Cách Ngăn Chặn Sự Chệch Hướng Vận Tải Châu Âu Lần Nữa

Như là việc hủy bỏ các chuyến bay và tàu điện do đình công và thiếu nhân viên không làm khách du lịch đau lòng đủ mùa hè này, đợt nắng nóng Châu Âu đã đến làm tồi tệ thêm cho sự hỗn loạn giao thông. Nhiệt độ cực kỳ cao có thể nguy hiểm cho sức khỏe của con người—thậm chí có thể gây tử vong—nhưng cũng ảnh hưởng đến môi trường xây dựng. Nó có thể làm cho kim loại và bề mặt nhựa nhô lên và biến dạng, làm cho đường, đường sắt và đường băng khó hoặc nguy hiểm để sử dụng. Điều này đã làm gián đoạn hàng ngàn chuyến đi mùa hè này.

Việc thanh ray có thể cong và nhựa “tan”—hoặc chính xác hơn, làm mềm và biến dạng—trở nên rõ ràng vào tháng 7 khi nhiệt độ tăng lên trên 40 độ C ở nhiều quốc gia châu Âu, lập nhiều kỷ lục mới. Ngày 18 tháng 7, một phần nhỏ của đường băng tại Sân bay London Luton ở Vương quốc Anh nóng lên đến mức cần phải nâng lên. Đường băng đã phải đóng cửa trong hai giờ trong khi kỹ sư sửa chữa bề mặt, với một số chuyến bay bị điều hướng và một số khác bị hủy bỏ. Trên khắp Châu Âu, hàng trăm dịch vụ tàu hỏa đã bị hủy bỏ do nhiệt độ làm biến dạng đường ray.

Do biến đổi khí hậu, đợt nắng nóng trở nên mạnh mẽ và thường xuyên hơn, nên cơ sở hạ tầng giao thông cần phải thích ứng. Hiện nay đã có nhiều dự án đang triển khai để giữ cho cơ sở hạ tầng mát mẻ hơn trong những đợt nắng nóng—nhiều khái niệm đơn giản liên quan đến cây cỏ, sơn, hoặc bóng mát được xây dựng mục đích. Trong khi đó, các nhà khoa học vật liệu có thể đề xuất những giải pháp phức tạp hơn, chẳng hạn như kim loại chống nhiệt. Nhưng việc cập nhật cơ sở hạ tầng không dễ dàng hoặc rẻ.

Đường sắt và đường bộ đặc biệt dễ bị tổn thương bởi nhiệt, theo lời của Giovanni Forzieri, giáo sư trợ giảng khoa kỹ thuật dân dụ và môi trường tại Đại học Florence. Năm 2018, Forzieri và đồng nghiệp nghiên cứu cách đợt nắng nóng và các biến động khí hậu khác—như lũ lụt, cháy rừng và bão—có thể gây tổn thương cho cơ sở hạ tầng châu Âu trong tương lai. Hiện nay, ngành vận tải châu Âu chịu tổn thất liên quan đến khí hậu 800 triệu euro ($820 triệu) mỗi năm, nhưng đến những thập kỷ cuối thế kỷ, các nhà nghiên cứu ước tính rằng con số đó sẽ đạt 11.9 tỷ euro ($12.2 tỷ). Khoảng 90% tổn thất sẽ do đợt nắng nóng.

Với đường sắt, vấn đề là thanh ray thép có thể nóng lên 20 độ C so với nhiệt độ xung quanh, và do đó dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ cực kỳ. Vì vậy, trước khi lắp đặt một đường sắt mới, thanh ray thép được làm nóng và sau đó làm mát theo một cách kiểm soát để làm cho chúng chống lại nhiệt độ cao hơn, với các phương pháp khác nhau cho phép thanh ray hoạt động trong các cửa sổ nhiệt độ khác nhau. Ở Vương quốc Anh, thanh ray làm việc không căng thẳng ở nhiệt độ mùa hè khoảng 27 độ C.

Nhưng nếu nó quá nóng, thanh ray mở rộng và bị hạn chế bởi chốt giữ chúng ở đúng vị trí, đặt chúng dưới áp lực và có thể dẫn đến cong vênh, nơi thanh ray bị bẻ cong. Giảm tốc độ của tàu có thể giảm khả năng điều này xảy ra, vì tàu chạy ở tốc độ chậm tạo áp lực ít hơn lên thanh ray. Đây là lý do tại sao các nhà điều hành mạng lưới trên khắp châu Âu đã phải áp dụng giới hạn tốc độ tạm thời dẫn đến sự trễ và hủy bỏ chi phí mùa hè này.

Một giải pháp là sơn thanh ray màu trắng, phản ánh ánh sáng mặt trời và có thể giữ thanh ray mát 5 đến 10 độ C. Ở Vương quốc Anh, Tây Ban Nha và Thụy Sĩ, các nhà điều hành đã bắt đầu thực hiện điều này trước đợt nắng nóng.

Tất nhiên, nhiều khu vực của châu Âu thường xuyên trải qua nhiệt độ cao hơn 27 độ, và sản xuất thanh ray của họ để làm việc trong các cửa sổ nhiệt độ ấm hơn. Tuy nhiên, nếu thanh ray ở những nơi như Vương quốc Anh được thay thế bằng những cái phù hợp với khí hậu nóng hơn, chúng có thể không chịu được nhiệt độ thấp của mùa đông. Thép co lại và trở giòn khi tiếp xúc với lạnh, nghĩa là thanh ray có thể nứt nếu chịu áp lực khi trời lạnh hơn cửa sổ hoạt động của chúng. “Đây là một tình huống rất khó khăn, vì phạm vi nhiệt độ rộng hơn ở các quốc gia như Vương quốc Anh,” nói Kiran Tota-Maharaj, giáo sư đọc trong kỹ thuật dân dụ và môi trường tại Đại học Aston ở Birmingham.

Một số quốc gia sử dụng bê tông rắn để đối phó với biến động nhiệt độ, vì chúng giữ chặt thanh ray, nhưng chi phí của chúng khoảng bốn lần so với các đường sắt tiêu chuẩn ở Vương quốc Anh (có thanh ray gắn liền với gối được đặt qua lớp cát). Network Rail, sở hữu và điều hành hơn 30.000 km đường sắt, cầu và đường hầm trên khắp Vương quốc Anh, cho biết việc triển khai các giải pháp như vậy không thực tế hoặc hiệu quả về chi phí—có quá ít ngày hè với nhiệt độ trên 27 độ C. “Nếu một đợt nắng nóng xảy ra lại vào cuối mùa hè này, hoặc thậm chí là vào năm sau, cộng đồng trên khắp các thị trấn và thành phố sẽ phải chuẩn bị cho sự trễ chuyển giao,” Tota-Maharaj nói. “Đây không phải là một biện pháp sửa chữa qua đêm.”

Sự biến động nhiệt độ giữa mùa hè và mùa đông cũng ảnh hưởng đến bề mặt nhựa đường, là một hỗn hợp chủ yếu của cát, sỏi, đá nát và chất kết dính nhám gọi là bitumen, một dạng béo dầu. Do nhựa đường là màu đen, nó có xu hướng nhanh chóng nóng lên dưới ánh nắng mặt trời. Kết quả là bitumen trở nên mềm hơn và bề mặt nhựa trở nên dính và dễ bị tổn thương do áp lực từ phương tiện giao thông, như đã xảy ra vào tháng 7 ở Manchester, Vương quốc Anh và Lucerne, Thụy Sĩ. Thêm polymer vào hỗn hợp nhựa có thể nâng điểm mềm lên khoảng 80 độ C, nhưng điều này làm cho vật liệu trở nên đắt đỏ hơn. Thường chỉ sử dụng cho các bề mặt có lưu lượng giao thông nặng như cao tốc ngoại ô Milan và Madrid.

Tổn thất ngày càng tăng về cơ sở hạ tầng quan trọng từ các đợt nắng nóng là một điều. Nhưng chi phí vận hành và bảo dưỡng (O&M) của đường và đường sắt cũng dự kiến sẽ tăng, theo một nghiên cứu năm 2021 của các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu Chung ở Ý và Tây Ban Nha. Với 3 độ C ấm lên toàn cầu, họ dự đoán rằng chi phí O&M cho đường và đường sắt Anh và EU sẽ tăng 4.1% so với giá trị hiện tại, một phần do công việc bảo dưỡng sẽ cần thiết thường xuyên hơn; nếu các cam kết về khí hậu được giữ và sự ấm lên bị giới hạn ở 1.5 hoặc 2 độ, chi phí chỉ tăng 1.3 hoặc 1.5%.

Phòng ngừa tất nhiên là tốt hơn là chữa trị, và cây cỏ và thảm thực vật có thể đóng một vai trò quan trọng trong điều này, đặc biệt là ở các thành phố nơi vỉa hè, tòa nhà và các bề mặt khác hấp thụ và lưu trữ nhiệt. Các đô thị ở trung ương châu Âu đã trồng cỏ giữa các thanh ray tram để giảm nguy cơ thanh ray bị cong. Các nhà nghiên cứu ở Warsaw, Ba Lan, viết trong một nghiên cứu năm 2018 rằng thanh ray tram xanh không chỉ làm mát khu vực xung quanh bằng cách làm bay hơi nước mưa đã lưu trữ, mà còn làm giảm tiếng ồn và được công chúng đón nhận tốt.

Một số thành phố ở Đức và Thụy Sĩ thậm chí muốn trở thành những Thành phố Sponge (thành phố bọt biển) bằng cách che phủ nhựa đường và xi măng trên các tòa nhà, đường phố và vỉa hè bằng cây cỏ và đất ngập nước. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng cây cỏ có thể làm mát các đường phố và tòa nhà khi chúng tạo bóng cho cửa sổ và mái nhà. Birgit Georgi, một chuyên gia độc lập tư vấn cho nhiều dự án Liên minh châu Âu và các đô thị về chiến lược chống lại biến đổi khí hậu, nói rằng phải xem xét biện pháp thích ứng khi lập kế hoạch, duy trì hoặc đổi mới cơ sở hạ tầng công cộng để giảm thiểu chi phí. “Chúng ta không cần triển khai tất cả các biện pháp ngay bây giờ, nhưng hãy giữ chúng trong tâm trí,” cô nói.

Georgi cho biết các biện pháp dựa trên thiên nhiên hoặc thay đổi thành phần vật liệu có thể được áp dụng ngoài thành phố. Tuy nhiên, chúng có thể cần được triển khai theo giai đoạn. Đường và đường băng thường được làm lại mỗi 10 đến 15 năm, tùy thuộc vào lưu lượng giao thông. Thanh ray cũng có tuổi thọ là vài thập kỷ, nhưng được bảo trì bởi kỹ sư mỗi vài năm. Tuy nhiên, Georgi nói rằng việc chống lại ảnh hưởng của khí hậu đang diễn ra chậm chạp hơn trong giao thông vận tải so với các ngành khác. “Vấn đề với giao thông là có nhiều bên liên quan trong một hệ thống. Gánh nặng có thể đơn giản là được chuyển đến và fro,” cô nói. Nhưng với khả năng nhiệt đới ngày càng tăng, sự trì hoãn trong việc giảm nhẹ ngay bây giờ có thể có nghĩa là nhiều hành trình trễ hơn trong tương lai.