na primer graditi tako, da bi zdržali 1.000-letni dogodek namesto 100-letnega dogodka. Tudi če bi lahko natančno napovedali, kakšne bi morale biti te nove stopnje tveganja za prihodnje stoletje, ali je tehnično, finančno ali politično izvedljivo zgraditi te močnejše sisteme?
Zato so potrebni pristopi, ki temeljijo na odpornosti, ki poudarjajo sposobnost prilagajanja. Konvencionalni pristopi poudarjajo robustnost, kot je gradnja nasipa, ki lahko prenese določeno količino dviga morske gladine. Ti pristopi so potrebni, vendar glede na negotovost glede tveganja potrebujemo druge strategije v svojem arzenalu.
Na primer, zagotavljanje infrastrukturnih storitev z alternativnimi sredstvi, ko naša osnovna infrastruktura ne uspe, na primer z nameščanjem mikrohrud pred orkani. Lahko pa načrtovalci oblikujejo infrastrukturne sisteme, da so posledice za človekovo življenje in gospodarstvo čim manjše.
To je praksa, ki so jo pred kratkim izvajali na Nizozemskem, kjer reke delte Ren lahko poplavljajo, vendar ljudje v poplavni ravnici ne smejo živeti, kmetje pa dobijo nadomestilo, ko so njihovi pridelki izgubljeni.
Negotovost je nova normalna in zanesljivost je odvisna od pozicioniranja infrastrukture, ki bo delovala in se ji prilagodila. Če se bo država še naprej zavezala graditi infrastrukturo iz prejšnjega stoletja, lahko še naprej pričakujemo okvare teh kritičnih sistemov in izgube, ki prihajajo skupaj z njimi.
Ta članek je bil prvotno objavljen na pogovoru.
Michael Chester, izredni profesor za gradbeništvo, okolje in trajnostni inženiring, Arizona State University; Braden Allenby, predsednik države in Lincoln profesor za inženirstvo in etiko, Šola za trajnostni inženiring in grajeno okolje, Ira A. Fulton School of Engineering, Arizona State University; in Samuel Markolf, podoktorski znanstveni sodelavec, raziskovalna mreža Urban Resilience to Extremes, Arizona State University
