Feil blir et alternativ for infrastrukturingeniører som står overfor klimaendringer


BOSTON - Sivilingeniører bygger robuste ting designet for å vare i flere tiår, som veier, broer, kjerver og vannbehandlingsanlegg. Men en professor i New Hampshire ønsker at hans yrke skal bli mye mer fleksibelt. I et forandrende klima, sivilingeniør Paul Kirshen argumenterer, må anleggene tilpasse seg endrede forhold over deres brukbare liv - og i noen tilfeller få lov til å mislykkes. Et led

BOSTON - Sivilingeniører bygger robuste ting designet for å vare i flere tiår, som veier, broer, kjerver og vannbehandlingsanlegg. Men en professor i New Hampshire ønsker at hans yrke skal bli mye mer fleksibelt.

I et forandrende klima, sivilingeniør Paul Kirshen argumenterer, må anleggene tilpasse seg endrede forhold over deres brukbare liv - og i noen tilfeller få lov til å mislykkes. Et ledende eksempel på denne tilnærmingen: Nederlandskapets rom for elva-prosjektet: Tiår med å tenke at flom skal holdes tilbake, blir kastet til side når arbeidere flytter diker for å gi Rhin River-rom til å spyle.

Tilnærmingen gjenkjenner at landets berømte nettverk av diker og dams vil komme under økende stress som havnivåer stiger. I stedet for å bygge beskyttende vegger enda høyere, tror de nederlandske at de kan beholde sikrere ved å akseptere en viss mengde kontrollert flom.

Kirshen, en ekspert på klimatilpasning og vannressurser, mener at USA bør ta en lignende tilnærming.

"Historisk har vi bygget infrastruktur for å gi et visst nivå av sikkerhet, " sa han. En dam kan være utformet i dag for å motstå en 100-årig eller 500-årig flom, for eksempel. Men denne tilnærmingen antar at ingeniører vet hvordan stress - som oversvømmelser og stormstråler - vil variere over dammens levetid. Som klimaendringer forandrer naturlige sykluser, argumenterer Kirshen, disse antakelsene kan vise seg å være falske.

Ekstreme hendelser
I noen tilfeller ingeniører vil ha lite annet valg enn å rustning strukturer mot sjeldne ekstreme hendelser - si, den 9, 4-fots storm bølge som orkanen Sandy presset inn på lavere Manhattan i høst. Men det er dyrt å bruke en slik sjelden oversvømmelse eller storm som en designstandard, sier Kirshen, siden det innebærer å bygge nye strukturer eller ettermontere eksisterende med nok beskyttende egenskaper for å motstå belastninger som kun kan forekomme en gang i bygningens levetider, om ikke i det hele tatt.

Å designe prosjekter slik at de er sikre på å mislykkes, er ofte billigere og mer effektive, mener Kirshen. Et samfunn kan velge å bygge en dam som er utformet for å inneholde opptil 100 års flom, og deretter utvikle en omfattende evakueringsplan for omgivelsene i tilfelle en mer alvorlig flom. Denne strategien forutsetter at dammen ikke kan kontrollere ekstrem oversvømmelse, men legger til andre beskyttende tiltak for høyere sikkerhetsnivåer.

"Vi må slutte å binde designers hender, " sa Kirshen. "Konvensjonell sivilingeniørdesign kan være mer kreativ."

Fleksible tilpasningsstrategier kan ettermonteres i eksisterende anlegg i etapper, da klimaendringer påvirkes på forskjellige steder. Eksempler er modulære havområder som kan heves etter behov; prefabrikkerte motorvei broer som kan bli forhøyet som toppstrømmer under dem stiger; og flytende inntakssystemer ved vannbehandlingsanlegg, designet for å stige og falle når reservoarnivåene endres.

"En inkrementell tilnærming har færre sosiale og miljømessige konsekvenser enn å bygge store strukturer i en fase - hvis du kan holde tritt med [klimapåvirket] endringer, " sa Kirshen.

En by oversvømmet
Kirshen medforfattere en studie av Boston Harbor Association, motivert av orkanen Sandy og utgitt i forrige måned, som analyserte potensiell oversvømmelse i Boston fra den nåværende 100-årige stormvannet (fem fot over gjennomsnittet høyvann) og den estimerte 100-årige stormen i 2050 (7, 5 fot over gjennomsnittet høyvann). I sistnevnte scenario konkluderte studien, at mer enn 30 prosent av byen ville bli oversvømmet.

Som svar på ordføreren Thomas Menino bestilte undersøkelser av alle bygninger og tunnelbanelinjer i flomsoner og annonserte at utviklere ville bli pålagt å takle klimaendringer ved søknad om byggetillatelser.

Fleksibel tilpasning er "en verdifull tilnærming og vil være hensiktsmessig i visse situasjoner" som Boston beveger seg fremover, sier Carl Spector, administrerende direktør for byens luftforurensningskontor og et medlem av dets klimatilpasningsrådgivende komité. "Når du begynner å gjøre tilpasning, må du gå på nettstedet ved å tilpasse analysen og tidslinjene for hvert prosjekt. Bytte avløpslinjer er et stort prosjekt, og det du legger i bakken, forblir i bakken i lang tid."

Ta skritt
Kirshen håper New York City-ledere vil vurdere fleksible tilpasningstiltak når byen gjenoppretter fra Sandy. Noen få andre regioner har allerede tatt skritt. San Francisco Bay Conservation and Development Commission krever risikonevalueringer på sjønivå for nye strandprosjekter rundt San Francisco Bay. Og i sør-Florida, hvor stigende havnivåer allerede vektlegger stormvannssystemer, har fire fylker (Broward, Miami-Dade, Palm Beach og Monroe) dannet et regionalt partnerskap og anmodet om føderal tilpasningsfinansiering [pdf].

Men de mest avanserte eksemplene på fleksibel tilpasning er i Europa.

I tillegg til Nederland har England et stort flomkontrollsystem for nedre Thames, inkludert et 10-hulls barrieresystem for å beskytte London mot stormstråler. Men planleggere ser fremover. I november utgav Storbritannias Miljøagentur sin Thames Estuary 2100 Plan [pdf] som forutsetter minst en tre fots høyde på havnivå innen 2100 og kan tilpasses for høyere nivåer. Det prosjekterer at mange eksisterende flomkontrollstrukturer vil bli hevet eller oppgradert mellom 2035 og 2050, og at en ny Thames Barrier kan bygges mellom 2050 og 2070.

Amerikanske tjenestemenn tar hensyn til tilpasningsmodeller i Europa, ifølge Spector. "Det er mye å dele på, " sa han.

Sivilingeniører har alltid bygget "etterspørselsfleksibilitet" inn i systemer - for eksempel å designe en bro slik at et spenning kan legges til ettersom trafikkstrømmen øker, sa Kirshen.

"Nå må vi legge til klimatilpasning."

Denne artikkelen opprinnelig dukket opp på The Daily Climate, nyhetskilden for klimaendringer publisert av Environmental Health Sciences, et nonprofit mediefirma.

Hva har en ubåt, en rakett og en fotball til felles?Storms kan øke hastigheten på ozonet over USADel 8: Håndtering av Habitat DestructionEr naturgass mer klimavennlig?  Forskere kart Tusenvis av lekkasjer i Washington, DCStamcellebehandling for hjertesvikt får en Gull-Standard-prøveTviler Cloud Claims of Metallic HydrogenMenneskelig overbefolkning: Fortsatt et problem av bekymring?Batter Up: Shattering Sticks Opprett fare i MLB Ballparks