Hvad er klimaklar infrastruktur? Nogle byer begynder at tilpasse sig

Den seneste internationale rapport om klimaændringer tegner et billede af forstyrrelse af samfundet, medmindre der sker drastiske og hurtige nedskæringer i drivhusgasudledningen.

Selvom det er tidlige dage, nogle byer og kommuner begynder at erkende, at tidligere forhold ikke længere kan tjene som rimelige proxyer for fremtiden.

Dette gælder især for landets infrastruktur. motorveje, vandbehandlingsanlæg og elnettet er i stigende risiko for ekstreme vejrbegivenheder og andre effekter af et skiftende klima.

Problemet er, at de fleste infrastrukturprojekter, herunder Trump -administrationens plan for revitalisering af infrastrukturen, typisk ignorere risiciene ved klimaændringer.

I vores arbejde med at forske i bæredygtighed og infrastruktur, vi opmuntrer og begynder at skifte til at designe menneskeskabte infrastruktursystemer med tanke på tilpasningsevne.

Design til fortiden

Infrastruktursystemer er frontlinjen i forsvaret mod oversvømmelser, varme, skovbrande, orkaner og andre katastrofer. Byplanlæggere og borgere antager ofte, at det, der bygges i dag, vil fortsætte med at fungere i lyset af disse farer, at tillade tjenester at fortsætte og for at beskytte os, som de har gjort det tidligere. Men disse systemer er designet baseret på historier om ekstreme begivenheder.

Pumper, for eksempel, er dimensioneret baseret på historiske nedbørshændelser. Transmissionsledninger er designet inden for grænserne for, hvor meget strøm de kan bevæge sig, mens de opretholder sikre driftsforhold i forhold til lufttemperaturer. Broer er designet til at kunne modstå visse strømningshastigheder i de floder, de krydser. Infrastruktur og miljø er tæt forbundet.

Nu, imidlertid, landet overskrider oftere disse historiske forhold og forventes at se hyppigere og intense ekstreme vejrbegivenheder. Sagt på en anden måde, på grund af klimaændringer, naturlige systemer ændrer sig nu hurtigere end infrastruktur.

Hvordan kan infrastruktursystemer tilpasse sig? Lad os først overveje årsagerne til, at infrastruktursystemer fejler i ekstremer:

• Faren overstiger designtolerancer. Dette var tilfældet med Interstate 10-oversvømmelser i Phoenix i efteråret 2014, hvor intensiteten af ​​nedbøren oversteg designbetingelserne.
• I disse tider er der mindre ekstra kapacitet på tværs af systemet:Når noget går galt, er der færre muligheder for at håndtere stressoren, såsom omdirigering af strømme, om det er vand, el eller endda trafik.
• Vi kræver ofte det meste af vores infrastruktur under ekstreme begivenheder, skubbesystemer på et tidspunkt, hvor der er lidt ekstra kapacitet.

Gradvis forandring giver også alvorlige problemer, dels fordi der ikke er nogen karakteristisk begivenhed, der ansporer til en opfordring til handling. Denne type situation kan være særlig besværlig i forbindelse med vedligeholdelsesefterslæb og budgetunderskud, som i øjeblikket plager mange infrastruktursystemer. Bliver byer og byer sløret for selvtilfredshed kun for at opdage, at deres infrastruktur med lang levetid ikke længere fungerer, som de burde?

I øjeblikket ser standarden ud til at være at sikre finansiering til at bygge mere af det, vi har haft i det sidste århundrede. Men infrastrukturforvaltere bør tage et skridt tilbage og spørge, hvad vores infrastruktursystemer skal gøre for os i fremtiden.

Agil og fleksibel i design

Grundlæggende nye tilgange er nødvendige for at imødegå udfordringerne, ikke kun i et klimaforandringer, men også af forstyrrende teknologier.

Disse omfatter øget integration af informations- og kommunikationsteknologier, hvilket øger risikoen for cyberangreb. Andre nye teknologier omfatter autonome køretøjer og droner samt intermitterende vedvarende energi og batterilagring i stedet for konventionelle strømsystemer. Også, digitalt forbundne teknologier ændrer fundamentalt individers erkendelse af verden omkring os:Overvej, hvordan vores mobile enheder nu kan omdirigere os på måder, som vi ikke fuldt ud forstår baseret på vores egen rejseadfærd og trafik på tværs af en region.

Alligevel understreger vores nuværende infrastrukturdesignparadigmer store centraliserede systemer, der er beregnet til at holde i årtier, og som kan modstå miljøfarer til et forudvalgt risikoniveau. Problemet er, at risikoniveauet nu er usikkert, fordi klimaet ændrer sig, nogle gange på måder, der ikke er særlig velforståede. Som sådan, prognoser for ekstreme begivenheder kan være lidt eller meget værre.

I lyset af denne usikkerhed, smidighed og fleksibilitet bør være centralt for vores infrastrukturdesign. I vores forskning, vi har set, hvordan en række byer allerede har vedtaget principper for at fremme disse mål, og de fordele, de giver.

I Kuala Lampur, trafiktunneler er i stand til at overgå til styring af regnvand under intense nedbørshændelser, et eksempel på multifunktionalitet.

På tværs af USA, borgerbaserede smartphoneteknologier begynder at give realtidsindsigt. For eksempel, CrowdHydrology-projektet bruger oversvømmelsesdata indsendt af borgere, som de begrænsede konventionelle sensorer ikke kan indsamle.

Infrastrukturdesignere og -forvaltere i en række amerikanske lokationer, inklusive New York, Portland, Miami og det sydøstlige Florida, og Chicago, er nu forpligtet til at planlægge denne usikre fremtid – en proces kaldet roadmapping. For eksempel, Miami har udviklet en 500 millioner dollars plan for at opgradere infrastrukturen, herunder installation af ny pumpekapacitet og hævning af veje for at beskytte ejendomme i fare ved havet.

Disse kompetencer stemmer overens med modstandskraftsbaseret tænkning og flytter landet væk fra vores standardtilgange med blot at bygge større, stærkere eller mere overflødige.

Planlægning af usikkerhed

Fordi der nu er mere usikkerhed med hensyn til farer, modstandskraft i stedet for risiko bør være centralt for infrastrukturdesign og drift i fremtiden. Modstandsdygtighed betyder, at systemer kan modstå ekstreme vejrhændelser og hurtigt komme i drift igen.

Det betyder, at infrastrukturplanlæggere ikke bare kan ændre deres designparameter – f.eks. bygning til at modstå en 1, 000-årig begivenhed i stedet for en 100-årig begivenhed. Selv hvis vi præcist kunne forudsige, hvad disse nye risikoniveauer skulle være for det kommende århundrede, er det teknisk set økonomisk eller politisk muligt at bygge disse mere robuste systemer?

Det er grunden til, at der er behov for robusthedsbaserede tilgange, der understreger evnen til at tilpasse sig. Konventionelle tilgange understreger robusthed, såsom at bygge en dige, der er i stand til at modstå en vis mængde havstigning. Disse tilgange er nødvendige, men i betragtning af usikkerheden i risikoen har vi brug for andre strategier i vores arsenal.

For eksempel, at levere infrastrukturtjenester gennem alternative midler, når vores primære infrastruktur svigter, såsom at installere mikronet forud for orkaner. Eller, planlæggere kan designe infrastruktursystemer således, at når de fejler, konsekvenserne for menneskeliv og økonomi minimeres.

Dette er en praksis, der for nylig blev implementeret i Holland, hvor floderne i Rhin-deltaet får lov til at oversvømme, men folk må ikke bo på flodsletten, og bønder får kompensation, når deres afgrøder går tabt.

Usikkerhed er den nye normal, og pålidelighed afhænger af positioneringsinfrastruktur til at operere i og tilpasse sig denne usikkerhed. Hvis landet fortsætter med at forpligte sig til at bygge sidste århundredes infrastruktur, vi kan fortsat forvente fejl i disse kritiske systemer og de tab, der følger med dem.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.