Najnowszy międzynarodowy raport na temat zmian klimatu przedstawia obraz zakłóceń w społeczeństwie, chyba że nastąpi drastyczne i szybkie ograniczenie emisji gazów cieplarnianych.
powiązana zawartość
- Wraz ze zmianami klimatu do 2080 roku Waszyngton poczuje się bardziej jak Arkansas
Chociaż są wczesne dni, niektóre miasta i gminy zaczynają dostrzegać, że przeszłe warunki nie mogą już służyć jako rozsądne wskaźniki na przyszłość.
Dotyczy to szczególnie infrastruktury kraju. Autostrady, urządzenia do uzdatniania wody i sieć energetyczna są coraz bardziej narażone na ekstremalne zjawiska pogodowe i inne skutki zmieniającego się klimatu.
Problem polega na tym, że większość projektów infrastrukturalnych, w tym plan rewitalizacji infrastruktury administracji Trumpa, zwykle ignoruje ryzyko zmiany klimatu.
W naszej pracy nad zrównoważonym rozwojem i infrastrukturą zachęcamy i zaczynamy przesuwać się w kierunku projektowania systemów infrastruktury stworzonych przez człowieka z myślą o zdolnościach adaptacyjnych.
Projektowanie na przeszłość
Systemy infrastruktury stanowią pierwszą linię obrony przed powodzią, upałem, pożarami, huraganami i innymi katastrofami. Planiści miast i obywatele często zakładają, że to, co dziś zbudowano, będzie nadal funkcjonować w obliczu tych zagrożeń, umożliwiając kontynuowanie usług i ochronę nas, tak jak to robili w przeszłości. Ale systemy te zostały zaprojektowane w oparciu o historie zdarzeń ekstremalnych.
Na przykład wielkości pomp są oparte na historycznych zdarzeniach opadowych. Linie przesyłowe są zaprojektowane w granicach mocy, jaką mogą poruszać, przy zachowaniu bezpiecznych warunków pracy w stosunku do temperatur powietrza. Mosty są zaprojektowane tak, aby były w stanie wytrzymać określone prędkości przepływu w rzekach, które przekraczają. Infrastruktura i środowisko są ze sobą ściśle powiązane.
Teraz jednak kraj częściej wykracza poza te historyczne warunki i oczekuje się częstszych i intensywniejszych ekstremalnych zdarzeń pogodowych. Innymi słowy, ze względu na zmiany klimatu systemy naturalne zmieniają się teraz szybciej niż infrastruktura.
Jak systemy infrastruktury mogą się dostosować? Najpierw zastanówmy się, dlaczego systemy infrastruktury zawodzą skrajnie:
- Zagrożenie przekracza tolerancje projektowe. Tak było w przypadku powodzi międzystanowej nr 10 w Phoenix jesienią 2014 r., Gdzie intensywność opadów przekraczała warunki projektowe.
- W tych czasach występuje mniejsza dodatkowa wydajność w całym systemie: gdy coś pójdzie nie tak, istnieje mniej opcji zarządzania stresorem, takich jak przekierowanie przepływów, czy to wody, energii elektrycznej czy nawet ruchu.
- Często wymagamy najwięcej od naszej infrastruktury podczas ekstremalnych wydarzeń, pchając systemy w czasie, gdy nie ma dodatkowej pojemności.
Stopniowa zmiana stwarza również poważne problemy, częściowo dlatego, że nie ma żadnego wyróżniającego wydarzenia, które pobudzałoby wezwanie do działania. Tego rodzaju sytuacja może być szczególnie kłopotliwa w kontekście zaległości w utrzymaniu i niedoborów budżetowych, które obecnie nękają wiele systemów infrastruktury. Czy miasta popadną w samozadowolenie, by stwierdzić, że ich długofalowa infrastruktura nie działa już tak, jak powinna?
Obecnie wydaje się, że domyślnie zabezpiecza się środki na budowę tego, co mieliśmy w ostatnim stuleciu. Jednak zarządcy infrastruktury powinni cofnąć się o krok i zapytać, co nasze systemy infrastruktury powinny zrobić dla nas w przyszłości.
Zwinny i elastyczny z założenia
Zasadniczo potrzebne są nowe podejścia, aby sprostać wyzwaniom nie tylko zmieniającego się klimatu, ale także przełomowych technologii.
Obejmują one coraz większą integrację technologii informacyjnych i komunikacyjnych, co podnosi ryzyko cyberataków. Inne pojawiające się technologie obejmują autonomiczne pojazdy i drony, a także przerywane magazynowanie energii odnawialnej i akumulatorów zamiast konwencjonalnych systemów zasilania. Również technologie połączone cyfrowo zasadniczo zmieniają sposób postrzegania otaczającego nas świata przez osoby fizyczne: Zastanów się, w jaki sposób nasze urządzenia mobilne mogą teraz przekierowywać nas w sposób, którego nie do końca rozumiemy w oparciu o nasze zachowania związane z podróżowaniem i ruchem w całym regionie.
Jednak nasze obecne paradygmaty projektowania infrastruktury kładą nacisk na duże scentralizowane systemy, które mają działać przez dziesięciolecia i które są w stanie wytrzymać zagrożenia środowiskowe na z góry określony poziom ryzyka. Problem polega na tym, że poziom ryzyka jest obecnie niepewny, ponieważ klimat się zmienia, czasem w sposób niezbyt dobrze zrozumiany. W związku z tym prognozy dotyczące zdarzeń ekstremalnych mogą być nieco lub znacznie gorsze.
Biorąc pod uwagę tę niepewność, sprawność i elastyczność powinny być kluczowe dla naszego projektu infrastruktury. W naszych badaniach widzieliśmy, w jaki sposób wiele miast przyjęło zasady, aby już osiągnąć te cele, oraz korzyści, jakie one zapewniają.
„Inteligentny” tunel w Kuala Lumpur został zaprojektowany jako uzupełnienie miejskiego systemu odprowadzania wód opadowych. (David Boey, CC BY) W Kuala Lampur tunele komunikacyjne mogą przejść do zarządzania wodami opadowymi podczas intensywnych opadów, co jest przykładem wielofunkcyjności.
W Stanach Zjednoczonych technologie smartfonów oparte na obywatelach zaczynają dostarczać informacje w czasie rzeczywistym. Na przykład projekt CrowdHydrology wykorzystuje dane o zalaniu przedstawione przez obywateli, których nie są w stanie zgromadzić ograniczone konwencjonalne czujniki.
Od projektantów i menedżerów infrastruktury w wielu lokalizacjach w USA, w tym w Nowym Jorku, Portland, Miami i południowo-wschodniej Florydzie oraz Chicago, wymaga się teraz planowania tej niepewnej przyszłości - procesu zwanego mapą drogową. Na przykład Miami opracowało plan 500 mln USD na modernizację infrastruktury, w tym instalowanie nowych zdolności pompowania i podnoszenie dróg w celu ochrony zagrożonej nieruchomości nad oceanem.
Kompetencje te są zgodne z myśleniem opartym na odporności i odsuwają kraj od naszych domyślnych podejść polegających na budowaniu większych, silniejszych lub bardziej zbędnych.
Planowanie niepewności
Ponieważ obecnie występuje większa niepewność w odniesieniu do zagrożeń, odporność zamiast ryzyka powinna być kluczowa dla projektowania i eksploatacji infrastruktury w przyszłości. Odporność oznacza, że systemy mogą wytrzymać ekstremalne warunki pogodowe i szybko wrócić do pracy.
Technologia mikrogridów pozwala na działanie poszczególnych budynków w przypadku szerszej przerwy w dostawie prądu i jest jednym ze sposobów na zwiększenie odporności systemu elektrycznego. (Amy Vaughn / US Department of Energy, CC BY-ND) Oznacza to, że planiści infrastruktury nie mogą po prostu zmienić swojego parametru projektowego - na przykład budować, aby wytrzymać wydarzenie 1000-letnie zamiast wydarzenia 100-letniego. Nawet gdybyśmy mogli dokładnie przewidzieć, jakie powinny być te nowe poziomy ryzyka na nadchodzące stulecie, to czy jest technicznie, finansowo lub politycznie wykonalne zbudowanie tych bardziej niezawodnych systemów?
Dlatego potrzebne są podejścia oparte na odporności, które podkreślają zdolność do adaptacji. Konwencjonalne podejścia kładą nacisk na solidność, na przykład budowanie wałów przeciwpowodziowych, które są w stanie wytrzymać pewien wzrost poziomu morza. Takie podejście jest konieczne, ale biorąc pod uwagę niepewność ryzyka, potrzebujemy innych strategii w naszym arsenale.
Na przykład świadczenie usług infrastrukturalnych za pomocą alternatywnych środków w przypadku awarii naszej podstawowej infrastruktury, takich jak rozmieszczanie mikrosieci przed huraganami. Lub planiści mogą projektować takie systemy infrastruktury, aby w razie awarii zminimalizować konsekwencje dla życia ludzkiego i gospodarki.
Jest to praktyka wdrożona niedawno w Holandii, gdzie delty Renu mogą zalewać powodzie, ale ludzie nie mogą mieszkać na równinie zalewowej, a rolnicy otrzymują rekompensatę w przypadku utraty plonów.
Niepewność to nowa norma, a niezawodność zależy od infrastruktury pozycjonowania, w której można działać i dostosowywać się do tej niepewności. Jeśli kraj nadal będzie angażował się w budowę infrastruktury ubiegłego wieku, możemy nadal oczekiwać awarii tych krytycznych systemów i związanych z nimi strat.
Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w The Conversation.
Mikhail Chester, profesor nadzwyczajny inżynierii lądowej, środowiska i zrównoważonego rozwoju, Arizona State University; Braden Allenby, profesor prezydenta i Lincoln profesor inżynierii i etyki, School of Sustainable Engineering and the Built Environment, Ira A. Fulton Schools of Engineering, Arizona State University; oraz Samuel Markolf, pracownik naukowy ds. badań podoktoranckich, Urban Resilience to Extremes Sustainability Research Network, Arizona State University
