Integrare l'adattamento nella progettazione della metropolitana di Copenaghen

Sia la parte sotterranea della metropolitana di Copenaghen che la parte fuori terra pongono sfide legate ai cambiamenti climatici. In particolare, forti piogge, mareggiate (che possono essere intensificate dall'innalzamento del livello del mare) e tempeste possono avere un impatto sulle infrastrutture, compromettendo il funzionamento della metropolitana e la sicurezza dei passeggeri. Le proiezioni sull'innalzamento del livello del mare e il verificarsi di eventi meteorologici estremi sono cambiate significativamente negli ultimi anni. Si prevede che i cambiamenti climatici aumenteranno il rischio di nubifragi e tempeste più di quanto ipotizzato in precedenza, modificando così le condizioni di progettazione per un elevato livello di sicurezza per la metropolitana. Pertanto, sono stati gradualmente adottati requisiti più elevati per garantire l'impermeabilizzazione climatica della metropolitana di Copenaghen.

Secondo il rapporto 2014 del Danish Meteorological Institute (DMI) sul clima futuro in Danimarca, che delinea l'evoluzione del clima danese fino all'anno 2100, il paese sperimenterà l'innalzamento del livello del mare e eventi meteorologici estremi più frequenti e più gravi. I risultati di questo rapporto si basano sugli scenari IPCC AR5. Le simulazioni climatiche e le incertezze associate sono migliorate dalle proiezioni calcolate da un insieme di modelli climatici CMIP5 (Coupled Model Intercomparison Project Phase 5). Secondo il rapporto, il livello del mare intorno alla Danimarca sarà più alto di 0,1-0,6 milioni per lo scenario più ottimistico (RCP2.6), di 0,2-0,7 milioni per uno scenario intermedio RCP4.5 e di 0,3-0,9 milioni per lo scenario più pessimistico (RCP8.5). Queste cifre si riferiscono alla fine del secolo (2081-2100) rispetto al periodo di riferimento 1986-2005. L'innalzamento del livello del mare, insieme al cambiamento dei modelli di vento, probabilmente porterà ad un aumento delle altezze delle mareggiate.

Oltre all'innalzamento del livello del mare, si prevede che gli eventi meteorologici estremi (tempeste e nubifragi) si verificheranno più spesso e saranno più gravi a causa dei cambiamenti climatici, aggravando così il rischio di inondazioni per la metropolitana di Copenaghen. Questi eventi che hanno un impatto locale sono difficili da proiettare, in quanto possono variare notevolmente entro una breve distanza.

Le misure progettate e attuate mirano a migliorare la protezione del sistema metropolitano di Copenaghen contro i rischi legati ai cambiamenti climatici, principalmente le inondazioni dovute a forti eventi piovosi e tempeste. Le misure sono intese a proteggere le infrastrutture e il funzionamento della metropolitana, nonché la sicurezza dei passeggeri.

La strategia di adattamento ai cambiamenti climatici di Metroselskabet sostiene l'integrazione dell'adattamento ai cambiamenti climatici all'inizio della fase di pianificazione e dimensionamento delle linee metropolitane, in modo che in seguito siano necessari solo piccoli adeguamenti in corso.

Per migliorare la protezione del sistema metropolitano di Copenaghen contro le inondazioni, il livello dell'acqua più alto previsto a causa delle forti piogge e delle mareggiate è stato stimato separatamente per ciascuna stazione. Ciò ha permesso di identificare il livello esatto di elevazione per ogni ingresso, scale, ventilazione del tunnel, rampa, sala tecnica, albero, ascensore e centro di controllo e manutenzione. Oltre al binario, le aree e gli impianti sopra menzionati sono i più vulnerabili e in caso di guasto possono influire sul funzionamento della metropolitana e sulla sua sicurezza.

Per identificare il livello più alto dell'acqua in ogni stazione causato da eventi di nubifragio, è stato preso in considerazione un evento di alluvione di 1:2.000 anni, un evento che ha il 5% di possibilità di accadere nella vita della metropolitana (100 anni). Finora, il lavoro di adeguamento climatico di Metroselskabet si è concentrato sulle linee M1 e M2. Come conseguenza dei cambiamenti climatici, il livello di sicurezza su queste linee non corrisponde più al livello originale progettato. Queste linee sono ora completamente protette contro le inondazioni causate da nubifragi. Per i tratti della metropolitana di nuova costruzione (M3 City Ring, M4 Nordhavn) e i tratti della metropolitana in costruzione (M4 Sydhavn) sono state prese in considerazione le proiezioni climatiche aggiornate dell'occorrenza futura e dell'intensità degli eventi di nubifragio e tempesta. Sulla base di queste ipotesi, si è scoperto che le stazioni della metropolitana dovrebbero essere posizionate a diversi livelli, tra i tre e i cinque metri, al fine di salvaguardare gli impianti fissi da un evento alluvionale di 10.000 anni.

Oltre all'aumento dei livelli di elevazione degli elementi critici della metropolitana, sono state individuate e integrate nella progettazione della metropolitana un'ampia gamma di misure per migliorarne la resilienza alle inondazioni, tra cui:

• L'area intorno agli ingressi delle stazioni della metropolitana è progettata per garantire il deflusso dell'acqua piovana lontano dalle aperture. Inoltre, in alcune stazioni della metropolitana, è stato incorporato un gradino, che richiede un gradino prima di scendere alla stazione.
• Dove la metropolitana corre dalle sezioni sopra il terreno verso il basso nei tunnel è stata stabilita una forte griglia di drenaggio attraverso i binari dove l'acqua piovana si accumula e viene pompata in modo che non entri nei tunnel.
• Nel sistema della metropolitana fuori terra, gli scarichi sono installati lungo i binari che conducono l'acqua nel sistema fognario locale.
• Tutte le stazioni sotterranee hanno capacità di pompaggio, quindi nel caso in cui il tunnel sia allagato, l'acqua verrà automaticamente pompata via.
• Le porte di inondazione sono stabilite in alcune stazioni della metropolitana in cui il sistema della metropolitana è direttamente collegato ad altre infrastrutture, per proteggere la metropolitana dalle inondazioni da altre parti del sistema ferroviario del trasporto pubblico.
• Le stazioni della metropolitana sono protette contro il riflusso dal sistema fognario della città.
• Le installazioni di porte esterne impermeabili nelle sale tecniche in diverse stazioni e nelle installazioni elettriche e meccaniche le hanno rese impermeabili.
• Le sale tecniche sono installate con una soglia rialzata di 0,3 m.
• Le pareti del Gabion sono state costruite lungo alcune sezioni della metropolitana fuori terra esposte, come ad esempio sull'Eastern Amager. Un muro di gabbione è un muro fatto di una gabbia piena di rocce; una tecnica utilizzata nelle difese costiere e nei frangiflutti. Sono elementi strutturali utilizzati nei tratti fuori terra, che tuttavia non sono abbastanza soli da proteggere dalle inondazioni.
• Pareti impermeabili (combinazione di pareti di cemento e gabbione) alte fino a 2,3 m sono state installate nelle linee M1 e M2 che forniscono protezione contro le onde del mare lungo le sezioni della metropolitana fuori terra esposte. Nelle linee nuove e pianificate l'altezza delle pareti potrebbe essere più elevata, riflettendo i requisiti considerati più elevati di prova del clima.

La protezione da nubifragi e tempeste è stata assicurata anche durante il periodo di costruzione, per salvaguardare lavoratori e macchinari

Nonostante l'adeguamento climatico, la progettazione di linee metropolitane esistenti e pianificate potrebbe non essere sufficiente per la piena protezione contro eventi estremi, l'innalzamento del livello del mare e le mareggiate in futuro, considerando la natura in evoluzione dei cambiamenti climatici e le relative proiezioni. Le analisi preliminari effettuate da Metroselskabet mostrano che la piena protezione di una metropolitana in funzione comporta costi elevati. Metroselskabet ha valutato che la protezione esterna dell'intera regione della capitale, Greater Copenhagen, è più appropriata in termini socioeconomici rispetto alla protezione delle sole installazioni metropolitane. Il livello delle misure necessarie per proteggere la metropolitana dipende fortemente da come si decide di proteggere la Grande Copenaghen in generale. Il Comune di Copenaghen sta lavorando alla progressiva protezione degli elementi urbani che richiederanno decenni.

Il principale stakeholder istituzionale coinvolto nella costruzione, gestione e climatizzazione della metropolitana di Copenaghen è Metroselskabet, una società finanziata dalla città di Copenaghen (50%), dal governo danese (41,7%) e dalla città di Frederiksberg (8,3%). La preparazione del progetto dell'anello urbano ha comportato una consultazione pubblica, basata sulla valutazione dell'impatto ambientale del progetto, condotta nel 2008; 200 cittadini hanno espresso preoccupazione per il progetto. L'approvazione del progetto definitivo è stata fatta dalle due città interessate nel gennaio 2009 e dal ministero dei Trasporti nel marzo 2009. Il progetto è stato completato e messo in funzione nel 2019.

Il consorzio CASJV (Cowi, Arup e Systra), responsabile della progettazione del City Ring (M3), ha utilizzato un modello aggiornato per prendere in considerazione eventi di alluvione estremi dovuti a forti piogge (come quello verificatosi nel 2016) e adattare di conseguenza il design della metropolitana ai risultati del modello. A prova di clima della linea M4 e delle sue estensioni (Norhavn e Sydhavn) ha incorporato raccomandazioni su misure di adattamento aggiuntive a quelle già pianificate, che sono state elaborate dalla società di consulenza Rambøll.

I principali fattori di successo includono: i) l'adozione di un approccio integrato, comprese le questioni relative alle inondazioni nell'ambito dell'intero concetto di progettazione della metropolitana sin dalla fase di fattibilità; ii) nel caso dell'anello urbano, sulla base dell'esperienza acquisita durante la progettazione e la gestione delle precedenti linee metropolitane (M1 e M2), aperte rispettivamente nel 2002 e nel 2007; iii) coerenza con il piano di adattamento ai cambiamenti climatici di tutta la città.

Il principale fattore limitante è legato ai requisiti tecnici e operativi originariamente stabiliti per il sistema metropolitano, che sono fissati principalmente per garantire servizi di trasporto pubblico ottimali in condizioni economiche sostenibili. Tali requisiti riguardano le posizioni delle stazioni, il posizionamento di componenti tecnici, il layout delle stazioni della metropolitana, il routing delle linee della metropolitana e altri. In alcuni casi hanno reso più difficile l'integrazione delle misure di adattamento.

L'attuazione di misure a prova di clima nel sistema metropolitano di Copenaghen è stata finanziata da Metroselskabet. Il finanziamento delle soluzioni di adattamento ai cambiamenti climatici è stato incluso sia nei bilanci di costruzione che in quelli operativi. Il costo totale dell'anello cittadino è stato di 22,4 miliardi di DK, pari a circa 3 miliardi di EUR, superando leggermente il costo iniziale previsto di 21,3 miliardi di DKK. Il costo delle misure di protezione del clima è incluso in questo importo e non sono disponibili informazioni separate.

Il principale vantaggio delle misure a prova di clima è la prevenzione dei danni alle infrastrutture e alle attrezzature della metropolitana, dei guasti operativi e delle relative perdite finanziarie associate agli eventi indotti dai cambiamenti climatici, in particolare le inondazioni.

La costruzione della linea metropolitana M3 City Ring si basa su una legge approvata dal parlamento nazionale nel giugno 2007. La descrizione del progetto che è servita da base per tale atto è fornita nella relazione sulla City Circle Line, preparata nel 2005. I requisiti di adattamento ai cambiamenti climatici sono stati integrati nella proposta di progetto.

L'integrazione degli aspetti legati al cambiamento climatico nella progettazione della metropolitana è un processo di adattamento continuo, che è in corso da quando è stata progettata e costruita la prima linea della metropolitana (2002) e continua fino ad ora. Nel 2010 sono iniziati i lavori preliminari di costruzione della nuova linea metropolitana della città (M3). Questa linea è stata inaugurata nel 2019, dotata di un livello di protezione più elevato contro i rischi climatici attuali e futuri. I lavori di costruzione proseguono con le estensioni della linea M4: i) (Nordhavn) con due nuove stazioni aperte nel 2020 (Nordhavn e Orientkaj) e ii) Sydhavn che dovrebbe entrare in funzione nel 2024. A causa della posizione di queste sezioni vicino al mare, incorporare gli aspetti del cambiamento climatico nella loro progettazione è particolarmente importante.

La durata di progettazione del sistema metropolitano è di circa 100 anni, ma può essere ancora più lunga in base all'esperienza di altre città in tutto il mondo. Se ben mantenuto, il ciclo di vita delle misure di adattamento strutturale dovrebbe coprire l'intero sistema metropolitano.

Cecilie Elisa Juul Martiny
Architectural Engineer
Metroselskabet I/S
Metrovej 5
DK-2300 København S, Denmark
E-mail: cema@m.dk 

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