Het meest recente internationale rapport over klimaatverandering schetst een beeld van ontwrichting van de samenleving, tenzij er drastische en snelle reducties in de uitstoot van broeikasgassen komen.

Hoewel het nog vroeg is, sommige steden en gemeenten beginnen in te zien dat omstandigheden uit het verleden niet langer als redelijke volmachten voor de toekomst kunnen dienen.

Dit geldt met name voor de infrastructuur van het land. snelwegen, waterzuiveringsinstallaties en het elektriciteitsnet lopen een toenemend risico op extreme weersomstandigheden en andere effecten van een veranderend klimaat.

Het probleem is dat de meeste infrastructuurprojecten, inclusief het revitalisatieplan van de regering-Trump, negeren doorgaans de risico's van klimaatverandering.

In ons onderzoek naar duurzaamheid en infrastructuur, we moedigen aan en beginnen te verschuiven naar het ontwerpen van door de mens gemaakte infrastructuursystemen met aanpassingsvermogen in gedachten.

Ontwerpen voor het verleden

Infrastructuursystemen vormen de frontlinie van verdediging tegen overstromingen, warmte, bosbranden, orkanen en andere rampen. Stedenbouwkundigen en burgers gaan er vaak van uit dat wat vandaag wordt gebouwd, zal blijven functioneren ondanks deze gevaren, diensten te laten doorgaan en ons te beschermen zoals ze dat in het verleden hebben gedaan. Maar deze systemen zijn ontworpen op basis van geschiedenissen van extreme gebeurtenissen.

Pompen, bijvoorbeeld, zijn gedimensioneerd op basis van historische neerslaggebeurtenissen. Transmissielijnen zijn ontworpen binnen de limieten van het vermogen dat ze kunnen verplaatsen, terwijl veilige bedrijfsomstandigheden worden gehandhaafd ten opzichte van de luchttemperaturen. Bruggen zijn ontworpen om bepaalde stroomsnelheden in de rivieren die ze oversteken te weerstaan. Infrastructuur en omgeving zijn nauw met elkaar verbonden.

Nutsvoorzieningen, echter, het land overschrijdt deze historische omstandigheden vaker en zal naar verwachting vaker en intenser extreme weersomstandigheden meemaken. Anders gezegd, vanwege klimaatverandering, natuurlijke systemen veranderen nu sneller dan infrastructuur.

Hoe kunnen infrastructuursystemen zich aanpassen? Laten we eerst eens kijken naar de redenen waarom infrastructuursystemen in extreme gevallen falen:

• Het gevaar overschrijdt de ontwerptoleranties. Dit was het geval bij de overstroming van de Interstate 10 in Phoenix in de herfst van 2014, waar de intensiteit van de regen de ontwerpvoorwaarden overschreed.
• Gedurende deze tijden is er minder extra capaciteit in het systeem:als er iets misgaat, zijn er minder opties om de stressor te beheersen, zoals het omleiden van stromen, of het nu water is, elektriciteit of zelfs verkeer.
• We vragen vaak het meeste van onze infrastructuur tijdens extreme evenementen, duwsystemen in een tijd dat er weinig extra capaciteit is.

Geleidelijke verandering levert ook ernstige problemen op, deels omdat er geen onderscheidende gebeurtenis is die aanleiding geeft tot actie. Dit soort situaties kan vooral lastig zijn in de context van onderhoudsachterstanden en budgettekorten die momenteel veel infrastructuursystemen teisteren. Zullen steden en dorpen in zelfgenoegzaamheid worden gesust om te ontdekken dat hun duurzame infrastructuur niet langer werkt zoals zou moeten?

Momenteel lijkt het erop dat de wanbetaling de financiering binnenhaalt om meer te bouwen van wat we de afgelopen eeuw hebben gehad. Maar infrastructuurbeheerders moeten een stapje terug doen en vragen wat onze infrastructuursystemen in de toekomst voor ons moeten doen.

Wendbaar en flexibel van opzet

Er zijn fundamenteel nieuwe benaderingen nodig om de uitdagingen aan te gaan, niet alleen van een veranderend klimaat, maar ook van disruptieve technologieën.

Deze omvatten een toenemende integratie van informatie- en communicatietechnologieën, wat het risico op cyberaanvallen vergroot. Andere opkomende technologieën zijn onder meer autonome voertuigen en drones, evenals intermitterende hernieuwbare energie en batterijopslag in plaats van conventionele energiesystemen. Ook, digitaal verbonden technologieën veranderen de kennis van individuen van de wereld om ons heen fundamenteel:bedenk hoe onze mobiele apparaten ons nu kunnen omleiden op manieren die we niet volledig begrijpen op basis van ons eigen reisgedrag en verkeer in een regio.

Toch leggen onze huidige paradigma's voor infrastructuurontwerp de nadruk op grote gecentraliseerde systemen die bedoeld zijn om tientallen jaren mee te gaan en die milieugevaren kunnen weerstaan ​​tot een vooraf geselecteerd risiconiveau. Het probleem is dat het risiconiveau nu onzeker is omdat het klimaat verandert, soms op manieren die niet erg goed worden begrepen. Als zodanig, voorspellingen voor extreme gebeurtenissen kunnen iets of veel slechter zijn.

Gezien deze onzekerheid, wendbaarheid en flexibiliteit moeten centraal staan ​​in ons infrastructuurontwerp. In ons onderzoek, we hebben gezien hoe een aantal steden principes hebben aangenomen om deze doelen al te bereiken, en de voordelen die ze bieden.

In Kuala Lampur, verkeerstunnels kunnen overgaan op regenwaterbeheer tijdens intense neerslaggebeurtenissen, een voorbeeld van multifunctionaliteit.

Over de hele VS, smartphonetechnologieën op basis van burgers beginnen realtime inzichten te verschaffen. Bijvoorbeeld, het CrowdHydrology-project maakt gebruik van overstromingsgegevens van burgers die de beperkte conventionele sensoren niet kunnen verzamelen.

Infrastructuurontwerpers en -beheerders op een aantal locaties in de VS, inclusief New York, Portland, Miami en Zuidoost-Florida, en Chicago, moeten nu plannen maken voor deze onzekere toekomst – een proces dat roadmapping wordt genoemd. Bijvoorbeeld, Miami heeft een plan van 500 miljoen dollar ontwikkeld om de infrastructuur te upgraden, inclusief het installeren van nieuwe pompcapaciteit en het verhogen van wegen om risicovolle eigendommen aan de oceaan te beschermen.

Deze competenties komen overeen met op veerkracht gebaseerd denken en brengen het land weg van onze standaardbenadering van eenvoudigweg grotere, sterker of meer overbodig.

Plannen voor onzekerheid

Omdat er nu meer onzekerheid is over gevaren, veerkracht in plaats van risico moet in de toekomst centraal staan ​​bij het ontwerp en de exploitatie van infrastructuur. Veerkracht betekent dat systemen bestand zijn tegen extreme weersomstandigheden en snel weer in gebruik kunnen worden genomen.

Dit betekent dat infrastructuurplanners niet zomaar hun ontwerpparameter kunnen wijzigen, bijvoorbeeld gebouw om bestand te zijn tegen een 1, 000-jarig evenement in plaats van een 100-jarig evenement. Zelfs als we nauwkeurig zouden kunnen voorspellen wat deze nieuwe risiconiveaus zouden moeten zijn voor de komende eeuw, is het technisch, financieel of politiek haalbaar om deze robuustere systemen te bouwen?

Daarom zijn op veerkracht gebaseerde benaderingen nodig die het aanpassingsvermogen benadrukken. Conventionele benaderingen benadrukken robuustheid, zoals het bouwen van een dijk die bestand is tegen een zekere mate van zeespiegelstijging. Deze benaderingen zijn noodzakelijk, maar gezien de onzekerheid in risico hebben we andere strategieën in ons arsenaal nodig.

Bijvoorbeeld, het leveren van infrastructuurdiensten via alternatieve middelen wanneer onze primaire infrastructuur faalt, zoals het inzetten van microgrids voorafgaand aan orkanen. Of, planners kunnen infrastructuursystemen zo ontwerpen dat wanneer ze falen, de gevolgen voor het menselijk leven en de economie worden geminimaliseerd.

Dit is een praktijk die recentelijk in Nederland is ingevoerd, waar de rivieren van de Rijndelta mogen overstromen, maar mensen niet in de uiterwaarden mogen wonen en boeren worden gecompenseerd als hun oogst verloren gaat.

Onzekerheid is het nieuwe normaal, en betrouwbaarheid hangt af van de positionering van de infrastructuur om in te werken en zich aan te passen aan deze onzekerheid. Als het land zich blijft inzetten voor het bouwen van de infrastructuur van de vorige eeuw, we kunnen mislukkingen van deze kritieke systemen en de daarmee gepaard gaande verliezen blijven verwachten.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.