השפעת שינויי האקלים על ניתוח החשד בהנדסת החופים

מבוא

הנדסה החוף תמיד היה משמעת מוגדרת על ידי מאבקו נגד כוחות טבעיים דינמיים.מהנדסים מעצבים מבנים ומערכות כדי להגן על חיים, רכוש, מערכות אקולוגיות מן הפעולה הבלתי פוסקת של גלים, גאוות, וסערות.עם זאת, שינויי האקלים הם באופן יסודי את כללי המעורבות הזו.ההההנחות שמציגות ניתוח הנדסי מורכב במשך עשרות שנים - רמות ים, תדרי סערות צפויות, ודפוסי מזג אוויר עקביים - אינם אמינים יותר, אלא שינויים גדולים יותר, אלא שינויים היסטוריים, אלא מעצימים, אלא מעצימים, אלא מעצימים, אלא גם שינויים משמעותיים, ומשתנים, ומשתנים, הם, כי הם, שינויים אזורי אקלים חדשים, ולא משנים את הסיכונים חדשים, ולא משנים את הסיכונים חדשים, ולא משנים את הסיכונים חדשים, ולא משנים את הסיכונים חדשים, אלא גם את הסיכונים חדשים, ומשתנים, אלא גם את הסיכונים חדשים, ולא משנים את הסיכונים חדשים, ולא משנים את הסיכונים חדשים, ולא משנים את הסיכונים חדשים, ומשתנים, אלא רק כדי לשנות את הסיכונים חדשים, ולא רק כדי לשנות את הסיכונים מתקדמים יותר, ולאלתולים חדשים, ולאימים, ולא רק את הסיכונים של שינוי אקלים, הם, ולא רק כדי לשנות את הסיכונים של שינוי אקלים, הם, ולא רק כדי לשנות את הסיכונים גדולים יותר, אלא רק

הבנת ניתוח ה- Hazard בהנדסת החופים

ניתוח Hazard בהנדסה החוף הוא תהליך שיטתי של זיהוי, אפיון, וזיהוי איומים טבעיים שיכולים לפגוע או להרוס תשתיות החוף.המסיכונים העיקריים כוללים שיטפונות החוף, שחיקה החוף, עלייה סערה, וגל overtopping.ניתוח סיכונים מסורתי מבוסס במידה רבה על נתונים היסטוריים: מדדי גאות, גלי גל, שיאי סערה, סקרים טופוגרפיים, משתמשים בנתונים אלה כדי לחשבוכים את רמות התכנון והתכנון של 100 שנים של מבנים, כלומר, תכנון, דרישות תכנון, תוכניות קודמות של מבנים.

מרכיבים מרכזיים של ניתוח סיכונים מסורתי כוללים:

• הערכת הסיכון של פרופ' פרובביליסטי: 1FLT1 (הופנה מהדף תאוריה בעלת ערך קיצוני) להעריך את ההסתברות של אירועים של גודל מסוים.
• (FLT:0) מודלים חקיינים: FLT:1 סימולציה תרחישים ספציפיים (למשל, קטגוריה 4 הוריקן עושה נחיתה) כדי להעריך ביצועים מבניים.
• (ב) ⁇ :0) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• ניתוח:0Geomorphological: FLT:1 להבין כיצד חופים מתפתחים תחת תנאים רגילים וסערה.

אבל שינויי האקלים מעצימים את ההנחה של הרקיעיות.כפי שציינו הערכת האקלים הלאומית של ארה"ב, "שינוי האקלים הוא שינוי תדירות, אינטנסיביות ומשך האירועים הקיצוניים בדרכים שאינן בטווח ההיסטורי של הכדאיות", כוחות אלה נעים מעבר לגישות היסטוריות בלבד ומשלבים את תחזיות האקלים בניתוחים שלהם.

השפעות שינויי אקלים על גורמי ה- Hazard

עליית רמת הים

עליית פני הים היא ההשפעה הישירה והנפוצה ביותר של שינויי האקלים על סכנות החוף.הרמה העולמית הממוצעת של הים עלתה על 8-9 אינץ' מאז סוף המאה ה-19, והיא מאיצה.ה-FLT:0NASA Sea Level Change PortalphcioFLT:1 מסלולים של 0.5% בשנה בממוצע של 3.4 מ"מ בשנה על פני שלושת העשורים האחרונים, אפילו עלייה צנועה ברמת הים של 0, ו-F, עלולה לעלות באופן דרמטי של 0.

עליית רמת הים משפיעה על ניתוח סיכונים בכמה דרכים:

• (ב) ,0) אזור הצפה המבול: אנדרל 1 (ה) גבוה יותר של מים בסיס פירושו משקעים סערה וגלים להגיע עוד יותר בארץ.
• (FLT:0) ,Reduced freeboard:FLT:1 for seaקירות ו revetments, freeboard (הגובה מעל רמת מים עיצוב) יורד, הגדלת הסיכון להפחתה.
• (FLT:0) סחף החוף: FIRLT:1 רמות מים גבוהות יותר מאפשרות גלים לפעול גבוה יותר על פרופיל החוף, עלייה בתחבורה ונסיגת החוף.
• (ב) ⁇ 0 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מהנדסים חייבים כעת לקחת בחשבון את תחזיות הפלס הימי הלא-המחזוריות על חיי העיצוב של פרויקט – לעתים קרובות 50 עד 100 שנים.זה דורש שילוב תרחישים מה- IPCC:0Sixth Assessment Report FLT:1 (AR6), המספק טווחים סביר לגבהים גבוהים של ים עולים תחת נתיבי פליטה שונים.

הגדלת עוצמת הסערה

טמפרטורות האוקיינוס Warmer מספקות יותר אנרגיה עבור רוכבי אופניים טרופיים, מה שמוביל לעלייה בשיעור הסערות הגדולות (Category 3 או גבוה יותר בסולם ספפיר-סרפסון) , ה-FLT:0NOAA Geophysical Fluid LaboratoryFLT:1 פרויקטים כי שיעורי הוריקן האטלנטי יכולים להגדיל עד 10-15% עד אמצע המאה, ועלייה עלולה לעלות עקב גבהים של פני הים וקריטריונים חזקים יותר על פני השמש.

דוגמאות כיצד סופות מעצימות משפיעות על ניתוח סיכונים כוללות:

• (ב) גבהים ותקופות: ⁇ 1:1 , Longer Bring and Stronger Winds לייצר גלים גדולים יותר שיכולים להתגבר על הגנה החוף ולגרום נזק נוסף.
• (ב) התחוללה סערה: 1 (ב) מהירויות רוח גבוהות יותר ולחצים מרכזיים נמוכים יותר דוחפים יותר מים אל החוף.
• (FLT:0) שיטפון גשם גדול יותר: 1FLT:1rea אירועים רבים של שיטפונות החוף עכשיו כרוך הצפה תרכובת, שבו סערה עולה בקנה אחד עם משקעים כבדים, מערכות ניקוז מדהים.

מהנדסים מגיבים על ידי אימוץ הערכות "פגיעות דינמיות" ששוקלות כיצד מאפייני הסערה יכולים להתפתח לאורך זמן, ולא באמצעות תקופות החזרה סטטיות.

שינוי דפוסי מזג האוויר והלא-Stationarity

מעבר לים עלייה וסערות, שינויי האקלים משנים את דפוסי זרימת הדם האטמוספריים, מה שמוביל לשינויים במשקעים, כיוון הגל, ואת תדירות הנהרות האטמוספריים.לדוגמה, החוף המערבי של ארצות הברית ראה עלייה בעוצמתם של אירועי הנהר האטמוספרי, אשר מביאים גשם קיצוני ושיטפונות למזג אווירי חוף כמו כן, גלי אקלים משנים: מתוקף של הקופטמוסים של האיחוד האירופי לעתים קרובות יותר, הם גלי חוף.

שינויים אלה מציבים אתגרים ברורים לניתוח סיכונים:

• (FLT:0)Loss of Stationarity in Wave Climate:cioFLT) 1 גל דיאגרמות (הראה כיוון גל דומיננטי גובה) לא יכול עוד להסתמך על הינדקים של 30 שנה; הם חייבים להיות מעודכנים עם תחזיות של שינוי האקלים גל.
• (FLT:0 שינויים לתחבורה של סימנט:FreaLT:1) זוויות גל אלטר וזרמים יכולים לשנות את הכיוון ואת גודל של סחף ארוך החוף, המשפיע על דפוסי שחיקה בחופים מזינים ובנמלים הסמוכים.
• (FLT:0) אירועים מורכבים: FLT:1 השילוב של גאוות גבוהות, סופה גמגה, ומשקעים כבדים - נדיר - הופך נפוץ יותר.ניתוח Hazard חייב לקחת בחשבון את ההסתברות המורכבת הללו, אשר באופן סטטיסטי מאתגר שיטות מסורתיות לא חיוניות.

אתגרים בניתוחי החשד בשל שינויי האקלים

מודלים של תהליכים לא-Stationary

האתגר הבסיסי הוא שהנתונים ההיסטוריים כבר לא מהווים בסיס אמין לחיזוי.ניתוח תדר מסורתי באמצעות התפלגות ערכים קיצוניים (למשל, חניכיים, ערך קיצוני כללי) מניח כי התהליך הבסיסי הוא יציב.שינוי האקלים מציג מגמות ושינויים המפרים את ההנחה הזאת.מהנדסים מפתחים "לא-הנדסה של ערך קיצוני" המשלבים קובארדיה כגון טמפרטורה גלובלית או רמת ים אזוריים אלה דורשים רמות מורכבות יותר של עיצוב, אך הן דורשות של מודלים מורכבים יותר.

בחירה ובחירה

תחזיות אקלים מגיעות עם אי-וודאויות גדולות.תרחישים של פליטות שונות, מודלים אקלים, ושיטות ירידה מייצרים מגוון רחב של תנאים עתידיים.לדוגמה, ה- IPCC AR6 תחזיות ברמת הים תחת SSP2-4.5 (תריש מתון) טווח מ-0.4 עד 0.8 מ' עד 2100, בעוד תחת SSP5-8.5 הם מגיעים ל- 1.0 מ"מ מהנדסים חייבים להחליט איזה תרחיש לשימוש עבור עיצוב, איזון עם גישה יעילה ל- ALT.

נתונים אפילפסים ודרישות פיצוי

מודלים לא-צינוריים דורשים תחזיות אקלים ארוכות טווח ברזולוציה מרחבית גבוהה, אשר לא תמיד זמינים עבור כל קו החוף. Downscaling מודלים אקלים עולמי בקנה מידה מקומי יקר חישובי ומציג אי ודאות נוספת. מדינות מתפתחות קטנות וחופי החוף נמוכים במדינות מתפתחות לעתים קרובות חסר את הנתונים הארוכים והטופוגרפיה הדרושים לרזולוציה גבוהה במודל של נתונים זה הוא מחסום גדול לסיכון חזק יותר.

שילוב של גורמים חברתיים וכלכליים

ניתוח היזארד יותר ויותר מוצאם עם פגיעות חברתיות.שינוי האקלים משפיע באופן לא פרופורציונלי על קהילות עניות יותר, אשר לעתים קרובות חיים באזורים פחות מוגנים ויש להם פחות משאבים להתאושש.מהנדסים חייבים לשקול לא רק את הסיכון הפיזי אלא גם את החשיפה ואת היכולת ההסתגלות של אוכלוסיות.זה דורש שיתוף פעולה בין-תחומי עם מדענים חברתיים, מתכננים עירוניים וכלכלנים - שינוי כי חברות הנדסה רבות רק מתחילות לאמץ.

התאמת תרגולי הנדסה החוף

גישות סטרקטיות: עידוד וחיזוק ההגנה

ההסתגלות הגלויה ביותר היא שדרוג של מערכות הגנה החוף קשות. Seawalls, דידקים, ומכשולים של פונדקאות סערות נועדו בבטחה עם מחסנים גבוהים יותר וחוסן גדול יותר.לדוגמה, מחסום הסערה המזרחי של סעודנט בהולנד נבנה עם חיי עיצוב של 200 שנים וכולל מנגנונים כדי להרים את שעריו כמו עליית הים.

פתרונות מבוססי טבע: עבודה עם מערכות טבעיות

מבנים קשיחים לבדם אינם מספיקים בהקשרים רבים, במיוחד בהתחשב בעלות גבוהה שלהם ואת ההשפעה הסביבתית. פתרונות מבוססי טבע, כגון שיקום מנגר, בניין דונה, ויצירת שוניות פגזים, הם צוברים מתחלפים כמו גישות משלימים או חלופיות. אלה "ירוק" הגנה יכול לשמור על קצב עם עליית ים דרך עלייה של עלייה אווירית טבעית ולספק ניתוח חרישיון לפתרונות המבוססים על הטבע חייב חשבון צמיחה ביולוגית, שיעורי אספקת אקלים מסורתיים, ולא שינוי מורכבות.

תשתיות גמישות והתאמה

במקום לבנות הגנה קבועה אחת, מהנדסים מעצבים יותר ויותר מסלולים הסתגלותיים.זה כולל תשתיות בנייה שניתן לשנות בקלות עם הזמן כמו שינוי תנאים - גישה הנקראת "עיצוב גמיש" או "עיצוב הסתגלות" לדוגמה, יסודות בנייה יכולים להיות מדי גדול כדי להתאים עלייה עתידית של עלייה בגבהים, ומחסומים מציפים מציפים ניתן לבנות בשלבים.

מערכות אזהרה מוקדמת ומהירות

שינויי האקלים מניעים השקעה במיפוי סיכונים בזמן אמת ומערכות התראה מוקדמות.למידת מכונות ונתוני לוויין מאפשרים לדגמים לחזות את היקף הצפה שעות עד ימים מראש, צמצום הסיכון לחיים.מהנדסים מפתחים גם מפות של סיכון שיטפון פרוביביליסטיים המציגות אפשרויות מצפות תחת תרחישים אקלים מרובים, מתן מתכננים ומנהלי חירום עם מגוון של תוצאות אפשריות ולא מפה אחת.

מחקרים: ניתוח סיכונים אקלים-מתורג בפועל

ניו יורק: פוסט-Sandy Risk Assessment

לאחר הוריקן סנדי בשנת 2012, ניו יורק ביצעה סקירה מקיפה של הסיכון להצפות בחוף הים, שילוב של תחזיות עליית פני הים מפאנל ניו יורק על שינויי אקלים (NPCC) הפרויקט "המשמרות החוף המזרחיות" משתמש בשילוב של פארקים מוגדלים, מצפות, ותחנות משאבת מים סערה שנועדו לעמוד על 2.5 מטרים של עליית פני ים עד שנת 2050 ו-5 מטרים על ידי ניתוח 2080 השתמשו באופן מפורש עם תרחישים של סערות.

הולנד: תוכנית דלתא ודלתות הסתגלות

הולנד כבר זמן רב מובילה בהנדסה החוף.תוכנית דלתא שלה מהווה את מלוא טווח התרחישים של אקלים עד 2100 ומשתמשת בגישה אדפטטיבית לניהול דלה ניהולית. במקום עיצוב קבוע, התוכנית מזהה תנאים "מאחז" - מעכבת בגבהים ימיים עלייה או בנהר - אשר מפעילה אמצעי הסתגלות ספציפיים (למשל, חיזוקים של מכשולים או בניית מחסום חדש).

מיאמי ביץ': Road Elevation and Pumping Systems

מיאמי ביץ ', פלורידה, חווה "שיטפונות יום של סוני" בשל גלות גבוהים ועלייה בים.התגובה של העיר כוללת בקרת כבישים, התקנת משאבות מסיביות, ובניית מערכות ניהול מים סערות אשר מהוות עלייה של 2 מטרים עד 2060.ניתוח של היזארד מתמקדת בשיטפונות קצבה ולא רק אירועים קיצוניים, דאגה גוברת לאזורים עירוניים רבים.

כיוונים עתידיים בניתוח החותיר עבור הנדסה החוף

התחום מתקדם לכיוון גישות דינמיות לחלוטין, מבוססות סיכון שמתייחסות לסיכונים החוף כמערכות מתפתחות.

• מודלים של מערכת כדור הארץ המשולבת:0 (FLT:1) אטמוספירה קופללינג, האוקיינוס, הגל וה הידרולוגיה כדי לייצג טוב יותר אירועים מורכבים וסימולות משוב.
• עליית תחזיות הים: אנדרל 1 [ה] מעבר לערכים "ההערכה הטובה ביותר" בודדים להתפלגות הסתברות מלאה המשלבת אי ודאות בדינמיקה של גיליון הקרח ובהתחממות האוקיינוס.
• (FLT:0) קווי חוף ועיצוב דינמי: FIRLT:1 (שימוש ניטור אוטונומי (למשל, מזל"טים, חיישנים) כדי לעדכן הערכות סיכונים בזמן אמת ואסטרטגיות ניהול הסתגלות.
• אינטגרציה של פגיעות חברתית:0 אינטגרציה:0 אינטגרציה של פגיעת-היתר: 1 כולל נתונים סוציו-אקונומיים במיפוי סיכונים כדי לאשר משאבים עבור אוכלוסיות בסיכון ביותר.

ארגונים סטנדרטיים גם מעדכנים קודים.החברה האמריקאית של מהנדסים אזרחיים (ASCE) פרסמה את המדריך של תרגול 140, "תשתית גמישה-משכנת", המספקת הדרכה על שילוב של תחזיות אקלים לעיצוב.הבא ASCE 7-22 רוחות והוראות טעינה מבול כוללות גורמים לשינוי האקלים.

מסקנה

שינויי האקלים אינם דאגה היקפית להנדסת החוף – הם מאמתים את הנוהג המרכזי של ניתוח סיכונים.אובדן הרקיע, את ההגדלה של קיצוניות, ואת הופעתה של אירועים מורכבים דורשים שהמהנדסים יעברו מעבר לתקדים היסטורי ולחבק את הסיכונים הצפויים, הפרוביסטנטיים וההתאמה של שיטות הים, סערות מועצמת, ותבניות מזג האוויריות משתנות ימשיכו לנוע מעבר לכדי פתרונות אקלים קשים, אך הן יכולות להמשיך ולשלב את מקורות אבטחה קשים.