همه ما اصطلاح " تغییرات اقلیمی" را تاکنون بارها و بارها شنیده‌ایم، منظور از این تغییرات که در بسیاری از نقاط مختلف جهان در حال روی دادن است، دگرگونی‌های طولانی مدت آب و هوایی است. تغییرات اقلیمی تاثیرات گسترده ای بر زندگی انسان‌ها، محیط زیست، صنایع مختلف و ... دارد. ما در این مقاله قصد داریم به بررسی پیامدهای تغییرات اقلیمی آب و هوا و تاثیر آن بر خوردگی زیرساخت ها بپردازیم.
از جمله تغییرات آب و هوایی در سالهای اخیر میتوان به جاری شدن سیل در سال 2021 اشاره کرد که شهرهای لندن، ژنگژو و نیویورک را به‌طور موقت به زیرآب فرو برد؛ گرمای شدید تابستان 2022 در نیمکره شمالی نیز منجر به آتش‌سوزی، قطع برق، کج شدن خطوط راه‌آهن، ذوب شدن آسفالت جاده‌ها و از سرویس خارج شدن خطوط اصلی آب شهری شد؛ همچنین در نیمکره جنوبی، طوفان‌های زمستانی هفته‌ها ادامه داشت و خسارات زیادی به جاده‌ها، سواحل و خانه‌ها وارد کرد؛ آنچه که در این اخبار به وضوح مشخص است، افزایش آسیب‌پذیری زیرساخت‌های عمرانی در برابر تغییرات اقلیمی است.
تغییرات اقلیمی تأثیر تدریجی و نامحسوس‌تری نیز بر زیرساخت‌ها دارد. این تأثیر همان تسریع فرآیند خوردگی زیرساخت‌ها به دلیل افزایش دما و رطوبت می‌باشد. از این رو، مطالعه شیوه تأثیر تغییرات اقلیمی بر خوردگی مواد و مصالح رایج در صنعت از اهمیت ویژه‌ای برخوردار خواهد بود.
از آنجا که بتن مسلح و فولاد در ساختار بیشتر زیرساخت‌های مدرن استفاده می‌شود، اکثر سازه ها از جمله ساختمان‌ها، تونل‌ها، فاضلاب‌ها، فرودگاه‌ها، راه‌آهن، جاده‌ها و بنادر همگی به یک یا هر دو این مواد وابسته هستند. در مقاله جدیدی که توسط سه پژوهشگر در ایالات‌متحده در مجله «Resilient Cities & Structures» به چاپ رسیده، به افزایش خطرپذیری این سازه‌ها اشاره شده است. آنها در این مقاله به تأثیر بالقوه تغییرات اقلیمی بر تخریب زیرساخت‌های ساحلی پرداخته‌اند.
سواحل ایالات‌متحده بیش از 128 میلیون نفر را در خود جای داده که حدود 40 درصد جمعیت ایالات‌متحده است. هر جا که جمعیت زیادی وجود داشته باشد، به زیرساخت‌هایی برای این افراد نیاز است. در این مطالعه، نویسندگان مقاله وضعیت پل‌های ساخته‌شده در 223 شهرستان ساحلی شامل 8736 پل بتنی و فولادی که بین سالهای 2000 تا 2020 ساخته‌شده اند را از نظر مقاومت سازه‌ای مورد بررسی قرار داده‌اند.
آنها بر پایه داده‌های اداره فدرال بزرگراه‌های ایالات‌متحده، اقدام به برآورد هزینه تعویض هر پل در هر منطقه نمودهو بر این اساس چنین گزارش کرده اند که هزینه تعویض پل در ایالت‌های مختلف می‌تواند تفاوت چشمگیری با هم داشته باشد. برای مثال، این هزینه در سال 2020، از 806 دلار برای هر مترمربع در تگزاس تا 13226 دلار برای هر مترمربع در هاوایی متغیر بوده است. بنابراین به‌جای در نظر گرفتن هزینه میانگین، از ارقام مربوط به هر ایالت استفاده کردند.
در ادامه، داده‌های سالیانه مربوط به دمای هوا، رطوبت نسبی و سرعت باد نیز از اطلاعات ثبت شده در پروژه CORDEX گردآوری شده‌اند. پروژه بین‌المللی CORDEX پروژه‌ای است با عنوان پروژه" آزمایش هماهنگ کاهش مقیاس اقلیم منطقه‌ای Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment که از سوی «برنامه جهانی پژوهش های اقلیمی تعریف شده است . هدف این پروژه، ارائه داده‌های علمی قابل‌قبول و «سناریوهای اقلیمی برای استفادة پژوهشگران در حوزه بررسی پیامدها و روش های سازگاری با تغییرات اقلیمی است.
بر این اساس مؤلفین این مقاله به دو مورد (از چهار) سناریوی معروف بین‌المللی اقلیم آینده اشاره کرده‌اند:
RCP 8.5: مسیر منتج به انتشار شدید گازهای گلخانه‌ای، که گاهی تحت عنوان « مسیر جاری » نیز اطلاق می گردد.
RCP 4.5: مسیر کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای که با اتخاذ تدابیر نه چندان سخت گیرانه‌ای همراه است. لازم به ذکر است اعدد ۸.۵ و ۴.۵ به سطح » نیروی تابشی» (برحسب W/m2) اشاره دارد. این «معیار اثر مرکب گازهای گلخانه‌ای، ذرات جامد معلق و سایر فاکتورهایی است که می‌توانند سبب محبوس ماندن گرما در آب و هوا شوند.» هرچه این عدد بیشتر باشد، اهمیت پیامدها در گرمایش کره زمین بیشتر می‌شود.
این سناریوها نشان می‌دهند که در مناطق ساحلی ایالات متحده، دمای هوا تا سال ۲۱۰۰ افزایش می‌یابد. برای سناریوی RCP 8.5، ممکن است دما بین ۳.۱ تا ۵.۶ درجه سلسیوس افزایش یابد، که در این میان مناطق در عرض جغرافیایی بالاتر نسبت به مناطقی که در عرض جغرافیایی پایین قرار گرفته‌اند، افزایش دمای بیشتری را شاهد خواهند بود.
برای سناریوی RCP 4.5، دامنه تغییر دما تا سال ۲۱۰۰ بین ۱.۴ و ۲.۹ درجه سلسیوس است. تحت هر دو سناریو، احتمالاً رطوبت در برخی مناطق جنوبی کاهش می‌یابد، اما در سایر مناطق افزایش می‌یابد و سرعت باد در مناطق با عرض جغرافیایی پایین‌تر شروع به افزایش می‌کند، ولی در مناطق با عرض جغرافیایی بالاتر، سرعت باد کمتر می‌شود.
مؤلفین از این داده‌ها برای محاسبه سرعت تخریب بتن مسلح تحت هر دو سناریوی تغییرات اقلیمی بهره گرفتند. بر اساس نتایج بدست آمده آنها، ممکن است سرعت خوردگی در مناطق ساحلی تا سال ۲۱۰۰ تا ۲۴ میکرومتر در سال افزایش یابد. در مورد طول عمر پل‌ها نیز مشخص شد که تحت سناریوی RCP 8.5، برای سازه‌های ساخته شده با بتن باکیفیت بالا ، ممکن است طول عمر طراحی ۱۰۰ ساله، به ۹۷ سال کاهش پیدا کند. با وجود اینکه ممکن است این کاهش چندان مهم به نظر نرسد، ولی اگر این اتفاق تحت سناریوی RCP 8.5 برای پل های بتنی موجود در کل این مناطق در نظر گرفته شود، ، خسارت نهایی معادل ۲۵۱/۸ میلیون دلار تخمین زده شده است.
در همین راستا، سرعت تخریب در پل های ساخته شده از فولاد مقاوم به خوردگی اتمسفری سریع‌تر نیز می‌باشد؛ به‌خصوص، در مناطقی که دما و رطوبت افزایش بیشتری دارند. در بعضی موارد، طول عمر مفید پل‌ها حدود ۸ سال نیز کاهش می‌یابد. لذا، تا سال ۲۱۰۰، سازه‌های ساخته شده از فولاد کربنی که برای ۷۵ سال طراحی شده‌اند، ممکن است فقط ۶۳ سال عمر کنند که در این صورت کل این خسارت در سناریوی RCP 8.5 ممکن است به ۶۲۸ میلیون دلار برسد.
این آمار فقط متعلق به پل‌های واقع در مناطق ساحلی ایالات متحده است. حال اگر مقیاس را به کل زیرساخت‌های حیاتی ساخته شده با این مصالح در کل دنیا تعمیم دهیم، آنچه باقی خواهد ماند تصویری بسیار نگران‌کننده از آینده است. تصویری که نشان از عدم مقاومت زیرساخت‌های ما، و اتکای بیش از حد ما به مصالح ساختمانی ناپایدار است.
فراموش نکنید، تولید این مصالح خسارات زیست‌محیطی هنگفتی به همراه دارد.تولید بتن دستکم ۸ درصد از انتشار دی اکسید کربن جهان را به خود اختصاص می‌دهد و به حجم زیادی از ماسه نیازمند است. و اما برای تولید فولاد همین بس که بدانیم اگر صنعت تولید فولاد را به عنوان یک کشور فرض بگیریم، میزان انتشار دی اکسید کربن آن در جهان رتبه سوم ، یعنی پائین‌تر از ایالات متحده و بالاتر از هند را می‌داشت
این توصیف به‌طرز غم‌انگیزی شاعرانه است. همین تغییرات اقلیمی که به واسطه تولید این مصالح شکل می‌گیرد، در نهایت به‌کندی، اما به‌طور قطع، سبب متلاشی شدن خود آنها خواهد شد.
از این رو میتوان نتیجه گرفت در تدوین، برنامه ریزی و اجرای و مصالح بکار رفته در یک پروژه باید عواملی چون تغییرات اقلیمی مورد توجه قرار گرفته ، تا در آینده از خسارات و آسیب های جدی به صنایع و سازه ها تا بخشی پیشگیری شده و چرخه حیات سازه ها تا حد قابل قبولی افزایش یابد.