A mudança climática acabará afetando nossas pontes. Mas até que ponto?

Essa é a questão essencial abordada pelos pesquisadores da Lehigh University David Yang e Dan M. Frangopol em um artigo publicado recentemente no ASCE Journal of Bridge Engineering .

"Sabemos que a mudança climática aumentará a frequência e a intensidade dos desastres naturais, como furacões, ondas de calor, incêndios florestais, e chuvas extremas, "diz Yang, um associado de pesquisa de pós-doutorado em engenharia civil e ambiental no P.C. Faculdade de Engenharia e Ciências Aplicadas Rossin. "Para este artigo, estamos observando o aumento da temperatura, bem como o aumento da precipitação e seu impacto na segurança da ponte. O desafio aqui era que não sabíamos como quantificar esses impactos para prever o risco de limpeza. "

Scour é a principal fonte de falha de pontes nos Estados Unidos. É criado quando as enchentes corroem os materiais ao redor da fundação de uma ponte, criando buracos de limpeza que comprometem a integridade da estrutura.

Para o seu papel, Yang e Frangopol, professor de engenharia civil e cadeira dotada de Engenharia Estrutural e Arquitetura Fazlur R. Khan, teve que preencher a lacuna entre os dados climáticos e a quantificação da segurança estrutural. Eles fizeram isso usando modelagem hidrológica para converter dados de simulação climática em dados de vazão no rio Lehigh. O rio Lehigh é um afluente de 109 milhas do rio Delaware que atravessa a cidade de Belém, Pensilvânia, onde a Lehigh University está localizada.

"Adotamos uma abordagem holística, "diz Yang." Tudo começou com um modelo climático global que foi reduzido para hidrologia regional, em seguida, usamos a engenharia estrutural para obter a probabilidade de falha de uma estrutura em um evento futuro de inundação. A partir desse, poderíamos avaliar, essa falha de estrutura apresenta certos riscos para uma comunidade? Portanto, nosso modelo incluiu essas quatro etapas da climatologia, hidrologia, Engenharia estrutural, e avaliação de risco. "

É o primeiro artigo até o momento que combina todas as quatro etapas para analisar quantitativamente o efeito das mudanças climáticas nas pontes, ele diz.

Ao desenvolver seu modelo, a dupla considerou diferentes futuros climáticos e modelos climáticos globais fornecidos pelo Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas. Para estimar a profundidade da fundação de pontes mais antigas que abrangem o rio Lehigh - informação que geralmente não está disponível - eles desenvolveram um método para calcular a profundidade com base nas classificações de condição do Inventário de Ponte Nacional. Eles também adotaram uma abordagem regional e de ciclo de vida para suas análises.

Frangopol é mundialmente conhecido por seu trabalho pioneiro em engenharia de ciclo de vida, que usa análise computacional para determinar o valor de longo prazo e o risco associado aos investimentos em infraestrutura.

Tomando essa abordagem regional e de ciclo de vida, disse Yang, foi uma novidade para este jornal. "As pontes têm muitos microambientes, e se você olhar apenas para uma ponte, é realmente difícil captar a tendência e obter o aumento do risco das mudanças climáticas, "diz ele." Portanto, ampliamos este horizonte analítico tanto espacial quanto temporalmente para capturar tendências de longo prazo. "

Das oito conclusões que Yang e Frangopol chegaram com seu modelo, o mais surpreendente foi até que ponto a frequência das inundações pode mudar.

"Percebemos que uma inundação de 20 anos pode agora se tornar uma inundação de 13 anos no final do século, então essa frequência quase dobrou, "disse Yang." É por isso que as mudanças climáticas podem induzir um risco maior para a infraestrutura. "

Talvez sua conclusão mais importante envolva a questão da mitigação. Especificamente, quais medidas de engenharia devem ser implantadas para reduzir o risco, e em quais pontes.

"A realidade é que os orçamentos são limitados, "diz Frangopol, que também é afiliado ao Lehigh's Institute for Data, Sistemas Inteligentes, e Computação (I-DISC) e o Instituto de Infraestrutura Cibernética e Física e Energia (I-CPIE). "Portanto, é importante ser capaz de determinar, qual é a prioridade aqui? Você precisa saber a localização da ponte. Para algumas comunidades, o fracasso de uma ponte pode ser desastroso. Para os outros, uma ponte pode não ser tão crítica. Este modelo ajuda você a tomar esse tipo de decisão porque o risco não se baseia apenas na segurança, mas também nas consequências de uma falha. Você pode ter duas pontes com a mesma probabilidade de falha, mas as consequências desse fracasso podem ser muito diferentes. "

Concentrar-se nas pontes ao longo do rio Lehigh foi uma escolha óbvia devido à sua localização, mas tanto Yang quanto Frangopol estão ansiosos para compartilhar este modelo, não apenas localmente, mas com todas as comunidades procurando avaliar sua infraestrutura.

"Fomos inspirados a fazer essa pesquisa em parte porque, historicamente, Belém foi atingida por várias enchentes desde 1902, e tiveram um impacto significativo na comunidade, portanto, as inundações são um perigo significativo em toda a bacia do rio Lehigh, "disse Yang." Queríamos criar algo que a comunidade pudesse usar para se tornar adaptável às mudanças climáticas futuras, "diz Frangopol.