Cum adaptăm infrastructura la căldura extremă?

Încălzirea globală devine între timp vizibilă și pe drumurile, căile ferate și podurile noastre. Succesiunea recordurilor globale de temperatură din ultimii zece ani pune la încercare rezistența infrastructurii noastre de transport – și, odată cu ea, mobilitatea, comerțul de mărfuri și siguranța aprovizionării.

De la autostrăzile de pe coastă până la căile ferate din zonele montane, riscurile climatice afectează infrastructura de transport din întreaga lume într-un mod deosebit de sever, potrivit Boston Consulting Group (BCG).

Căldura extremă reduce aderența pe drumuri și pistele de aterizare ale aeroporturilor, deformează și dilată șinele de cale ferată, forțează rosturile care susțin podurile. Infrastructura îmbătrânește mai repede, iar nevoia de întreținere crește – inclusiv în cazul vehiculelor personale.

Un exemplu cunoscut de eșec al infrastructurii este un pod din New York care leagă cartierul Manhattan de Bronx. În timpul unui val de căldură din vara anului 2024, podul a fost ridicat pentru a permite trecerea navelor, însă a rămas blocat în acea poziție, deoarece metalul din structura podului s-a dilatat din cauza temperaturilor extreme. Rezultatul: traficul de navetiști din New York a fost paralizat timp de mai multe ore.

Între timp, temperatura medie globală continuă să crească, iar supraîncălzirea planetei se intensifică. Așadar, cum putem face infrastructura noastră mai rezilientă la schimbările climatice?

Iată câteva idei și soluții pentru trei domenii deosebit de expuse riscurilor.

Cum împiedică asfaltul modificat topirea străzilor

Când temperaturile rămân foarte ridicate, drumurile asfaltate obișnuite tind să formeze șanțuri de rulare. Iar bitumul – liantul care le menține compacte – se poate fisura și poate „transpira” la suprafață. Drumurile asfaltate care nu sunt concepute pentru călduri extreme pot, literalmente, să se topească atunci când acest liant se descompune. În condiții de trafic intens, suprafața se poate deforma permanent.

Asfaltul folosit pentru autostrăzi și pistele de decolare și aterizare poate fi îmbunătățit prin adăugarea unor agenți de modificare speciali. Aceștia reduc impactul termic și fac drumurile mai durabile în condiții de căldură extremă.

Comparativ, betonul este mai rezistent la temperaturi ridicate și rămâne stabil mai mult timp într-o lume tot mai fierbinte. Totuși, producția sa generează cantități foarte mari de gaze cu efect de seră, contribuind astfel la încălzirea globală.

O altă soluție constă în integrarea în asfalt a unor straturi de membrane absorbante de tensiune, materiale de pavaj speciale sau geotextile. Acestea conferă flexibilitate suprafeței drumului și o ajută să reziste mai bine la solicitări.

Experții mai propun aplicarea unor straturi reflectorizante la căldură și utilizarea așa-numitelor „pavaje reci”. Acestea absorb mai puțină căldură solară și permit, în plus, infiltrarea apei, reducând riscul de inundații.

Asfaltul închis la culoare, care se încălzește puternic la soare, este produs cu lianți pe bază de petrol. În schimb, pavajele reci sunt realizate din rășini transparente pe bază de lemn și au o suprafață mai reflectorizantă. Chiar și o combinație între asfalt închis și beton deschis la culoare poate contribui la reducerea supraîncălzirii.

Ce menține traficul feroviar pe traseu în timpul caniculei? 

Când șinele de cale ferată se deformează din cauza căldurii extreme, trenurile pot deraia. Așa s-a întâmplat anul trecut cu un tren de marfă în Australia. În cazuri mai puțin grave, apar închideri de linii și întârzieri ale curselor feroviare.

„Dacă trenurile vor să aibă succes ca mijloace de transport cu emisii reduse de CO₂ și prietenoase cu clima, ele trebuie să fie rezistente la condițiile meteorologice extreme cauzate de schimbările climatice”, spune Juliet Mian, inginer constructor și responsabilă pentru reziliența infrastructurii critice în cadrul firmei de consultanță Arup.

„Transportul feroviar este esențial pentru companii și comunități, așa că trebuie luate acum deciziile corecte pentru ca trenurile să poată circula și în viitor.”

Pentru a face rețeaua feroviară mai rezistentă la temperaturi ridicate, operatorul britanic Network Rail vopsește o parte din șine în alb. Astfel, acestea absorb mai puțină căldură și se dilată mai puțin. Comparativ cu șinele închise la culoare, cele albe rămân cu până la zece grade Celsius mai reci.

O altă măsură împotriva șinelor care se pot deforma este înlocuirea traverselor vechi din lemn cu plăci din beton armat.

Și limitarea vitezei poate preveni deraierile cauzate de temperaturi extreme. Atunci când, în vara anului 2024, temperaturile șinelor au depășit 57 de grade Celsius, metroul din Washington D.C. a redus viteza maximă la 56 km/h, potrivit lui Suyun Paul Ham, profesor asociat de inginerie civilă la Universitatea din Texas. El mai adaugă că utilizarea unor materiale rezistente la căldură, precum oțelul martensitic dur pentru șine, poate reduce deformările cauzate de temperaturile extreme.

Cum se poate îmbunătăți construcția podurilor 

Podurile noastre, construite în mare parte din oțel, sunt deosebit de vulnerabile la dilatarea termică. Aceasta duce, la rândul ei, la degradarea structurii podului.

Din cauza creșterii globale a temperaturilor, presiunea exercitată asupra podurilor este în continuă creștere. Potrivit unui studiu realizat în 2019 de Universitatea de Stat din Colorado, până în anul 2040, un sfert dintre cele aproximativ 600.000 de poduri din Statele Unite ar putea suferi avarii structurale parțiale.

Fantele de dilatare sau rosturile amplasate la intervale regulate de-a lungul unui pod ajută la gestionarea acestor variații: ele permit suprastructurii să se dilate și să se contracte odată cu fluctuațiile de temperatură. Totuși, aceste fante se pot înfunda cu ușurință, ceea ce împiedică dilatarea podului în condiții de căldură extremă – iar acest lucru duce la degradarea acestor „articulații structurale”.

Majoritatea podurilor au fost construite fără a lua în considerare efectele extreme ale schimbărilor climatice. Pentru a se pregăti mai bine, cercetători de la Universitatea Rutgers din New Jersey simulează impactul solicitărilor de mediu și al variațiilor de temperatură cuprinse între 0 și 100 de grade Celsius asupra construcției podurilor.

Una dintre concluziile lor este că podurile ar putea fi construite cu lagăre sferice, care permit absorbirea unor mișcări mai mari decât cele gestionate de fantele de dilatare convenționale. De asemenea, inspecțiile frecvente la fața locului, în timpul și după evenimente climatice extreme, pot ajuta la detectarea și remedierea tensiunilor structurale.

Potrivit echipei de cercetare, multe dintre podurile mari din SUA sunt acum reconstruite sau modernizate pentru a face față condițiilor climatice viitoare. De exemplu, podul Goethals – un pod suspendat dublu din 1928 care leagă New Jersey de New York – a fost înlocuit după aproape 80 de ani. Noul pod a fost proiectat să reziste căldurii extreme și să rămână funcțional timp de cel puțin un secol.