決定未來50年中美命運(yùn)的關(guān)鍵要塞：全球基礎(chǔ)設(shè)施

老王abcd 2023-10-18 發(fā)布于廣東

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導(dǎo)讀：2023年夏季，全球氣溫再創(chuàng)新高，各地紛紛報(bào)告歷史最高溫度記錄，高溫導(dǎo)致的干旱讓歐洲萊茵河水位告急。在東南亞等區(qū)域，洪水導(dǎo)致大面積嚴(yán)重災(zāi)害。氣候?yàn)?zāi)害面前，許多城市、生活區(qū)的公共基礎(chǔ)設(shè)施承擔(dān)了過大壓力，出現(xiàn)了斷水、斷電現(xiàn)象，航班、火車延誤，道路堵塞的現(xiàn)象比比皆是。人們越來越認(rèn)識到，氣候變化會導(dǎo)致現(xiàn)代社會賴以維系的各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施出現(xiàn)故障，使生活、工作停擺。那么，現(xiàn)代基礎(chǔ)設(shè)施究竟要面對哪些風(fēng)險(xiǎn)？不同風(fēng)險(xiǎn)對不同設(shè)施的影響又是怎樣的？我們又應(yīng)當(dāng)如何預(yù)防基礎(chǔ)設(shè)施遭到大規(guī)模破壞，對經(jīng)濟(jì)、生活產(chǎn)生嚴(yán)重影響？本文中，研究人員調(diào)研了4大類，17種基礎(chǔ)設(shè)施，研究了他們在7種不同類型氣候危機(jī)下可能受到的損害，并提出了建議。

基礎(chǔ)設(shè)施能否正常運(yùn)行，是決定未來氣候變化對人類文明影響后果如何的關(guān)鍵。最關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施包括：交通、能源、通信、水利四個系統(tǒng)大類，不同系統(tǒng)具有不同特性，在各種氣候風(fēng)險(xiǎn)之下，體現(xiàn)出不同程度的脆弱性。更危險(xiǎn)的是，由于基礎(chǔ)設(shè)施分布越來越復(fù)雜、密集，且相互關(guān)聯(lián)，風(fēng)險(xiǎn)的損害后果可能向整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，甚至向其他系統(tǒng)溢出，再進(jìn)一步相互糾纏，造成更大破壞。高溫、老化、颶風(fēng)、洪水……每種天氣災(zāi)害都可能引發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施的綜合性癱瘓，影響上百萬人生活，帶來數(shù)以億計(jì)的經(jīng)濟(jì)損失。

作者提出：人類必須積極籌備，保證基礎(chǔ)設(shè)施能夠應(yīng)對可能加劇的氣候變化。在設(shè)施設(shè)計(jì)時就將氣候因素考慮進(jìn)來，提高技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，增加系統(tǒng)設(shè)計(jì)冗余等方案必不可少，對于當(dāng)前系統(tǒng)的優(yōu)化也非常必要，一些已經(jīng)面臨高危風(fēng)險(xiǎn)，或本身對氣候危機(jī)有促進(jìn)作用的設(shè)施，也應(yīng)予以廢棄。由于基礎(chǔ)設(shè)施的公共服務(wù)性，如何加強(qiáng)公、私合作，如何幫助私人運(yùn)營商獲得必要的資金并通過合作降低成本，是必須要考慮的問題。歐亞系統(tǒng)科學(xué)研究會特組織編譯此文，供讀者參考。本文英文版原刊于Mckinsey Global Institute，篇幅所限，有所刪編，僅代表作者觀點(diǎn)。

基礎(chǔ)設(shè)施能否經(jīng)受住氣候變化的摧殘？

文｜Jonathan Woetzel, etc.

翻譯｜談行藏、Karen

來源｜Mckinsey Global Institute

▲ 利比亞德爾納洪水后的景象。圖源：路透社

基礎(chǔ)設(shè)施是全球經(jīng)濟(jì)的支柱，也是推動繁榮和發(fā)展的關(guān)鍵。它幫助人們互相聯(lián)系，提高生活質(zhì)量，促進(jìn)健康和安全?；A(chǔ)設(shè)施一般包括電力、運(yùn)輸系統(tǒng)，提供水和電信服務(wù)的建筑、設(shè)施。如今，全球每年在基礎(chǔ)設(shè)施上的支出約為5萬億美元，與全球房地產(chǎn)支出大致齊平。基礎(chǔ)設(shè)施故障的后果不僅是資產(chǎn)的直接損失，還包括服務(wù)中斷帶來的巨大社會經(jīng)濟(jì)連鎖反應(yīng)。

近年來，極端天氣事件凸顯了基礎(chǔ)設(shè)施的脆弱性。

2012年10月，颶風(fēng)桑迪襲擊美國東海岸，地鐵、機(jī)場和道路被淹，交通停擺。數(shù)百萬人經(jīng)歷了幾天到幾周的斷電，許多企業(yè)關(guān)閉，出現(xiàn)公共安全問題。颶風(fēng)吹毀了的東北部四分之一的手機(jī)信號塔，斷電又導(dǎo)致許多幸免于難的信號塔在耗盡應(yīng)急電池后離線。洪水堵塞了城市廢水系統(tǒng)，110億加侖（約4163.5萬噸）污水流入河流、海灣和沿海水域。這場風(fēng)暴總共造成約700億美元損失。而桑迪只是有史以來最具破壞性的風(fēng)暴之一，過去15年中，造成有史以來最大損失的大陸颶風(fēng)共發(fā)生9次。雖然損失增加的主要原因是沿海地區(qū)的持續(xù)增長和發(fā)展（預(yù)計(jì)2040年，全世界居住在沿海地區(qū)的人口將從目前的約55%躍升至65%），但分析表明，全球氣候變化加劇了其中3場風(fēng)暴的傷害，這表明了氣候變化與自然災(zāi)害的疊加效應(yīng)。

基礎(chǔ)設(shè)施通常需要大量投資和長期運(yùn)營。燃煤電廠的設(shè)計(jì)壽命為40至50年，水電大壩和大型巖土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)壽命長達(dá)100年。目前，這些設(shè)施在設(shè)計(jì)時一般假設(shè)未來的氣候條件與當(dāng)下大致相同。然而，氣候的變化和由此產(chǎn)生的極端的天氣事件意味著：氣候帶不會保持不變，基礎(chǔ)設(shè)施可能超負(fù)荷運(yùn)營。這對基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成直接威脅，也會嚴(yán)重影響這些設(shè)施服務(wù)的人群。

氣候危害小幅度增加，其威脅卻可能因基礎(chǔ)設(shè)施超負(fù)荷運(yùn)營而產(chǎn)生非線性加劇。而慢性和急性氣候?yàn)?zāi)害都反過來影響基礎(chǔ)設(shè)施。特定環(huán)境問題長期、反復(fù)發(fā)生會對基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)生慢性影響，例如每年夏季高溫導(dǎo)致電網(wǎng)運(yùn)行效率下降；較少發(fā)生的極端災(zāi)害則會造成急性影響，例如1%概率爆發(fā)的洪水導(dǎo)致城市整個電網(wǎng)關(guān)閉。更糟糕的是，氣候危害可能產(chǎn)生復(fù)合效應(yīng)，例如海平面上升和風(fēng)暴加劇共同加強(qiáng)風(fēng)暴潮，使更多設(shè)施受到波浪載荷溢出的損害。

不同類型的基礎(chǔ)設(shè)施面對不同類別的氣候?yàn)?zāi)害會體現(xiàn)獨(dú)特的弱點(diǎn)。幾乎沒有設(shè)施能完全不受影響。高溫會加劇停電，并使電網(wǎng)陷入級聯(lián)故障；飛機(jī)與機(jī)場的溫度超過閾值時，飛機(jī)也可能頻繁停飛?；A(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)及其組成方式多種多樣。不同設(shè)施面臨的最大威脅也會因其組件的技術(shù)規(guī)格，及其在氣候危害中的暴露程度而有很大差異。了解這些差異對設(shè)施規(guī)劃至關(guān)重要。下圖展示了2030年以前，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)可能導(dǎo)致的基礎(chǔ)設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)。

在四個主要基礎(chǔ)設(shè)施類別包括：交通、通信、能源、水利系統(tǒng)。四大類下，共有17種設(shè)施：機(jī)場、鐵路、公路、碼頭；設(shè)施、無線網(wǎng)絡(luò)、固定設(shè)施、數(shù)據(jù)中心；核電廠、風(fēng)力發(fā)電廠、光伏電廠、水電站、輸電線路、變電站；凈水設(shè)施、供水系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)。七種氣候危害：海平面上升和潮汐災(zāi)害、洪水、颶風(fēng)和臺風(fēng)、龍卷風(fēng)和其他陸地風(fēng)暴、干旱、高溫（包括空氣和水）、野火。

圖注：全球基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)面對不同氣候風(fēng)險(xiǎn)的脆弱性，藍(lán)色越深，風(fēng)險(xiǎn)程度越高。圖片橫軸為：基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)；縱軸為：氣候危害，項(xiàng)目前文已述。

A.海港面臨所有類型的沿海洪水風(fēng)險(xiǎn)。海平面的小幅上升可以適應(yīng)，強(qiáng)大的颶風(fēng)卻是重大風(fēng)險(xiǎn)。2005年，卡特里娜颶風(fēng)將新奧爾良港摧毀了約30%。

B.廢水處理廠往往毗鄰水體，易受海平面上升和颶風(fēng)風(fēng)暴潮影響。2012年，颶風(fēng)桑迪導(dǎo)致大量污水排放，污染了淡水系統(tǒng)。

C.許多鄰水機(jī)場受洪水和颶風(fēng)風(fēng)暴潮的威脅。全球100個最繁忙的機(jī)場中，有25個海拔不到10米，12個（包括上海、羅馬、舊金山和紐約）海拔不到5米。幾毫米降水引發(fā)的洪水就可以對它們造成破壞。

D.洪水會導(dǎo)致鐵路服務(wù)與信號中斷。尤其是信號中斷，會嚴(yán)重影響鐵路的可靠性。英國7%的信號設(shè)施被淹沒將擾亂40%的乘客旅程。洪水則會侵蝕軌道，導(dǎo)致重要路線移動。

E.很深的洪水或很強(qiáng)的水流才會對道路造成重大破壞，但5厘米積水就會使通行速度降低30%，0. 3米積水就能讓道路完全無法通過。道路封閉的復(fù)合效應(yīng)可以使城市的平均通行時間增加10-55%。

F.高速風(fēng)對手機(jī)信號塔形成威脅。2018年，颶風(fēng)瑪麗亞高達(dá)175英里/小時（約281km/h）的風(fēng)吹倒了波多黎各90 %以上的信號塔。低風(fēng)速的危害也相對緩和，颶風(fēng)桑迪風(fēng)速為80英里/小時（約129km/h），約25%的塔樓被吹倒。

G.風(fēng)力發(fā)電廠對干旱有很強(qiáng)抵抗力，熱電廠（美國超過99%的電廠）需要水冷卻，在干旱期間會面臨風(fēng)險(xiǎn)。

H.淡水及相關(guān)設(shè)施極易受到干旱的影響。開普敦在2018年差點(diǎn)耗盡了飲用水。

I.太陽能電池板可能因高溫而效率降低，氣溫每升高1°C效率損失約0.1-0.5%。

J.高溫對輸電和配電形成復(fù)合風(fēng)險(xiǎn)。溫度上升降低電網(wǎng)效率，同時增加空調(diào)使用和電網(wǎng)負(fù)載。

我們運(yùn)用氣候模型計(jì)算，分析現(xiàn)有關(guān)于氣候與基礎(chǔ)設(shè)施相互作用的研究，并向不同領(lǐng)域?qū)＜伊私獠煌A(chǔ)設(shè)施組件的特定技術(shù)限制（如：能源分配網(wǎng)絡(luò)在什么溫度下會失去效率？機(jī)場跑道上有水有多少毫米的積水會導(dǎo)致航班取消？無線塔在什么風(fēng)速下會被推倒？），評估了這些影響對基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)的影響。

1 電網(wǎng)：部件脆弱，容錯率低

電網(wǎng)對現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)至關(guān)重要。去年，全球消耗了超過2.5萬太瓦時（TWh）電力，其中近78%來自熱電廠（煤炭、石油、核能、天然氣），16%來自水力發(fā)電，6%來自太陽能光伏和風(fēng)力。電網(wǎng)將繼續(xù)增長，因?yàn)楝F(xiàn)代經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，而目前還有約11億人（世界人口的14%）還未通電，電氣化也讓許多行業(yè)開啟脫碳戰(zhàn)略。隨著新電網(wǎng)建造和現(xiàn)有電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施升級，了解氣候風(fēng)險(xiǎn)的程度、設(shè)置風(fēng)險(xiǎn)防范措施，將至關(guān)重要。

氣候相關(guān)災(zāi)害已經(jīng)對電網(wǎng)造成了明顯影響。澳大利亞2019年的熱浪導(dǎo)致墨爾本20萬用戶用電減載。在歐洲和美國，熱浪、野火風(fēng)險(xiǎn)，和冷卻水排放的法規(guī)擔(dān)憂，讓許多熱電廠和輸電系統(tǒng)不得不關(guān)閉或減少運(yùn)營。

急性事件（洪水、火災(zāi)、風(fēng)暴）和氣候條件的慢性變化（例如高溫）都會損壞電網(wǎng)。這些危害會直接導(dǎo)致設(shè)施大量損壞和嚴(yán)重的服務(wù)中斷。降水變化、海平面上升和風(fēng)暴潮，都可能淹沒發(fā)電設(shè)施和輸配電線路，造成重大風(fēng)險(xiǎn)。颶風(fēng)桑迪登陸時，有69座發(fā)電廠位于洪水泛濫地區(qū)；2011年颶風(fēng)艾琳造成的洪水威脅了44座發(fā)電廠。兩次颶風(fēng)中，8座核電站不得不關(guān)閉或減少運(yùn)轉(zhuǎn)。極端風(fēng)暴則會跟大風(fēng)、洪水相結(jié)合，對發(fā)電、輸電和配電設(shè)施造成威脅。2017年颶風(fēng)哈維帶來的大風(fēng)和洪水，損毀了超過6200個電線桿和850個輸電設(shè)備。

高溫對電網(wǎng)造成的壓力最大。這些壓力包括：降低發(fā)電效率、增加輸電和配電設(shè)施損耗、縮短變壓器等關(guān)鍵設(shè)備的使用壽命、增加峰值需求，以及迫使部分熱電廠關(guān)閉。日復(fù)一日，壓力帶來運(yùn)營成本上升、設(shè)施壽命縮短。極少數(shù)情況下，還會使電網(wǎng)不堪重負(fù)，導(dǎo)致減載和停電。高溫還會增加冷卻需求。冷卻不足加上原本的效率下降，導(dǎo)致峰值發(fā)電能力降低，輸配電網(wǎng)絡(luò)效率損失，線路和變壓器中給輸電的分配降低。尤其夏季，極端的高溫增加空調(diào)使用，導(dǎo)致峰值負(fù)荷增加。種種影響形成綜合效應(yīng)，會擠壓電網(wǎng)的計(jì)劃儲備量。當(dāng)儲備量下降到5%，供電系統(tǒng)危急，儲備量到0，就必須中斷服務(wù)或降低電壓，以甩掉負(fù)荷。

2018年，芬蘭國有企業(yè)富騰（Fortum Oyj）不得不在高溫時暫停電力生產(chǎn)。幾天后，瑞典能源公司（Vattenfall AB）出于同樣的原因關(guān)閉了斯堪的納維亞半島最大發(fā)電廠的一臺機(jī)組。此外，高溫也可能導(dǎo)致機(jī)械故障。配電變壓器可能停止工作，電線可能因氣溫而下垂、碰到樹，而后跳閘，增加火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。停電是在無法減載時采用的最終措施：如果一條線路發(fā)生故障，其負(fù)載必須轉(zhuǎn)移到另一條線路上。但如果其他線路也擁塞或離線（計(jì)劃維護(hù)或被樹壓塌）而不能承受負(fù)載，就會引起級聯(lián)線路故障，導(dǎo)致系統(tǒng)級斷電。

目前為止，極端高溫和其他氣候?yàn)?zāi)害相關(guān)的電網(wǎng)損失還不大。研究表明，非氣候原因造成的停電每年給美國帶來1040億至1640億美元的損失。完全停電是最嚴(yán)重的情況，會給公共事業(yè)、消費(fèi)者和企業(yè)造成巨大損失，但這種情況不太常見。熱浪造成的任何形式的停電都相對罕見，僅占美國記錄停電次數(shù)的2%左右（相當(dāng)于2000年至2020年每年一到兩次）。

然而，隨著溫度上升，電網(wǎng)中斷的次數(shù)和相關(guān)成本會隨之上升。隨著平均溫度上漲，極端高溫事件頻發(fā)，高溫持續(xù)時間延長，電網(wǎng)效率損失和損害嚴(yán)重程度都會增加。溫度場超出系統(tǒng)承受范圍，增加故障嚴(yán)重性，延長恢復(fù)時間、增加收入損失和維修成本。加利福尼亞州的第四次氣候變化評估指出：到2060年，洛杉磯縣每年的承受熱浪的概率為5%，這會使整體電網(wǎng)容量減少2%至20%。變電站過載將明顯增加，一些變電站會自動關(guān)閉，導(dǎo)致整個社區(qū)斷連，并使其他變電站大量減載。

有幾種應(yīng)對措施可以幫助提高能源系統(tǒng)的有效運(yùn)作的能力，其中一些還可以推動減排。比如：分布式發(fā)電系統(tǒng)可以減少消費(fèi)者對中央發(fā)電、輸電系統(tǒng)的依賴，而且往往使用低碳形式（如屋頂太陽能）。優(yōu)化現(xiàn)有系統(tǒng)也是適應(yīng)新氣候的關(guān)鍵，可以確保電網(wǎng)能夠在較高的溫度下，特別是在急性熱浪中有效運(yùn)行。減少電網(wǎng)對環(huán)境威脅的暴露也是一個關(guān)鍵，可以將發(fā)電和輸電設(shè)施建在不太容易受到火災(zāi)、洪水、風(fēng)暴影響的地區(qū)；投資能夠預(yù)防城市配電設(shè)施被淹沒的基礎(chǔ)設(shè)施，等。

2 交通：分布廣泛，小干擾造成大問題

公路、鐵路、機(jī)場、河流和港口連接全球經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)貿(mào)易和人員流動。2018 年，商業(yè)航班數(shù)量高達(dá)4500萬架次；有6400萬公里公路和100萬公里鐵路在運(yùn)行中；107億噸貨物通過港口運(yùn)輸。交通基礎(chǔ)設(shè)施覆蓋面廣、連接偏遠(yuǎn)地區(qū)，因此靈活性通常不足，難以規(guī)避氣候?yàn)?zāi)害。所以，交通基礎(chǔ)設(shè)施面臨重大風(fēng)險(xiǎn)。美國的13個主要機(jī)場都至少有一條跑道距離海岸線不足12英尺（約3.7米），易受海平面上升影響。降水增加、洪水泛濫，以及北極永久凍土融化都可能損害運(yùn)輸系統(tǒng)的地基結(jié)構(gòu)。極端大風(fēng)會影響橋梁穩(wěn)定性、損壞標(biāo)牌、增加建筑碎片。

發(fā)達(dá)國家的部分交通基礎(chǔ)設(shè)施，如道路、橋梁和港口，通常很堅(jiān)固，足以抵抗除極端情況以外的重大物理損壞。然而，大多數(shù)交通基礎(chǔ)設(shè)施對超出其設(shè)計(jì)閾值的損壞高度敏感。溫度超過39攝氏度，城際列車軌道就不再安全；一個地鐵站被洪水淹沒即可導(dǎo)致整個地下系統(tǒng)關(guān)閉；極端熱浪會使飛機(jī)停飛。洪水會破壞鐵路和鐵路通信——亞利桑那州1997年的洪水導(dǎo)致美國鐵路公司（Amtrak）一列客運(yùn)列車脫軌，造成183人受傷。道路和橋梁同樣會受水位的威脅。研究表明，英國部分公路橋梁可能會因河水流量增長而發(fā)生故障，危機(jī)每2.6年發(fā)生一次。

由于交通網(wǎng)絡(luò)相互關(guān)聯(lián)，其中任意部分故障都有可能波及到整個網(wǎng)絡(luò)。一條路被淹，車輛會轉(zhuǎn)向其他路線，增加交通堵塞。輕度、中度洪水也會導(dǎo)致嚴(yán)重的道路擁堵，使城市出行時間延長30%。7%的英國信號設(shè)施被淹沒，就會擾亂46%的乘客旅行。

可能緩解此類威脅的措施包括：致密化——減少家庭居住和工作場所的分散程度，降低交通基礎(chǔ)設(shè)施需求以及維護(hù)成本；增加對交通基礎(chǔ)設(shè)施潛在故障的檢測——用最新的技術(shù)，比如檢測鐵路軌道網(wǎng)絡(luò)裂隙，探測橋梁需要加固的位置并提供預(yù)警等，以便于運(yùn)營商預(yù)防設(shè)施故障造成重大影響；合理利用自然資源也可以用最少的投資和極低的運(yùn)營成本，為交通系統(tǒng)提供顯著收益，例如適當(dāng)規(guī)劃交通基礎(chǔ)設(shè)施來保護(hù)濕地或紅樹林。

3 水利系統(tǒng)：設(shè)施老舊，分布不均

許多地區(qū)的水利基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)老化，尤其是發(fā)達(dá)國家。美國約三分之二的市政基礎(chǔ)設(shè)施已有30多年歷史，而英國80萬公里長的下水道和水管，平均年齡為70年。歐洲700萬公里管道中，部分已有100多年歷史。雖然新建工程中已經(jīng)很少，但許多原有管道同時輸送雨水、生活污水和工業(yè)廢水。雨水激增時，合流制的下水系統(tǒng)就會溢流。許多水利系統(tǒng)已經(jīng)因社會發(fā)展而負(fù)荷過重，這進(jìn)一步降低了它們應(yīng)對氣候危害的耐力。與正規(guī)衛(wèi)生系統(tǒng)相比，非正規(guī)衛(wèi)生系統(tǒng)更容易受氣候風(fēng)險(xiǎn)影響。非正規(guī)衛(wèi)生系統(tǒng)損壞極有可能造成廢水和飲用水交叉污染。

（一）供水系統(tǒng)

水利基礎(chǔ)設(shè)施能在特定的氣候條件下提供足夠用水，但現(xiàn)在，氣候條件已經(jīng)改變。就供水系統(tǒng)而言，世界許多地區(qū)干旱頻率增加，將使供水系統(tǒng)不堪重負(fù)。隨著基礎(chǔ)設(shè)施退化、用戶增長超過原始設(shè)計(jì)預(yù)期，供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)冗余被耗盡，進(jìn)一步加劇供水不足。一些發(fā)達(dá)國家試圖降低水庫蒸發(fā)量，例如，2011-2017年，加利福尼亞在洛杉磯放置“遮陽球”。然而，制造“遮陽球”使用的水要比最終節(jié)省的多。因此，這個方案僅僅轉(zhuǎn)移了耗水量。硬性限制用水量或提高水費(fèi)等措施可以減少生活和工業(yè)用水量，但這些方案經(jīng)常受到抵制，并可能產(chǎn)生更廣泛的經(jīng)濟(jì)影響。

供水系統(tǒng)也可能因颶風(fēng)和洪水等急性沖擊而長期斷供。2005年卡特里娜颶風(fēng)過后兩周內(nèi)，70%受影響的飲用水設(shè)施仍處于離線狀態(tài)。洪水也可能導(dǎo)致恢復(fù)期延長。2007年，英國經(jīng)歷了1776年以來5、6月最大降雨量。洪水淹沒了污水處理廠，使某些地區(qū)17天沒有潔凈水供應(yīng)。大型水利建筑受破壞則會給周邊地區(qū)帶來毀滅性威脅。2019年，英國德比郡一座大壩部分倒塌，危及1400人的生命。水源污染和暴雨徑流造成的沉積物含量上升會增加凈水廠成本。供水系統(tǒng)損壞在飲用水污染頻發(fā)的發(fā)展中國家影響更為嚴(yán)重，洪水過后往往出現(xiàn)霍亂和大腸桿菌引發(fā)的腹瀉。私人水源確實(shí)更安全，但是價(jià)格也是現(xiàn)有系統(tǒng)的10到100倍。家用或超本地化的水處理和系統(tǒng)可以降低成本，但可靠性更弱，也需要用戶和供應(yīng)商持續(xù)投資、維護(hù)。從偏遠(yuǎn)水源采水則會造成更廣泛社會影響，例如加劇不平等。

（二）廢水系統(tǒng)

廢水系統(tǒng)也會受干旱影響，只是程度較小。下水道因水流量不足導(dǎo)致堵塞，會無法處理人體排泄物。堵塞還可能導(dǎo)致城市污水系統(tǒng)爆裂。2018年開普敦干旱時，9家廢水廠的廢水處理量下降了17%至52%。

廢水系統(tǒng)面臨的最大威脅是洪水。颶風(fēng)桑迪登陸時，大量降水和風(fēng)暴潮使廢水系統(tǒng)不堪重負(fù)，超過100億加侖（約3785萬噸）污水被排放到紐約和新澤西州的河口、海灣和海岸線中。污水會導(dǎo)致疾病擴(kuò)散，傷害野生動植物。廢水系統(tǒng)的慢性壓力也導(dǎo)致了類似的廢水溢出。2018年，弗吉尼亞州里士滿市的降雨量比平均水平高出50%以上，導(dǎo)致15500立方米未經(jīng)處理的污水泄漏到詹姆斯河中。環(huán)境保護(hù)機(jī)構(gòu)記錄，2004年，有180萬至350萬美國人因在受污染的沿海水域里游泳而患上介水傳染病。

可能的應(yīng)對方案包括：建設(shè)分離的污水、雨水系統(tǒng)；管道延長和擴(kuò)大整體系統(tǒng)容量；利用自然資源（如通過可滲透土壤將水引入地下，或通過河流系統(tǒng)將多余的水分散到多個方向）。

4 電信：指數(shù)增長，不確定性高

全球經(jīng)濟(jì)越來越依賴電信基礎(chǔ)設(shè)施。數(shù)字通信連接系統(tǒng)的需求以指數(shù)方式增長，增加了其對氣候干擾的脆弱性。1995年，全世界上網(wǎng)人數(shù)不及人口的1%，到2019年，超過一半的人口可以上網(wǎng)。公共安全網(wǎng)絡(luò)依賴有效的信息和通信技術(shù)（ICT）基礎(chǔ)設(shè)施，特別是無線網(wǎng)絡(luò)。

2025年，ICT將進(jìn)一步在歐洲推動10%的GDP增長，物理基礎(chǔ)設(shè)施的恢復(fù)能力愈發(fā)重要。過去五年中，數(shù)據(jù)中心服務(wù)中斷的平均損失上升至每分鐘9000美元。數(shù)據(jù)中心故障還會帶來全球性的連鎖反應(yīng)。過去三年中，短暫的數(shù)據(jù)中心故障已經(jīng)使7.5萬人無法出行，美國的主要新聞網(wǎng)站關(guān)閉，銀行系統(tǒng)數(shù)小時無法訪問。

全球氣候變化給電信帶來的風(fēng)險(xiǎn)都是非常嚴(yán)重的。大風(fēng)能吹翻，樹木會壓塌手機(jī)信號塔和電線桿、電話線和基站，使微波接收器錯位。架空電纜比地埋電纜面臨更大的威脅，電線桿故障、墜落物（如樹木）以及極端風(fēng)速，都能造成損害。洪水和颶風(fēng)構(gòu)成的威脅最大。2015-2016年，英國的洪水淹沒了許多關(guān)鍵的電信設(shè)施，切斷了數(shù)千個家庭，企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)，警察等關(guān)鍵公共服務(wù)斷線。颶風(fēng)伊爾瑪和瑪麗亞破壞了加勒比地區(qū)包括波多黎各、圣馬丁、多米尼克、安提瓜和巴布達(dá)內(nèi)超過90%的通信基礎(chǔ)設(shè)施。電信系統(tǒng)在災(zāi)難恢復(fù)時期也至關(guān)緊要，通信中斷會妨礙救災(zāi)和基礎(chǔ)設(shè)施維修工作的協(xié)調(diào)。在災(zāi)害中幸存的系統(tǒng)也可能出現(xiàn)擁塞，進(jìn)而發(fā)生故障。

一些慢性影響也會波及電信系統(tǒng)。數(shù)據(jù)中心的冷卻成本占其總能耗的40%，高溫會增加這一成本。10千兆赫以上，信號會受到雨水影響。

電信業(yè)與其他系統(tǒng)的相互依賴增加了氣候風(fēng)險(xiǎn)。通信越來越依賴電力，容易受到停電影響。大多數(shù)手機(jī)信號塔的備用電池只能維持八小時。冷卻需要水，谷歌、微軟和蘋果都投資了自己的水處理廠，以確保供應(yīng)。許多用于緩解氣候變化的影響的措施也依賴數(shù)字技術(shù)，例如居家辦公（僅在英國就有450萬人居家辦公），智能能源網(wǎng)（包括存儲）以及交通系統(tǒng)的高級分析。

電信行業(yè)也有一些獨(dú)特的特征，可以隨著時間的推移降低風(fēng)險(xiǎn)，并支持快速適應(yīng)新氣候。電信設(shè)施的一般設(shè)計(jì)壽命比其他基礎(chǔ)設(shè)施更短（數(shù)據(jù)中心大約為25年），設(shè)施中的設(shè)備設(shè)計(jì)壽命可能更短（約每2到5年更換一次），這使得更快更換強(qiáng)恢復(fù)力設(shè)備成為可能。由于某些領(lǐng)域（如GSM）的激烈競爭，電信行業(yè)可能比其他物理系統(tǒng)更快引入冗余。通過增加系統(tǒng)可暴露的氣候危害類型范圍，電信系統(tǒng)有更多機(jī)會適應(yīng)氣候風(fēng)險(xiǎn)。我們現(xiàn)在還不能充分理解所有系統(tǒng)的相互依賴關(guān)系，而快速發(fā)展可能會引入意想不到的脆弱。例如，與建造大壩所需的混凝土相比，許多專用電信設(shè)備更容易受到供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)影響。

電信系統(tǒng)面對的真正威脅可能是不確定性。與其他領(lǐng)域相比，氣候風(fēng)險(xiǎn)的整體影響，和系統(tǒng)故障的具體后果，都十分模糊?，F(xiàn)有的許多設(shè)施都較新，系統(tǒng)復(fù)雜性又在不斷提高，越來越多的關(guān)鍵系統(tǒng)在數(shù)字化。這使得后果有可能嚴(yán)重而難以預(yù)測。

5 應(yīng)對措施：增加投入，提升透明度

未來50年，全球基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展情況，可能是決定氣候變化對人類文明影響的主要因素?；A(chǔ)設(shè)施的建設(shè)與維護(hù)上，人類需要在更有價(jià)值的方向投入更多資金。如果基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)、建造和維護(hù)不考慮氣候變化的影響，不僅會提升運(yùn)營商的成本，還會使整個社會在面對危險(xiǎn)時毫無防備。優(yōu)化現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施可以降低氣候造成的損耗和相關(guān)成本，并避免重大連鎖社會反應(yīng)，為投資帶來豐厚的回報(bào)。

基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域?qū)⑹桩?dāng)其沖地承擔(dān)氣候變化適應(yīng)成本，預(yù)計(jì)要占到全球氣候變化適應(yīng)總支出的60%至80%。到2050年，這類支出平均每年可達(dá)到1500億至4500億美元。優(yōu)化現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的成本與基礎(chǔ)設(shè)施投資規(guī)模相比非常小，只需要每年基礎(chǔ)設(shè)施總支出的1%至2%，不同形類設(shè)施之間，也可能因技術(shù)、位置、使用年限、停機(jī)時間和其他因素，而存在優(yōu)化成本的顯著差異。

優(yōu)化的回報(bào)也并不都相等。表現(xiàn)最好的基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)化可能帶來五到十倍的回報(bào)。經(jīng)濟(jì)回報(bào)最大的措施選擇，應(yīng)當(dāng)是最具戰(zhàn)略意義的（例如調(diào)整基礎(chǔ)設(shè)施位置和標(biāo)準(zhǔn)，而非簡單強(qiáng)化現(xiàn)有設(shè)施），針對最有價(jià)值設(shè)施的，和同時有正面溢出效應(yīng)的（例如電網(wǎng)效率改進(jìn)，可以降低用電成本）。

優(yōu)化過程要合理分擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)和回報(bào)，這可能需要在企業(yè)合作與公私合營方面做出重大改變?；A(chǔ)設(shè)施優(yōu)化主要影響公共服務(wù)，私人運(yùn)營商需要找到分享利益、分擔(dān)成本的模式?；A(chǔ)設(shè)施密度越來越高，運(yùn)營商可以通過合資實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)營。同樣，不作為會嚴(yán)重?fù)p害其他利益相關(guān)者的努力，因此在考慮合作關(guān)系時，各方需要采取更廣泛的概念定義價(jià)值，并用更概率性的方式進(jìn)行價(jià)值衡量。這些價(jià)值可能包括社會連鎖效應(yīng)，和商譽(yù)等商業(yè)因素。

措施應(yīng)針對具體危害和基礎(chǔ)設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行調(diào)整。一些適應(yīng)措如下：

（1）通過增加透明度來減少風(fēng)險(xiǎn)暴露

減少基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和運(yùn)營商在高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)的運(yùn)營；阻止加劇氣候影響的設(shè)施（如大面積的非滲透硬地面）。制定土地使用政策，減少易受影響地區(qū)的建設(shè)，利用濕地和紅樹林等自然資源。提高風(fēng)險(xiǎn)透明度，包括公開報(bào)告、資產(chǎn)評估、投資決策等方式。開發(fā)預(yù)警系統(tǒng)、疏散制度，增強(qiáng)公民參與和避險(xiǎn)教育。將氣候變化納入基礎(chǔ)設(shè)施的所有業(yè)務(wù)評估項(xiàng)目。

（2）加快韌性資產(chǎn)投資

分散能源網(wǎng)；提高電力、交通和電信系統(tǒng)的效率，為公共設(shè)施提供空間并設(shè)計(jì)多功能設(shè)施。應(yīng)用現(xiàn)有最佳施工技術(shù)。投資彈性基礎(chǔ)設(shè)施（如建設(shè)有引水能力的公園）。建設(shè)能最大限度提高能源、水和其他系統(tǒng)效率的設(shè)施（例如可以在電網(wǎng)停電期間運(yùn)行建筑）。利用新技術(shù)提高基礎(chǔ)設(shè)施的彈性（能電網(wǎng)、嵌入式傳感器層）。審查設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范是否考慮到當(dāng)前和未來的風(fēng)險(xiǎn)。模塊化設(shè)計(jì)，以便快速更換損壞的組件。將彈性納入采購標(biāo)準(zhǔn)，確保一些設(shè)施終身可用。

（3）調(diào)動資本，進(jìn)行適應(yīng)性建設(shè)

創(chuàng)建新運(yùn)營模式，讓基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營商能夠?yàn)檫m應(yīng)措施籌集資金；允許運(yùn)營商將部分風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移給包括政府在內(nèi)的第三方。允許適應(yīng)性投資從土地增值中獲得資金。建立地方投資、收益共享的適應(yīng)措施的基礎(chǔ)設(shè)施基金。延長受監(jiān)管實(shí)體的政府資助期限。撤回對已面臨氣候風(fēng)險(xiǎn)的、可能加強(qiáng)氣候風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)施的投資，并將資金用于適應(yīng)性基礎(chǔ)設(shè)施。

*文章原刊于Mckinsey Global Institute，由歐亞系統(tǒng)科學(xué)研究會組織編譯，有所刪編。

原文標(biāo)題《決定未來50年中美命運(yùn)的關(guān)鍵要塞：全球基礎(chǔ)設(shè)施》，文章來自公眾號“歐亞系統(tǒng)科學(xué)研究會”

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來自：老王abcd > 《國際政治》

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