Jak dostosować infrastrukturę do ekstremalnych upałów?
9 czerwca 2025
Autostrady, sieci kolejowe i mosty, które zapewniają nam dostawy i utrzymują gospodarkę w ruchu, nie zostały zbudowane z myślą o stale rosnących temperaturach. Co pomoże, aby mimo zmian klimatycznych wszystko to nadal dobrze działało?
Drogi, tory, mosty...
Obecnie ocieplenie klimatu jest widoczne również na naszych drogach, torach i mostach. Kolejne rekordy upałów na całym świecie w ciągu ostatnich dziesięciu lat wystawiają na próbę odporność naszej infrastruktury transportowej, a tym samym naszą mobilność, handel towarami i bezpieczeństwo dostaw.
Od autostrad na wybrzeżu po linie kolejowe w regionie górzystym – według Boston Consulting Group (BCG) zagrożenia klimatyczne stanowią szczególne wyzwanie dla infrastruktury transportowej na całym świecie.
Ekstremalne upały zmniejszają przyczepność na drogach i pasach startowych lotnisk, deformują i wgniatają szyny kolejowe, rozszerzają spoiny łączące mosty. Infrastruktura starzeje się szybciej, a zapotrzebowanie na jej konserwację rośnie – dotyczy to zresztą również pojazdów prywatnych.
Znanym przykładem awarii infrastruktury jest most w Nowym Jorku, łączący dzielnicę Manhattan z Bronxem. Został on otwarty podczas fali upałów w połowie 2024 roku, aby przepuścić statki, a następnie utknął w tej pozycji, ponieważ metal użyty do konstrukcji mostu rozszerzył się pod wpływem ekstremalnego upału. W rezultacie ruch uliczny w Nowym Jorku został wstrzymany na wiele godzin.
Średnia globalna temperatura nadal rośnie, a nasza planeta coraz bardziej się przegrzewa. Jak więc zabezpieczyć naszą infrastrukturę przed skutkami zmian klimatycznych? Oto pomysły i rozwiązania dla trzech szczególnie zagrożonych obszarów.
Asfalt na topnienie dróg
Gdy temperatury pozostają bardzo wysokie, zwykłe drogi asfaltowe mają tendencję do tworzenia się na nich kolein. Bitum, czyli spoiwo, które je łączy, może pękać i wyciekać. Drogi asfaltowe, które nie są przystosowane do ekstremalnych upałów, mogą dosłownie stopić się, gdy spoiwo to ulegnie rozpadowi. Przy dużym natężeniu ruchu ich powierzchnia może ulec trwałej deformacji.
Jednak asfalt stosowany na autostradach i pasach startowych lotnisk może być dodatkowo wzbogacony o określone środki modyfikujące. Zmniejszają one obciążenie cieplne i sprawiają, że drogi stają się trwalsze.
Dla porównania, beton jest bardziej odporny na temperaturę i dlatego pozostaje stabilny przez dłuższy czas w coraz cieplejszym świecie. Jednak jego produkcja powoduje emisję dużych ilości gazów cieplarnianych, które ogrzewają naszą planetę.
Innym rozwiązaniem jest dodanie do asfaltu warstw membran pochłaniających naprężenia, materiałów brukowych lub określonych geotekstyliów. Dzięki temu nawierzchnia dróg staje się bardziej elastyczna i lepiej wytrzymuje obciążenia.
Eksperci proponują również powłoki odbijające ciepło i tak zwane nawierzchnie chłodzące. Dzięki temu nawierzchnia dróg ma pochłaniać mniej ciepła słonecznego, a ponadto jest przepuszczalna dla wody, co pomaga zapobiegać szkodom powodziowym.
Ciemnoszary asfalt, który nagrzewa się pod wpływem promieni słonecznych, jest produkowany z lepiszczy na bazie ropy naftowej. Natomiast nawierzchnie chłodzące składają się z przezroczystych żywic na bazie drewna i mają bardziej odblaskową powierzchnię. Już sama mieszanka ciemnego asfaltu i jasnego betonu może pomóc w zapobieganiu nagrzewaniu się powierzchni.
Ruch na torach w czasie upałów
Gdy szyny kolejowe wyginają się pod wpływem ekstremalnych temperatur, pociągi mogą się wykoleić. Tak stało się w zeszłym roku w przypadku pociągu towarowego w Australii. W mniej poważnych przypadkach może dojść do zamknięcia linii i opóźnień pociągów.
„Jeśli pociągi mają odnieść sukces jako niskoemisyjny i przyjazny dla klimatu środek transportu przyszłości, muszą być odporne na ekstremalne warunki pogodowe spowodowane zmianami klimatycznymi”, mówi Juliet Mian. Ta inżynier budownictwa zajmuje się odpornością infrastruktury krytycznej w firmie konsultingowej Arup.
„Transport kolejowy ma kluczowe znaczenie dla przedsiębiorstw i gmin, dlatego należy teraz podjąć właściwe decyzje, aby pociągi mogły kursować również w przyszłości” – wyjaśnia Mian.
Aby zwiększyć odporność sieci kolejowej na wysokie temperatury, brytyjski państwowy zarządca infrastruktury kolejowej Network Rail zlecił na przykład pomalowanie części szyn na biało. Dzięki temu szyny pochłaniają mniej ciepła i mniej się rozszerzają. W porównaniu z tradycyjnymi ciemnymi szynami białe szyny pozostają chłodniejsze nawet o dziesięć stopni Celsjusza.
Kolejna możliwość zapobiegania „uginaniu się” szyn to zastąpienie przestarzałych podkładów drewnianych płytami żelbetowymi.
Zapobiega to również wykolejeniu pociągów w czasie upałów: gdy latem 2024 roku temperatura szyn przekroczyła 57 stopni Celsjusza, metro w Waszyngtonie ograniczyło prędkość maksymalną pociągów do 56 kilometrów na godzinę, jak informuje Suyun Paul Ham. Jest on profesorem nadzwyczajnym inżynierii lądowej na Uniwersytecie Teksańskim. Według niego materiały odporne na wysoką temperaturę, takie jak twarda stal martenzytyczna, mogą również zmniejszyć odkształcanie się szyn kolejowych.
Jak budować lepsze mosty
Nasze mosty, które w większości są wykonane ze stali, są szczególnie podatne na rozszerzanie pod wpływem ciepła. A to z kolei prowadzi do pogorszenia stanu konstrukcji mostu. Ponieważ rosnące temperatury na całym świecie zwiększają obciążenie mostów, według badania przeprowadzonego w 2019 roku przez Uniwersytet Colorado do 2040 roku jedna czwarta z około 600 tys. mostów w USA może ulec częściowemu zawaleniu.
Pomocne są też dylatacje lub regularnie rozmieszczone szczeliny wzdłuż mostu: umożliwiają one rozszerzanie się i kurczenie konstrukcji nośnej mostu w przypadku wahań temperatury. Jednak szczeliny te łatwo się zatykają, uniemożliwiając mostowi rozszerzanie się pod wpływem ciepła. To z kolei prowadzi do pogorszenia stanu tych „mostowych przegubów”.
Większość mostów została zbudowana bez uwzględnienia ekstremalnych skutków zmian klimatycznych. Aby być lepiej przygotowanym, naukowcy z Uniwersytetu Rutgersa w stanie New Jersey badają wpływ zanieczyszczenia środowiska i wahań temperatury od 0 do 100 stopni Celsjusza na konstrukcję mostów.
Wynik: mosty można konstruować z łożyskami kulkowymi. Dzięki temu mogą one absorbować większe ruchy niż dotychczas stosowane przerwy dylatacyjne. Pomocne mogą być również regularne kontrole na miejscu w czasie i po fali ekstremalnych upałów, które pozwolą wykryć i naprawić uszkodzenia konstrukcji mostów.
Wiele dużych mostów w USA jest obecnie przebudowywanych i dostosowywanych do przyszłych warunków klimatycznych. Na przykład most Goethals, podwójny most wiszący z 1928 roku, łączący stany New Jersey i Nowy Jork, został zastąpiony innym po prawie 80 latach użytkowania. Nowy most został zaprojektowany tak, aby mógł wytrzymać ekstremalne upały i pozostać w stanie używalności przez co najmniej sto lat.
Artykuł ukazał się pierwotnie nad stronach Redakcji Niemieckiej DW.