美專家：氣候變化加速橋樑老化，會像積木一樣散架

9月3日消息，今年夏季，美國極端高溫和頻繁洪澇導致各地橋樑受損嚴重。專家指出，氣候變化正在加速橋樑的老化，可能導致橋樑“像積木一樣散架”。

以下是翻譯內容：

在今年夏季的一天，攝氏35度的高溫下，連接布朗克斯和曼哈頓的紐約市第三大道橋卡在了上開狀態，持續了數小時。與此同時，熱浪和洪水席捲美國中西部，一座連接愛荷華州和南達科他州的鐵路橋在暴漲的洪水中倒塌。在緬因州劉易斯頓，溫度波動導致路面隆起，一座橋樑因此被迫關閉。

美國有四分之一的橋樑建於1960年之前，原本就需要維修。而現在，工程師們表示，與氣候變化相關的極端高溫和頻繁洪澇正加速這些橋樑的解體，導致它們過早老化。

這一現象悄然間對全美各地的人員和貨物運輸安全構成了日益嚴重的威脅，也表明氣候變化正在以人們可能尚未意識到的方式重塑日常生活。

科羅拉多大學博爾德分校的土木工程教授保羅·奇諾斯基（Paul Chinowsky）研究氣候變化對基礎設施的影響。他表示：“我們正面臨一場與極端天氣事件密切相關的橋樑危機。”“在正常的氣候條件下，這些問題不會發生。而如今的情況前所未見。”

幾十年前設計和建造的橋樑材料並未考慮到溫度的劇烈變化。如今，這些橋樑正在快速膨脹和收縮，導致結構逐漸脆弱。

奇諾斯基指出：“隨着氣溫的不斷升高，混凝土和鋼鐵支撐的橋樑可能會像積木一樣散架。”

今年的氣溫創下歷史新高，全美的高速公路、機場跑道等大部分基礎設施都受到了影響，但橋樑面臨的風險尤爲嚴重。

美國交通部長皮特·布蒂吉格（Pete Buttigieg）在採訪中表示：“橋樑通常是幾十年前規劃、設計和建造的基礎設施，更新或翻新所需的時間最長。而全國各地到處都能看到這些薄弱環節。”

根據綜合類科學期刊《PLOS ONE》的一項研究，到2050年，氣候變化導致的極端高溫可能會使美國四分之一的鋼架橋坍塌。研究人員發現，到2040年，極端高溫造成的橋樑故障可能會導致大範圍的維修和關閉。

另一項研究發現，極端高溫正在導致美國橋樑路面隆起。與此同時，研究表明，與氣候變化相關的強降水正在加劇“橋樑沖刷”現象，這種現象導致橋樑基樁周圍的土壤沉積物被侵蝕，是美國橋樑倒塌的主要原因。

問題橋樑已經開始影響供應鏈和商品成本。2022年，10號州際公路上加州至亞利桑那州邊界的一段30英尺長（約合9.1米）的橋樑在暴雨中被沖走。這段路是從鳳凰城到洛杉磯港口的重要貨運幹線。2015年，10號州際公路上的另一座橋樑——特克斯·沃什橋（Tex Wash Bridge）在所謂的千年一遇洪水中倒塌。根據美國運輸研究所的數據，每次橋樑關閉都會因爲延誤和額外燃料費用導致卡車運輸成本平均每天增加約250萬美元。工程師們預計，在未來十年內，全美範圍內類似的橋樑關閉事件將大幅增加。

“由於許多橋樑關閉，卡車不得不頻繁改道。”美國運輸研究所高級副總裁丹·穆雷（Dan Murray）表示：“每次運輸增加的距離可能從15到100英里（24到160公里）不等，而卡車運輸的成本通常約爲每小時91美元。”“這會引發通貨膨脹。我們購買的商品並未改變，但額外的成本卻會轉嫁給消費者。”

現年50歲的比爾·邁納（Bill Minor）是沃爾瑪的一名卡車司機，負責從威斯康星州比弗達姆（Beaver Dam）的倉庫向周邊商店配送食品雜貨、服裝和電子產品。他說，他每天都要經過奧什科什的巴特湖橋十幾次。今年6月，因高溫導致橋樑接縫膨脹，該橋關閉了一天。邁納表示，繞道行駛導致送貨量減少，且燃料消耗增加。

他說：“這座橋在州際公路上，但繞行的鄉道限速每小時25英里（40公里），你要穿過小鎮，速度更慢。”

美國政府一直在努力解決這一問題。2021年的兩黨基礎設施法案撥款1100億美元用於修復和建設道路、橋樑及其他主要交通項目。該法案中的創新項目PROTECT將73億美元分配給各州，用於提高設施和公路抵禦極端天氣的能力。

在佛蒙特州，過去兩年裡暴雨和高溫共毀壞了約100座橋樑，州政府正在重建更高更寬的橋樑，打的基樁更深，使用的材料也更加堅固。此外，橋下水道也被加深拓寬。

但這一切都需要資金和時間。佛蒙特州交通局總工程師傑里米·裡德（Jeremy Reed）表示，建造一座抗洪能力更強的橋樑，成本要增加30%到40%。

美國國家公路和交通官員協會執行主任吉姆·泰蒙（Jim Tymon）表示，科學家、工程師和政府目前纔剛剛開始制定如何建造適應氣候變化的橋樑標準。他說：“我們正在從經歷的事件中吸取教訓，併爲應對氣候變化做好準備，但目標也在不斷變化。”

2018年，科羅拉多州成爲首批在規劃道路和橋樑時考慮氣候變化影響的州之一。2013年洪水毀壞了當地約500英里（800公里）的道路和50座橋樑，緊急修復耗資超過7億美元。科羅拉多州交通委員會要求新建橋樑和道路必須適應氣候變化。

科羅拉多州邀請科羅拉多州立大學教授、土木工程師胡薩姆·馬哈茂德（Hussam Mahmoud）研究鋼橋接縫的加速老化和應力狀況。他表示：“我們看到的情況非常嚴重。”

幾十年來，橋樑表面一直使用叉齒伸縮縫連接，以適應正常的熱脹冷縮。

馬哈茂德表示，氣候變化相關的極端高溫現象激增，導致接縫膨脹更加頻繁和劇烈。他指出，接縫過熱加上公路碎屑的積聚使問題更加嚴重。“一旦發生這種情況，這座橋可能會遭受永久性損壞，”他說。“鋼材會變形扭曲，橋面會開裂，滲水後會導致腐蝕。”

接縫膨脹還會引發其他問題。鋼橋通常會設計成略微彎曲以適應重載，但堵塞的接縫使樑體僵硬，無法有效分散重型卡車的負荷。

“這意味着樑體承受的重量遠遠超過設計負載，”馬哈茂德說。

橋樑的年齡通常是脆弱性的重要預測指標之一。工程師們通常會優先維修或更新使用超過50年的橋樑。

然而，馬哈茂德發現，科羅拉多州一些狀況最糟糕的橋樑包括摩根縣河濱運河上的一座18年的橋樑，普韋布洛縣縣道上的一座29年的橋樑，以及奧特羅縣奧特羅運河上一座使用了10年的縣道橋樑。

根據美國聯邦公路管理局的全國橋樑名錄，這些橋樑在2020年至2022年間的檢查結果顯示均被評爲“良好”或“令人滿意”的狀態。

科羅拉多州的交通官員表示，儘管他們在優先考慮維修哪些橋樑時已經將這些研究納入考量，但州內並沒有足夠的資金來完成所有的改進工作。根據基礎設施法案，科羅拉多州每年從聯邦政府獲得4500萬美元用於橋樑維修，並從PROTECT計劃中每年獲得9800萬美元，用於提高其所有基礎設施的氣候適應能力，這些資金將持續到2026年。

州官員估計，科羅拉多州每年可能需要超過五倍的資金。“現實是，我們知道那是不可能的，”科羅拉多州交通部負責氣候適應計劃的威廉·約翰遜（William Johnson）表示。“我們不能在明天就替換所有的橋樑以增強氣候適應性，但我們正在將氣候變化因素納入整個過程。”

馬哈茂德博士將他的研究擴展到全國範圍，利用全國橋樑名錄中的數據模型，分析氣候變化對8萬座鋼橋的樑、橋面和承重樑的影響。他發現，風險最高的橋樑位於北落基山脈和大平原地區、中西部上游、俄亥俄河谷和南部地區。他還發現，由於較小的橋樑本身是爲較輕的負荷設計的，它們的樑體較小，因而更容易受到損壞。

馬哈茂德博士的數據庫中包括俄克拉荷馬州的1357座鋼橋和北達科他州的575座橋樑，其中包括北達科他州特雷爾縣北支鵝河上的一座25年的橋樑，穿過大福克斯縣的一條縣道上的一座16年的橋樑，以及俄克拉荷馬州格蘭特縣E0220路上一座11年的橋樑。

“這些橋樑都是按照規範設計的，”馬哈茂德博士說。但由於氣候變化引發的意外損害，他表示：“我們會看到這些橋樑的樑體扭曲，混凝土脫落，甚至橋樑關閉。”

北達科他州的州立橋樑工程師傑森·託倫森（Jason Thorenson）表示，他不同意馬哈茂德博士提到的北達科他州的橋樑處於風險中的觀點。他說，州每年從PROTECT計劃中獲得約4500萬美元的資金，“但我不會說我們用這些錢來應對任何形式的氣候變化，因爲我不能說我們真的看到了這種情況。”

俄克拉荷馬州交通部副部長蒂姆·加茨（Tim Gatz）表示，寒冷和炎熱都會對道路和橋樑造成壓力。他說：“我們一直面臨着非常多變的天氣狀況。有時極冷，有時極熱。”

俄克拉荷馬大學工程學教授羅伊斯·弗洛伊德（Royce Floyd）指出，研究表明，氣候變化導致極端高溫和極端寒冷之間的轉換更加迅速。弗洛伊德發現，溫度劇烈變化會導致路面兩側擠壓橋樑，迫使道路和鋼材彎曲或開裂，甚至導致鋼樑錯位。

他提到，近年來俄克拉何馬州至少有三座主要橋樑都出現了類似問題。雖然這些橋樑已經被修復，但沒有考慮到氣候變化的影響。弗洛伊德說，如果不提高這些橋樑的氣候耐受性，未來可能會再次出現同樣的問題。

“如果不爲氣候變化做好規劃，那麼最終我們還會遇到同樣的問題，”他說。（辰辰）