Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Zmiany klimatu mogą prowadzić do paraliżów komunikacyjnych

Recommended Posts

Spowodowane globalnym ociepleniem zwiększenie ilości opadów może doprowadzić do paraliżu komunikacyjnego na olbrzymich obszarach. Grupa naukowców stworzyła model komputerowy, w którym połączono dane dotyczące sieci drogowych oraz ukształtowania terenu. Za jego pomocą identyfikowano krytyczne punkty, w których niewielki wzrost ilości opadów może odprowadzić do paraliżu dróg, którego konsekwencje będą odczuwane na dużych obszarach.

Aby przygotować się na zmiany klimatyczne, musimy wiedzieć, które miejsca, w razie wystąpienia powodzi czy podtopień, będą prowadziły do największych problemów komunikacyjnych. Zwykle specjaliści podczas podobnych badań skupiają się na najbardziej uczęszczanych drogach. Jednak z naszych analiz wynika, że to nie one będą problemem, mówi profesor informatyki i specjalista ds. problemów rozległych sieci Jianxi Gao z Rensselaer Polytechnic Institute. Uczony nawiązał współpracę z ekologami z Beijing Normal University oraz fizykami z Uniwersytetu w Bostonie.

Celem grupy było połączenie modeli wykorzystywanych do badania wpływu uszkodzeń dróg na transport z modelami dotyczącymi wpływu topografii terenu na powodzie i podtopienia. Tradycyjne podejście do problemów komunikacyjnych zakłada, że problemy na mniejszych drogach czy skrzyżowaniach będą miały niewielki wpływ na całą sieć połączeń. Jednak Gao stwierdził, że warto na te modele nałożyć dane o tym, jak, w zależności od topografii terenu, spływa woda po deszczu.

Uzyskane wyniki nie napawają optymizmem. Okazało się, że na przykład na Florydzie zwiększenie opadów o 30–35 milimetrów wyłączy z użytkowania 50% dróg, a z kolei w stanie Nowy Jork opady powyżej 45 milimetrów mogą odciać północno-wschodnią część tego stanu od reszty kraju. Jeśli zaś w chińskiej prowincji Hunan opady zwiększą się o 25–30 mm, to z użytku zostanie wyłączonych 42% dróg lokalnych. Wzrost opadów o 95–100 mm wyłączał zaś z użycia 48,7% dróg lokalnych w prowincji Syczuan. W skali całych Chin wzrost opadów o 160–165 mm wyłączy 17,3% sieci dróg i odetnie zachodnią część kraju.

Naukowcy postanowili zweryfikować swój model porównując jego przewidywania z rzeczywistymi problemami drogowymi w Houston i południowo-wschodnim Teksasie wywołanymi przez huragan Harvey. Okazało się, że ich model prawidłowo przewidział 90,6% przypadków zamknięcia dróg i 94,1% przypadków zalania dróg. Huragan Harvey spowodował jedne z największych w historii USA problemów z siecią drogową. Nasz model dobrze je przewidział. Dodanie informacji 3D do już wykorzystywanych modeli powoduje, że otrzymujemy niespodziewane wzorce awarii. Opracowaliśmy równania matematyczne, które pozwalają nam przewidzieć te wzorce, stwierdza Gao.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Plankton morski, który stanowi podstawię wielu ekosystemów, wytwarza około połowy tlenu na Ziemi i reguluje poziom dwutlenku węgla w atmosferze, może być zagrożony wyginięciem wskutek ocieplania się klimatu. Do takich wniosków doszedł zespół pracujący pod kierunkiem doktorantki Sarah Trubovitz z University of Nevada w Reno. Wyniki badań zostały opublikowane na łamach Nature Communications.
      Z badań wynika, że najbardziej zagrożony jest plankton zamieszkujący okalające Antarktydę wody Oceanu Południowego. Naukowcy przyjrzeli się bardzo rozpowszechnionemu planktonowi z gromady promienic oraz ich reakcji na zmiany temperatury wody. Zbadali skamieniałości pochodzące z neogenu. To młodszy okres kenozoiku, trwający od 23 do 2,5 miliona lat temu. Dzieli się na miocen i pliocen.
      Przeprowadzone badania wykazały, że duże zmiany temperatury wody prowadziły do olbrzymich spadków bioróżnorodności polarnych promienic. Odkrycie to stoi w sprzeczności z dotychczasowymi przypuszczeniami mówiącymi, że w przeszłości, podczas dużych zmian temperatury, plankton migrował, by znaleźć odpowiednie dla siebie warunki. Okazuje się jednak, że najbardziej prawdopodobnym skutkiem ogrzewania się wód oceanicznych będzie wyginięcie wielu gatunków promienic.
      Obecnie w wodach Oceanu Południowego żyje około 100 gatunków promienic. Wiele z nich nie będzie w stanie przeżyć ocieplającego się klimatu. Wyginięcie tych promienic znacząco zmniejszy bioróżnorodność ekosystemów w oceanie na wysokich szerokościach geograficznych. Co więcej, prognozy przewidują, że w ciągu najbliższych 300 lat ocieplenie na tych szerokościach geograficznych będzie tak duże, jak duże było tam ochłodzenie w ciągu ostatnich 10 milionów lat. Jako, że zmiany te będą zachodziły tak szybko, w wyniku ewolucji nie powstaną nowe gatunki, które zdążą zastąpić te, które będą wymierały. Zbyt mało wiemy o interakcjach pomiędzy poszczególnymi gatunkami planktonu by przewidzieć, co dokładnie się stanie. Możemy jednak przypuszczać, że zniknięcie wielu gatunków promienic wywoła reakcję w całym łańcuchu pokarmowym ekosystemu morskiego, ostrzega Trubovitz.
      Młoda uczona rozpoczęła swoje badania z zamiarem stworzenia pierwszego kompletnego spisu tropikalnych promienic żyjących na przestrzeni 10 milionów lat pomiędzy neogenem a czwartorzędem. Podobny spis dotyczący polarnych promienic został stworzony w 2013 roku przed doktora Johana Renaudie. Wówczas to okazało się, że gdy Ziemia ochłodziła się przed milionami lat, z Oceanu Południowego zniknęło wiele gatunków promienic. Jednak Renaudie nie był w stanie stwierdzić czy – jak podejrzewali ekolodzy – promienice migrowały w cieplejsze regiony, czy też wyginęły.
      Trubovitz, korzystając z pomocy doktorów Paula Noble z University of Nevada oraz Dave'a Lazarusa z berlińskiego Muzeum Przyrody, rozpoczęła proces identyfikowania i katalogowania dziesiątków tysięcy skamieniałych promienic. Chciała sprawdzić, czy znajdzie wśród nich gatunki z regionów polarnych, których zniknięcie odnotował Renaudie.
      Przez rok Trubovitz stworzyła pierwszy kompletny katalog tropikalnych promienic. Odkryła przy tym nowe nieznane dotychczas gatunki. Później porównała swój katalog z katalogiem Renaudie'go i stwierdziła, że zdecydowana większość gatunków promienic, które zniknęły z regionów polarnych, nie występuje w obszarach cieplejszych. Promienice nie migrowały, a wyginęły.
      Byłam zaskoczona faktem, jak niewiele polarnych gatunków było w stanie skolonizować cieplejsze wody. Stało się tak, mimo że zmiany zachodziły powoli, przez miliony lat, a habitaty cieplejszych i chłodniejszych wód były ze sobą połączone prądami oceanicznymi. Spodziewaliśmy się, że więcej gatunków promienic wykorzysta te prądy, by – w obliczu ochładzającego się klimatu – przenieść się w obszary o odpowiadających im temperaturach. Okazuje się, że nie były w stanie tego zrobić i wyginęły, mówi uczona.
      Trubovitz i jej koledzy sprawdzili też, czy ochładzający się klimat spowodował spadek bioróżnorodności wśród tropikalnych gatunków promienic. Wiemy bowiem, że ochłodzenie dotknęło wówczas też tropików, chociaż w stosunkowo niewielkim stopniu. Spodziewaliśmy się, że wśród tropikalnych promienic zaobserwujemy podobny wzorzec reakcji co wśród promienic polarnych. Być może proporcjonalny do spadku temperatury, jakiego doświadczyły tropiki. Okazało się jednak, że nic takiego nie miało miejsca. Wydaje się zatem, że promienice są odporne na niewielkie zmiany, ale gdy zostanie przekroczona granica tolerancji, dochodzi wśród nich do znaczących spadków bioróżnorodności, dodaje.
      Badania te pokazują, że wiele gatunków polarnego planktonu jest szczególnie narażonych na wyginięcie. Prognozuje się bowiem, że bieguny mogą się ocieplić nawet o 7–10 stopni Celsjusza. Nie wiemy też, co taka zmiana oznacza dla promienic zamieszkujących regiony polarne. W badanym okresie zmiany temperatury na Ziemi nie wpłynęły na ich bioróżnorodność, jednak trzeba pamiętać, że mówimy tutaj o 10 milionach lat, zatem organizmy te miały czas, by do tych zmian się dostosować. W skali milionów lat promienice są w stanie poradzić sobie ze ociepleniem o 3 stopnie Celsjusza. Nie są zdolne reagować błyskawicznie, dodaje Trubovitz.
      Szczegóły badań zostały opublikowane w artykule Marine plankton show threshold extinction response to Neogene climate change.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zwierzęta mogą wpaść w „ekologiczną pułapkę” modyfikując swoje zachowanie w reakcji na globalne ocieplenie w niewłaściwym kierunku, informują naukowcy z University of Exeter. Dotychczas znaliśmy „hipotezę ratunkową”, mówiącą, że wiele gatunków, szczególnie tych o bardziej elastycznych zachowaniach, może dostosować się do zmian klimatycznych. Ostatnie badania wykazały, że istnieje też pułapka, w którą wpadł stadnik rdzawołbisty.
      Naukowcy zauważyli, że w reakcji na zmiany klimatu gatunek ten zmienił zachowanie tak, że może to zmniejszyć jego zdolności do rozmnażania się. Stało się tak, gdyż ptaki zareagowały na maksymalne temperatury wczesnej wiosny przesuwając swój sezon rozrodczy na wcześniejszy okres. Problem jednak w tym, że średnie temperatury w tym okresie są wciąż niższe niż późniejszą wiosną, a to nie wróży dobrze inkubującym jajkom. Samice, zamiast dłużej siedzieć na jajka, siedzą krócej. To może zwiększać ich szanse na przeżycie, ale wystawia jajka na działanie szkodliwych niskich temperatur.
      Mieliśmy nadzieję, że bardziej elastyczne zwierzęta lepiej będą rodziły sobie ze zmianami klimatu. Okazuje się jednak, że mogą popełniać pomyłki, które pogarszają sytuację gatunku, mówi Alex Cones.
      Wiele zwierząt rozmnaża się wiosną najwcześniej jak to tylko możliwe, a ocieplający się klimat powoduje, że robią to coraz wcześniej, wyjaśnia profesor Andy Russel. Paradoksalnie, nasze badania wykazały, że wcześniejsze rozmnażanie się w reakcji na ocieplenie spowodowało, że jaja i młode stadnika rdzawołbistego są częściej narażone na zimno. Ptaki powinny zareagować dłużej wysiadując jaja, ale tego nie robią. Wysiadywanie jaj jest dla samicy bardziej kosztowne energetycznie w niższych temperaturach, więc samice skupiają się na własnym przetrwaniu i skracają czas wysiadania, dodaje. Opieka rodzicielska jest czymś, co podlega adaptacjom. Jednak w tym przypadku ptaki adaptują się w niekorzystnym kierunku, wpadając w ekologiczną pułapkę.
      Stadnik rdzawołbisty żyje w południowo-wschodniej Australii. Ich jaja, by przetrwać, muszą znajdować się w temperaturze wyższej niż 25 stopni Celsjusza, a optymalna temperatura dla rozwoju zarodka wynosi około 38 stopni Celsjusza.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zmiany klimaty spowodowały, że cyklony tropikalne docierające na ląd wolniej słabną, przez co dalej docierają i powodują większe zniszczenia, czytamy na łamach najnowszego wydania Nature. Naukowcy z The Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) Graduate University dowiedli, że cyklony, które tworzą się nad gorącymi wodami oceanicznymi, niosą obecnie więcej wilgoci, przez co po dotarciu na ląd dłużej się utrzymują. To sugeruje, że w przyszłości mogą utrzymywać się jeszcze dłużej i obszarom, do których wcześniej nie docierały.
      To bardzo ważne spostrzeżenie, które powinno być brane pod uwagę przy podejmowaniu decyzji dotyczących radzenia sobie ze skutkami globalnego ocieplenia, mówi jeden z autorów badań, profesor Pinaki Chakraborty, dyrektor Jednostki Mechaniki Płynów na OIST. Wiemy, że miejscowości przybrzeżne muszą przygotować się na bardziej intensywne huragany. Okazuje się, że na ich nadejście muszą być też gotowe miejscowości położone w głębi lądu, które mogą nie mieć odpowiedniej infrastruktury, by sobie z tym radzić, a ich mieszkańcy mogą nie mieć doświadczenia z takimi zjawiskami, dodaje uczony.
      Naukowcom z Okinawy udało się wykazać bezpośredni związek pomiędzy ocieplającym się klimatem, a tymi cyklonami, które docierają na ląd. Na potrzeby swoich badań naukowcy przeanalizowali huragany, które w ostatnim półwieczu uformowały się nad północnym Atlantykiem i dotarły na ląd. Okazało się, że obecnie w ciągu pierwszej doby po uderzeniu w ląd cyklony słabną dwukrotnie wolniej niż przed 50 laty. Gdy przyjrzeliśmy się danym jasno było widać, że w kolejnych latach cyklony słabną coraz wolniej. Nie był to jednak proces ciągły. Zmiany w poszczególnych latach odpowiadały zmianom temperatury powierzchni wód oceanicznych, mówi doktorant Lin Li, główy autor badań.
      Naukowcy przetestowali swoje spostrzeżenia za pomocą symulacji komputerowych czterech różnych cyklonów, które przeprowadzono z różnymi danymi dotyczącymi temperatury powierzchni oceanu. Gdy w symulacji huragan osiągnął kategorię 4, naukowcy symulowali jego nadejście nad ląd, odcinając go od źródła wilgoci od spodu.
      Cyklony tropikalne to silniki cieplne, jak np. silnik w samochodzie. W silniku samochodowym spalane jest paliwo i uzyskana energia cieplna zamieniana jest w pracę mechaniczną. W cyklonach wilgoć z powierzchni oceanu jest paliwem, które intensyfikuje i podtrzymuje siłę huraganu, a energia cieplna z wody jest zamieniana w potężne wiatry. W momencie, gdy huragan dotrze na ląd, dostawy paliwa zostają przerwane. Bez paliwa samochód zaczyna zwalniać, a huragan, bez źródła wilgoci, traci na sile, wyjaśnia Li.
      Naukowcy zauważyli, że nawet gdy nad ląd docierają cyklony o tej samej sile, to ten, który uformował się nad cieplejszymi wodami, wolniej słabnie. Symulacje te udowodniły, że wyciągnęliśmy prawidłowe wnioski z naszych analiz. A wnioski te mówią, że cieplejsze oceany wpływają na tempo słabnięcia huraganu, nawet po odcięciu połączenia z wodami oceanicznymi. Pytanie brzmi, dlaczego tak się dzieje, mówi Chakraborty.
      Przeprowadzili więc dodatkowe symulacje i wykazali, że odpowiedzią na to pytanie jest wilgotność. Nawet gdy cyklon dociera na ląd, zamienia się w huragan i nie ma łączności z oceanem, powietrze wciąż zawiera sporo wilgoci. Z czasem wilgoć tę traci i wiatry słabną. Huragany, które powstają nad cieplejszymi wodami oceanicznymi, mogą zawierać więcej wilgoci, która podtrzymuje je przez dłuższy czas i nie pozwala im szybko osłabnąć, dodają uczeni.
      Naukowcy zauważają, że konieczna jest zmiana obecnych – zbyt prostych – modeli badania huraganów. Obecne modele nie biorą pod uwagę wilgotności. Rozważają one huragany jako suchy wir powietrza, który jest osłabiany przez tarcie o ląd. Nasza praca pokazuje, że ten model jest niekompletny. Dlatego też modele te nie wykazywał dotychczas oczywistego wpływu ocieplania się klimatu na huragany, mówi Li.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Bariery MOSE, które mają chronić Wenecję przed powodziami, nie uchronią wielu cennych zabytków, w tym przede wszystkim Bazyliki Św. Marka. Na przeszkodzie stoją biznes i polityka.
      Równo miesiąc temu, 3 października, na Placu Św. Marka można było zobaczyć łzy w oczach wielu wenecjan. Podniesiono bariery i po raz pierwszy w historii wysoki przybór wody – acqua alta – nie zalała placu. Jeden z najbardziej znanych i wyjątkowych zabytków świata, Bazylika Św. Marka, bardzo często doświadcza powodzi. Standardowa acqua alta to przybór wody o około 80 centymetrów. Jeśli fala wyniesie 86 centymetrów, zaczyna zalewać kościół.
      Przed miesiącem można było jednak przejść przez Plac Św. Marka suchą stopą. Meteorolodzy zapowiadali acqua alta o wysokości 130 cm, w związku z czym po raz pierwszy w historii podniesiono bariery MOSE, by uchronić miasto. Jednak było to wyjątkowe wydarzenie. Zapadła bowiem decyzja, że – przynajmniej do końca 2021 roku – bariery będą unoszone tylko wówczas, gdy acqua alta będzie wynosiła co najmniej 130 cm. Oznacza to zalanie najniżej położonych części miasta, w tym Bazyliki Świętego Marka.
      Decyzję taką podjęto ze względu na obecność... portu. Gdy na początku października uniesiono MOSE do Wenecji nie mogło wpłynąć siedem statków, które przez około pięć godzin musiały czekać na opuszczenie barier. To wywołało protesty władz portu Marghera. Co prawda przez ostatnich 20 lat zarząd Porto Marghera twierdził, że ochrona miasta powinna mieć priorytet, jednak teraz robi wszystko, by jego interesy były ważniejsze.
      Tutaj dochodzimy do istotnych kwestii polityczno-biznesowych. Port Marghera wraz z portem przyjmującym wielkie wycieczkowce oraz portem w Chioggia jest ósmym największym portem Włoch. Zatrudnia on ponad 21 000 osób, a powiązanych z nim jest ponad 1200 różnych przedsiębiorstw. Port wytwarza 27% PKB prowincji, a jego związki gospodarcze sięgają daleko w głąb lądu. Tam zaś mieszka kilkukrotnie więcej wyborców, niż w samej Wenecji.
      Im częściej MOSE będą unoszone, tym większe będą opóźnienia statków wpływających do Porto Marghera. Ktoś będzie musiał za te opóźnienia zapłacić, a będzie to najpewniej właściciel ładunku, gdyż większość jednostek płynących do Marghery to masowce transportujące węgiel, żywność czy produkty petrochemiczne. Port, w którym są stałe wielogodzinne opóźnienia będzie tracił klientów. Stąd też sprzeciw dyrekcji portu wobec zbyt częstego podnoszenia barier.
      Długoterminowy plan mówi o podnoszeniu MOSE przy acqua alta wynoszącej 110 cm. To pewne ustępstwo ze strony portu, ale wciąż oznacza poświęcenie najniższych części miasta z Bazyliką włącznie.
      Oficjalny powód, dla którego ustanowiono taką granicę podnoszenia MOSE to blokowanie przez bariery przepływu wody. Działanie takie powoduje, że laguna zaczyna zamieniać się w bagnisty teren, ustaje przepływ tlenu, z laguny nie odpływają zanieczyszczenia.
      W 2018 roku w Wenecji mieliśmy do czynienia ze 121 przypadkami acqua alta o wysokości do 110 cm. Aby uchronić Bazylikę przed powodziami, MOSE musiałyby być podnoszone już przy acqua alta wynoszącymi 80-85 cm. To oznacza, że bariery wyjątkowo często utrudniałyby ruch statków i przepływ wody.
      Jednak nawet ustalenie granicy podnoszenia MOSE na 110 cm aqua alta nie gwarantuje przetrwania portu. IPCC przewiduje, że jeśli uda się powstrzymać globalne ocieplenie na poziomie 2 stopni Celsjusza ponad poziom sprzed epoki przemysłowej – a osiągnięcie tego celu jest coraz bardziej wątpliwe – co czeka nas podniesienie poziomu oceanów o 30-60 cm. Jeśli tak się stanie, to acqua alta powyżej 110 cm będzie nawiedzała Wenecję bardzo często. Jeśli zaś nie uda się powstrzymać globalnego ocieplenia, to poziom oceanów może wzrosnąć o 60-100 cm i przetrwanie Wenecji będzie stało pod znakiem zapytania.
      Wenecja to poważny problem finansowy i polityczny. Już pojawiają się głosy, że port w Marghera należy przenieść gdzie indziej, że w przyszłości do Wenecji powinny wpływać tylko małe jednostki, a już teraz należy myśleć o tym, co w przypadku, gdy bariery MOSE przestaną się sprawdzać. Ich projektant zapewnia, że będą działały do momentu, gdy poziom oceanu podniesie się o 60 centymetrów. Jak jak zatem uratować Wenecję, gdyby wzrost poziomu oceanu miał być większy?

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Stężenie gazów cieplarnianych w atmosferze ziemskiej w tym roku osiągnęło rekordowy poziom, a spowolnienie gospodarcze z powodu pandemii COVID-19 jedynie na chwilę zatrzymało negatywne skutki zmian klimatu, które czekają nas w przyszłości. Takie wnioski wypływają z najnowszego raportu przygotowanego przez Światową Organizację Meteorologiczną (WMO). Polska, reprezentowana przez IMGW-PIB jest jej aktywnym członkiem.
      „United in Science 2020” został opracowany przez Światową Organizację Meteorologiczną (WMO) pod kierownictwem Sekretarza Generalnego ONZ. Wynika z niego, że ostre, ale krótkotrwałe załamanie emisji gazów cieplarnianych na początku tego roku – wywołane pandemią – było tylko krótkim przerywnikiem w procesie nagromadzania się dwutlenku węgla, powodującego zmiany klimatyczne na naszej planecie. Stężenia gazów cieplarnianych, które są na najwyższym poziomie od trzech milionów lat, nadal rosną, powiedział Petteri Taalas, Sekretarz Generalny WMO.
      Potwierdzony w raporcie WMO fakt okresowego obniżenia emisji gazów cieplarnianych do atmosfery związany z powszechnym „zamknięciem” największych gospodarek świata pokazuje wyraźnie jaka jest skala antropogenicznego oddziaływania na skład atmosfery ziemskiej. Fakt, że efekt wzrostu koncentracji został okresowo wstrzymany nie oznacza, że oddaliliśmy się od zagrożenia, które jest przez wielu określane jako „klimatyczna katastrofa”. Spowodowało to bowiem jedynie tyle, że nasza tegoroczna emisja gazów cieplarnianych nie będzie rekordowo wysoka a porównywalna z tą sprzed dekady, kiedy uważano ją także za zbyt wysoką i prowadzącą do katastrofy. Problem nie tylko jest w tym, że niemalże corocznie emitujemy więcej gazów cieplarnianych niż w roku poprzednim, ale i w tym, że ilość tych związków w atmosferze wzrasta i środowisko naturalne nie jest w stanie „zagospodarować” antropogenicznego węgla w cyklach naturalnych. Nie można nie zgodzić się ze stwierdzeniem, że „dochodzimy do krawędzi”. Być może tegoroczne spowolnienie spowoduje, że w tym szaleńczym biegu nie osiągniemy linii katastrofy w rekordowym czasie a tylko o ułamek sekundy później, skomentował raport WMO prof. dr hab. Mirosław Miętus z IMGW-PIB.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...