Den senaste internationella rapporten om klimatförändringar ger en bild av störningar i samhället om det inte sker drastiska och snabba minskningar av växthusgasutsläppen.

Även om det är tidiga dagar, vissa städer och kommuner börjar inse att tidigare förhållanden inte längre kan fungera som rimliga ombud för framtiden.

Detta gäller särskilt landets infrastruktur. Motorvägar, vattenreningsanläggningar och elnätet löper ökad risk för extrema väderhändelser och andra effekter av ett förändrat klimat.

Problemet är att de flesta infrastrukturprojekt, inklusive Trump -administrationens infrastrukturrevitaliseringsplan, ignorerar vanligtvis riskerna med klimatförändringar.

I vårt arbete med att undersöka hållbarhet och infrastruktur, vi uppmuntrar och börjar gå mot att designa konstgjorda infrastruktursystem med tanke på anpassningsförmåga.

Design för det förflutna

Infrastruktursystem är frontlinjen för försvar mot översvämningar, värme, skogsbränder, orkaner och andra katastrofer. Stadsplanerare och medborgare antar ofta att det som byggs idag kommer att fortsätta att fungera inför dessa faror, tillåta tjänster att fortsätta och skydda oss som de har gjort det tidigare. Men dessa system är utformade baserat på historier om extrema händelser.

Pumps, till exempel, är dimensionerade baserat på historiska nederbördshändelser. Transmissionsledningar är utformade inom gränserna för hur mycket kraft de kan flytta samtidigt som säkra driftsförhållanden upprätthålls i förhållande till lufttemperaturer. Broar är utformade för att klara vissa flödeshastigheter i floderna de korsar. Infrastruktur och miljö hänger nära samman.

Nu, dock, landet överstiger oftare dessa historiska förhållanden och förväntas se mer frekventa och intensiva extrema väderhändelser. Sa på ett annat sätt, på grund av klimatförändringarna, naturliga system förändras nu snabbare än infrastruktur.

Hur kan infrastruktursystem anpassas? Låt oss först överväga anledningarna till att infrastruktursystem misslyckas i extrema fall:

• Faran överskrider konstruktionstoleranser. Detta var fallet med Interstate 10 översvämningar i Phoenix hösten 2014, där intensiteten av nederbörden översteg konstruktionsförhållandena.
• Under dessa tider är det mindre extra kapacitet i hela systemet:När något går fel finns det färre alternativ för att hantera stressfaktorn, som omdirigering av flöden, om det är vatten, el eller till och med trafik.
• Vi kräver ofta det mesta av vår infrastruktur under extrema händelser, trycksystem i en tid då det finns lite extra kapacitet.

Gradvis förändring ger också allvarliga problem, dels för att det inte finns någon särskiljande händelse som väcker uppmaning till handling. Denna typ av situation kan vara särskilt besvärlig i samband med underhållsstopp och budgetbrister som för närvarande plågar många infrastruktursystem. Kommer städerna att bli tillfredsställande bara för att upptäcka att deras långlivade infrastruktur inte längre fungerar som de borde?

För närvarande verkar standarden vara att säkra finansiering för att bygga mer av det vi har haft under det senaste århundradet. Men infrastrukturförvaltare bör ta ett steg tillbaka och fråga vad våra infrastruktursystem behöver göra för oss in i framtiden.

Smidig och flexibel av design

I grund och botten behövs nya tillvägagångssätt för att möta utmaningarna inte bara för ett förändrat klimat, men också av störande teknik.

Dessa inkluderar ökad integration av informations- och kommunikationsteknik, vilket ökar risken för cyberattacker. Andra nya tekniker inkluderar autonoma fordon och drönare samt intermittent förnybar energi och batterilagring i stället för konventionella kraftsystem. Också, digitalt anslutna teknologier förändrar individuellt kännedom om världen omkring oss:Tänk på hur våra mobila enheter nu kan omdirigera oss på sätt som vi inte helt förstår utifrån vårt eget resebeteende och trafik över en region.

Ändå betonar våra nuvarande infrastrukturdesignparadigm stora centraliserade system som är avsedda att hålla i årtionden och som tål miljöfaror till en förut vald risknivå. Problemet är att risknivån nu är osäker eftersom klimatet förändras, ibland på sätt som inte är så väl förstådda. Som sådan, extrema händelser prognoser kan vara lite eller mycket sämre.

Med tanke på denna osäkerhet smidighet och flexibilitet bör vara central för vår infrastrukturdesign. I vår forskning, vi har sett hur ett antal städer redan har antagit principer för att nå dessa mål, och fördelarna de ger.

I Kuala Lampur, trafiktunnlar kan övergå till dagvattenhantering under intensiva nederbördshändelser, ett exempel på multifunktionalitet.

I hela USA, medborgarbaserad smartphone-teknik börjar ge insikter i realtid. Till exempel, CrowdHydrology -projektet använder översvämningsdata från medborgare som de begränsade konventionella sensorerna inte kan samla in.

Infrastrukturdesigners och chefer på ett antal amerikanska platser, inklusive New York, Portland, Miami och sydöstra Florida, och Chicago, måste nu planera för denna osäkra framtid - en process som kallas roadmapping. Till exempel, Miami har utvecklat en plan på 500 miljoner dollar för att uppgradera infrastruktur, inklusive installation av ny pumpkapacitet och höjning av vägar för att skydda riskfylld egendom vid havet.

Dessa kompetenser överensstämmer med motståndskraftsbaserat tänkande och tar bort landet från våra standardmetoder att helt enkelt bygga större, starkare eller mer överflödig.

Planerar för osäkerhet

Eftersom det nu finns mer osäkerhet om faror, motståndskraft istället för risk bör vara central för infrastrukturdesign och drift i framtiden. Motståndskraft innebär att system kan motstå extrema väderhändelser och snabbt komma i drift igen.

Det betyder att infrastrukturplanerare inte helt enkelt kan ändra sin designparameter - till exempel byggnad för att klara en 1, 000-årigt evenemang istället för ett 100-årigt evenemang. Även om vi exakt kunde förutsäga vad dessa nya risknivåer bör vara för det kommande århundradet, är det tekniskt, ekonomiskt eller politiskt genomförbart för att bygga dessa mer robusta system?

Det är därför det behövs resiliensbaserade tillvägagångssätt som betonar förmågan att anpassa sig. Konventionella tillvägagångssätt betonar robusthet, som att bygga en vall som tål en viss havsnivåhöjning. Dessa tillvägagångssätt är nödvändiga men med tanke på osäkerheten i risk behöver vi andra strategier i vår arsenal.

Till exempel, tillhandahålla infrastrukturtjänster på alternativa sätt när vår primära infrastruktur misslyckas, som att distribuera mikronät före orkaner. Eller, planerare kan designa infrastruktursystem så att när de misslyckas, konsekvenserna för människors liv och ekonomi minimeras.

Detta är en metod som nyligen genomförts i Nederländerna, där Rhendelta -floderna får översvämma men människor inte får bo på översvämningsslätten och bönder kompenseras när deras grödor går förlorade.

Osäkerhet är det nya normala, och tillförlitligheten beror på positioneringsinfrastrukturen för att verka i och anpassa sig till denna osäkerhet. Om landet fortsätter att förbinda sig att bygga förra seklets infrastruktur, vi kan fortsätta att förvänta oss misslyckanden i dessa kritiska system och de förluster som följer med dem.

Denna artikel publiceras från The Conversation under en Creative Commons -licens. Läs originalartikeln.