Poslední mezinárodní zpráva o změně klimatu zobrazuje obraz narušení společnosti, pokud nedojde k drastickému a rychlému snížení emisí skleníkových plynů.
Související obsah
- Se změnou klimatu, Washington, DC se bude cítit více jako Arkansas do roku 2080
Ačkoli je časná doba, některá města a obce si začínají uvědomovat, že minulé podmínky již nemohou sloužit jako rozumné proxy pro budoucnost.
To platí zejména pro infrastrukturu země. Dálnice, zařízení na úpravu vody a rozvodná síť jsou vystaveny rostoucímu riziku extrémních povětrnostních jevů a dalších účinků měnícího se klimatu.
Problém je v tom, že většina projektů infrastruktury, včetně plánu revitalizace infrastruktury Trumpovy správy, obvykle ignoruje rizika změny klimatu.
V naší práci zkoumající udržitelnost a infrastrukturu povzbuzujeme a začneme přecházet k navrhování umělých infrastrukturních systémů s ohledem na přizpůsobivost.
Navrhování pro minulost
Infrastrukturní systémy představují přední linii obrany proti povodním, teplu, požárům, hurikánům a jiným katastrofám. Městští plánovači a občané často předpokládají, že to, co je dnes vybudováno, bude i nadále fungovat s ohledem na tato nebezpečí, což nám umožní služby a bude nás chránit tak, jak tomu bylo v minulosti. Tyto systémy jsou však navrženy na základě historie extrémních událostí.
Například čerpadla jsou dimenzována na základě historických srážkových událostí. Přenosová vedení jsou navržena v mezích toho, kolik energie se mohou pohybovat při zachování bezpečných provozních podmínek vzhledem k teplotám vzduchu. Mosty jsou navrženy tak, aby odolaly určitým průtokům v řekách, kterými procházejí. Infrastruktura a životní prostředí jsou úzce propojeny.
Nyní však země častěji překračuje tyto historické podmínky a očekává se častější a intenzivnější extrémní počasí. Jinými slovy, v důsledku změny klimatu se přírodní systémy nyní mění rychleji než infrastruktura.
Jak se mohou přizpůsobit infrastrukturní systémy? Nejprve se podívejme na důvody selhání systémů infrastruktury v extrémních situacích:
- Nebezpečí překračuje konstrukční tolerance. To byl případ záplavy Interstate 10 ve Phoenixu na podzim 2014, kdy intenzita srážek přesáhla návrhové podmínky.
- Během těchto časů je v systému méně zvláštní kapacita: Když se něco pokazí, existuje méně možností pro správu stresoru, jako je přesměrování toků, ať už jde o vodu, elektřinu nebo dokonce provoz.
- Během extrémních událostí často požadujeme od naší infrastruktury nejvíce, tlačíme systémy v době, kdy je malá kapacita navíc.
Postupná změna také představuje vážné problémy, částečně proto, že neexistuje žádná rozlišující událost, která podněcuje výzvu k akci. Tento typ situace může být obzvláště obtížný v souvislosti s nevyřízenými údržbami a rozpočtovými nedostatky, které v současnosti trápí mnoho infrastrukturních systémů. Budou města a města uspěchána pouze proto, aby zjistila, že jejich infrastruktura s dlouhou životností již nefunguje tak, jak by měla?
Zdá se, že v současné době je zajištěno financování na vybudování více toho, co jsme měli za minulé století. Manažeři infrastruktury by však měli udělat krok zpět a zeptat se, co pro nás musí naše infrastrukturní systémy udělat pro budoucnost.
Agilní a flexibilní design
K řešení problémů nejen měnícího se klimatu, ale také ničivých technologií jsou zapotřebí zásadně nové přístupy.
Patří sem rostoucí integrace informačních a komunikačních technologií, což zvyšuje riziko kybernetických útoků. Mezi další objevující se technologie patří autonomní vozidla a drony, jakož i přerušované obnovitelné zdroje energie a baterie místo konvenčních energetických systémů. Také digitálně připojené technologie zásadně mění poznání jednotlivců o světě kolem nás: Zvažte, jak nás naše mobilní zařízení mohou nyní přesměrovávat způsobem, kterému úplně nerozumíme na základě našeho vlastního cestovního chování a provozu v regionu.
Přesto naše současná paradigmata návrhu infrastruktury zdůrazňují velké centralizované systémy, které mají trvat desítky let a které mohou odolat environmentálním rizikům na předem zvolené úrovni rizika. Problém je v tom, že úroveň rizika je nyní nejistá, protože se mění klima, někdy způsoby, které nejsou příliš dobře známy. Proto mohou být prognózy extrémních událostí trochu nebo mnohem horší.
Vzhledem k této nejistotě by agilita a flexibilita měla být pro náš návrh infrastruktury ústřední. V našem výzkumu jsme viděli, jak řada měst již přijala zásady pro dosažení těchto cílů, a výhody, které poskytují.
„Chytrý“ tunel v Kuala Lumpur je navržen jako doplněk městského systému dešťové vody. (David Boey, CC BY) V Kuala Lampur jsou dopravní tunely schopny během intenzivních srážkových událostí přejít na správu dešťové vody, což je příklad multifunkčnosti.
Po celém USA začínají technologie chytrých telefonů založené na občanech poskytovat informace v reálném čase. Například projekt CrowdHydrology používá údaje o záplavách předložené občany, které omezené konvenční senzory nemohou sbírat.
Návrháři a manažeři infrastruktury v řadě amerických lokalit, včetně New Yorku, Portlandu, Miami a Jihovýchodní Floridy a Chicaga, jsou nyní povinni naplánovat tuto nejistou budoucnost - proces zvaný cestovní mapa. Například Miami vyvinulo plán modernizace infrastruktury ve výši 500 milionů USD, včetně instalace nové čerpací kapacity a zvyšování silnic k ochraně ohroženého oceánského majetku.
Tyto kompetence jsou v souladu s myšlenkami založenými na odolnosti a odvádějí zemi od našich výchozích přístupů, kdy jednoduše budují větší, silnější nebo zbytečnější.
Plánování nejistoty
Protože v současné době existuje větší nejistota ohledně nebezpečí, měla by být v budoucnu při navrhování a provozu infrastruktury ústředním prvkem odolnost namísto rizika. Odolnost znamená, že systémy dokážou odolat extrémním povětrnostním událostem a rychle se vrátit do provozu.
Technologie Micro Grid umožňuje provozování jednotlivých budov v případě většího výpadku napájení a je jedním ze způsobů, jak zvýšit odolnost elektrického systému. (Amy Vaughn / americké ministerstvo energetiky, CC BY-ND) To znamená, že plánovači infrastruktury nemohou jednoduše změnit svůj návrhový parametr - například stavět tak, aby vydrželi 1000letou událost namísto 100leté události. I kdybychom mohli přesně předpovědět, jaké by tyto nové úrovně rizika měly být pro nadcházející století, je technicky, finančně nebo politicky proveditelné postavit tyto robustnější systémy?
Z tohoto důvodu jsou zapotřebí přístupy založené na odolnosti, které zdůrazňují schopnost přizpůsobení. Konvenční přístupy zdůrazňují robustnost, jako je budování hráze, které je schopné odolat určitému zvýšení hladiny moře. Tyto přístupy jsou nezbytné, ale vzhledem k nejistotě rizika potřebujeme v našem arzenálu další strategie.
Například poskytování infrastrukturních služeb alternativními prostředky v případě selhání naší primární infrastruktury, například rozmístění mikropřístrojů před hurikány. Nebo mohou projektanti navrhnout systémy infrastruktury tak, aby v případě jejich selhání byly minimalizovány důsledky pro lidský život a ekonomiku.
Toto je praxe, která byla nedávno zavedena v Nizozemsku, kde řeky Rýnské delty smějí zaplavovat, ale lidé nemohou žít v záplavové nížině a zemědělci jsou odškodněni, když dojde ke ztrátě úrody.
Nejistota je nová normální a spolehlivost závisí na polohovací infrastruktuře, která má fungovat, a přizpůsobit se této nejistotě. Pokud se země bude i nadále zavázat k budování infrastruktury minulého století, můžeme nadále očekávat selhání těchto kritických systémů a ztráty, které s nimi souvisejí.
Tento článek byl původně publikován v The Conversation.
Michail Chester, docent, občanská, environmentální a udržitelná technika, Arizonská státní univerzita; Braden Allenby, profesor prezidenta a lincolnský profesor inženýrství a etiky, škola udržitelného inženýrství a zastavěného prostředí, Ira A. Fulton School of Engineering, Arizonská státní univerzita; a Samuel Markolf, postdoktorandský vědecký spolupracovník, síť městské výzkumné odolnosti vůči extrémům udržitelnosti, Arizonská státní univerzita
