Как изменения климата влияют на строительную отрасль

Одним из главных направлений современных климатических исследований является оценка влияния будущих изменений климата на различные отрасли экономики и социальную сферу, а также адаптация к ним. Такие работы проводятся с целью минимизации негативных последствий.

Страдают от ветра и дождя

Для оценки влияния будущих изменений климата на строительную отрасль были использованы данные наблюдений на метеорологических станциях Витебской, Могилевской и Гомельской областей.

Для выработки мер по адаптации строительной отрасли к наблюдаемым изменениям климата необходима оценка погодно-климатических рисков, которым она подвержена. Эти риски связаны с возникновением и повторяемостью опасных метеорологических явлений, а также с изменением климата. Они влияют на величину адаптационного потенциала исследуемой территории.

Чтобы оценить риски, была проанализирована повторяемость опасных явлений (ОЯ) за период с 1981 по 2010 год и уязвимость территории от них. Последняя была рассчитана по методике ФГБУ «ГГО им. А. И. Воейкова». Формула расчета следующая:

Y – уязвимость от ОЯ;

s – площадь явления;

S – площадь административной области;

m – численность населения административной области;

t_cp – время воздействия ОЯ;

K_a – коэффициент агрессивности явления.

Коэффициент агрессивности установлен по силовому воздействию опасных явлений на условную поверхность. При этом воздействие очень сильного ветра принимается за единицу (1). Коэффициент для сильной метели – 0,8, шквала – 1,4, сильного гололеда – 2,5, крупного града – 3, смерча – 6.

Согласно полученным данным, наибольшая уязвимость от опасных явлений погоды характерна для Гомельской области (8,5*10⁵), затем идут Могилевская (6,0*10⁵) и Витебская область (5,5*10⁵). Лидирование по этому показателю Гомельской области обусловлено более высокой повторяемостью ОЯ и большим количеством населения. Наибольший вклад в величину уязвимости вносят опасные дождь и ветер, а в Могилевской области также шквал. При расчете уязвимости не учитывались сильная жара, мороз и засуха, т. к. для этих явлений, согласно современным методам наблюдения, наиболее сложно рассчитать продолжительность.

Гомельская область имеет наибольшую уязвимость к рискам, вызванным такими опасными явлениями, как сильные дожди, ветры, жара. На территории Витебской области, занимающей третье место по уязвимости и второе в структуре ОЯ, наибольший ущерб могут нанести сильные дожди и град. Могилевская область, вторая после Гомельской уязвимая территория, имеет высокий удельный вес сильных ветров в структуре ОЯ и немного меньший процент сильных дождей, чем в остальных регионах.

Несмотря на относительно небольшую территорию исследования, структура опасных явлений в областях отличается. Так, метель, достигшая критериев ОЯ, ни разу за рассматриваемый период не отмечалась в Витебской области. А для Гомельской области не характерно такое явление, как сильный мороз. Эту информацию также необходимо учитывать при проведении проектно-изыскательских работ с целью снижения рисков, а также уменьшения ущерба от ОЯ.

Температура – главный фактор?

При оценке влияния изменений климата на строительную отрасль важно учитывать и то, как меняются специализированные климатические индексы, касающиеся трансформации температурных характеристик. Это обусловлено тем, что изменение климата, наблюдаемое в последние десятилетия, более всего проявляется в изменении термического режима. Кроме того, выбор решений по проектированию и эксплуатации сооружений в наибольшей степени зависит от температуры воздуха.

Расчет будущих изменений климата производился с помощью высокоразрешающей системы регионального моделирования ГГО им. Воейкова по сценарию репрезентативных траекторий концентраций RCP 8.5 МГЭИК, согласно которому выбросы будут расти в течение столетия.

Прогнозные изменения климатических индексов для строительной отрасли.

 Значения минимальной и максимальной температур воздуха применяются в расчетах теплозащиты зданий для холодного и теплого периодов года соответственно.

Согласно прогнозным данным, к концу XXI века максимальная температура воздуха по анализируемым областям увеличится в среднем на 3-4 °С. Наименьшие абсолютные максимумы температур ожидаются на территории Витебской области (+38,0...+42,0 °С), наибольшие – в Могилевской и Гомельской областях, где они будут достигать +40…+43 °С.

Ожидается и увеличение абсолютной минимальной температуры воздуха в среднем на 10 °С – минимальные температуры будут достигать -27,0…-21,0 °С по сравнению с минимальными температурами -36…-31 °С базового периода. К 2030–39 годам абсолютные минимумы температур увеличатся на 2-2,5 °С и составят -34,0...-28,0 °С, а к 2050–59-му – на 4,5-4,8 °С и составят -32,0…-28,0 °С.

Отопительный сезон будет уменьшаться

Продолжительность и средняя температура отопительного периода важны для правильной постановки задач энергетической оснащенности здания, в частности для определения трансферта на закупку топлива, установления необходимой продолжительности периода отопления зданий, а также для проектирования ограждений и конструкций.

Продолжительность отопительного периода за базовый период составляет в среднем 186-199 дней. К 2030–39 годам она уменьшится на 8-9 дней, а к середине столетия – на 16-18 дней. К 2090–99 годам ожидается еще более существенное сокращение – на 34-36 дней, и этот период будет составлять 151-165 дней.

На фоне сокращения продолжительности отопительного периода, роста среднегодовых температур предполагается увеличение средней температуры воздуха этого периода. Если за базовый период она отрицательна по всем пунктам наблюдения, то уже к 2030–39 годам в среднем превысит 0 °С (в среднем +0,2…+0,8 °С), за исключением метеостанции Горки (-0,1 °С). Она продолжит расти в среднем до +1,2…+1,8 °С к середине столетия, а к 2090–2099 годам – до +3,4…+4,0 °С.

При проектировании теплозащитных свойств для обеспечения комфортных условий внутри помещений и для энергосбережения ресурсов большую роль играют значения температуры наиболее холодной пятидневки различной обеспеченности.

Согласно прогнозам, температура воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 98 % увеличится к 2030–39 годам на 2-3 градуса, к 2050-му – на 4-5, а к концу столетия этот показатель будет выше на 10-11 градусов и составит соответственно -14…-16 °С.

При учете теплопотерь и теплопоступлений через ограждающие конструкции важно знать количество градусо-суток отопительного периода (ГСОП). Они рассчитываются путем умножения разности между температурой комфорта внутри помещения конкретного назначения (принято значение 18 °С) и средней температурой наружного воздуха за отопительный период на значение продолжительности этого периода.

Число градусо-дней отопительного периода также будет уменьшаться: к 2030–39 годам – на величину 400-500 градусо-суток, а к концу столетия – практически вдвое, в среднем на 1550-1650 градусо-дней.

Как адаптироваться к изменениям?

При рассмотрении сценариев изменения климата в XXI веке можно сделать выводы, что увеличение температуры воздуха и частоты переходов через 0 °С приведут к снижению долговечности зданий. Построенные на основании нормативных климатических характеристик XX века, при осуществлении ожидаемых изменений климата они будут подвержены разрушению. В связи с уменьшением продолжительности отопительного периода и, как следствие, уменьшением суммы ГСОП необходимо изменять стандарты проектирования, касающиеся тепловой защиты зданий. Для обеспечения долговечности ограждающих конструкций нужно развивать методологию ее оценки. При испытании материалов на старение (долговечность) необходимо адекватно моделировать эксплуатационные воздействия, возможные при прогнозируемых изменениях климата.

Ожидаемое увеличение температуры наиболее холодной пятидневки приведет к повышению тепловой эффективности существующих зданий.

Вероятное увеличение максимальных температур воздуха летом говорит о том, что нужно уделить больше внимания системам кондиционирования. Уменьшение экстремальных зимних температур приведет к перегреву зданий, следовательно, необходима разработка мер по улучшению энергоэффективности ограждающих конструкций.

Все это требует принятия мер по адаптации к изменениям климата. Адаптация – приспособление природных и антропогенных систем к произошедшим и ожидаемым изменениям климата или к их последствиям. Она зависит от чувствительности, уязвимости и меняющейся во времени приспособляемости систем к этим изменениям. Для правильного построения плана по адаптации необходимо понимать сегодняшнюю уязвимость строительной отрасли к нынешнему климату.

Среди основных адаптационных мероприятий можно выделить следующие:

– обновление и усовершенствование действующей нормативной базы для строительной отрасли, т. к. действующая содержит уже неактуальную информацию по климатическим параметрам для территории Беларуси, используемым в строительстве;

– для снижения материальных затрат при производстве строительных работ необходимо унифицировать нормативные документы по их проведению на открытом воздухе, учитывать необходимые климатические условия для работы человека, машин и оборудования;

– развитие системы страхования зданий и сооружений от возможных климатических рисков и рисков, связанных с опасными явлениями.

Наталья КЛЕВЕЦ,

начальник отдела изучения изменений климата службы метеорологического и климатического мониторинга, фонда данных Белгидромета