Eksploatacja i budowa infrastruktury kolejowej odpornej na zmianę klimatu

Transport kolejowy jest energooszczędnym środkiem transportu o stosunkowo niewielkim wpływie na środowisko, a w szczególności o niższej emisji gazów cieplarnianych. To ostatnie sprawia, że jest to kluczowy wkład we wdrażanie długoterminowej, neutralnej pod względem emisji dwutlenku węgla strategii transportowej w Europie. Potencjał ten można jednak wykorzystać tylko wtedy, gdy koleje będą przystosowane do wytrzymywania skutków związanych ze zmianą klimatu.

Jedną z najpoważniejszych luk w systemie transportu kolejowego jest niska elastyczność zarówno infrastruktury, jak i operacji w przypadku zakłóceń. System transportu kolejowego zależy również od innych rodzajów infrastruktury. Na przykład zakłócenia w zasilaniu spowodowane ekstremalnymi zjawiskami pogodowymi mają bezpośredni wpływ na funkcjonalność systemu transportu kolejowego. Ze względu na długi okres eksploatacji infrastruktury kolejowej, która ma działać z pełną zdolnością przepustową przez ponad 50 lat (a nawet dłużej w przypadku niektórych instalacji), należy włączyć aspekty zmiany klimatu do długoterminowego procesu planowania, projektowania i zarządzania koleją. Ponadto wiele linii kolejowych zostało zaprojektowanych i zbudowanych w przeszłości w odniesieniu do historycznych warunków klimatycznych, które mogą różnić się od obecnych i przyszłych warunków ze względu na zmianę klimatu. Wizja raportu Rail Adapt Report (UIC, 2017 r.) uwzględnia proces adaptacji kolei jako część dotychczasowego scenariusza rozwoju. W związku z tym koszt dostosowania ma jedynie marginalny wpływ na wyniki finansowe przedsiębiorstwa kolejowego. Ryzyko zmiany klimatu dla branży kolejowej zostało dokładnie opisane w projekcie ARISCC (Adaptacja infrastruktury kolejowej do zmian klimatu), realizowanym przez konsorcjum kierowane przez UIC (Międzynarodowy Związek Kolei). Wyniki ARISCC obejmują mapy zagrożeń naturalnych oraz wytyczne dotyczące zintegrowanego zarządzania zagrożeniami naturalnymi na kolei.

W nowszym przeglądzie (Haghighi i in., 2025 r.) potwierdzono, że zagrożenia klimatyczne mogą powodować szeroki zakres skutków dla kolei. Można je podzielić na dwa główne rodzaje: skutki fizyczne i operacyjne. Skutki fizyczne wiążą się z bezpośrednimi szkodami w infrastrukturze kolejowej. Mogą one mieć charakter strukturalny (np. uszkodzenia szyn i podkładów), geotechniczny (np. uszkodzenia materiałów balastowych i zboczy) oraz hydrologiczny (awaria systemów odwadniających, zalanie). Skutki operacyjne obejmują zakłócenia i opóźnienia w świadczeniu usług. Obszerna literatura sugeruje, że wpływ zagrożeń klimatycznych na infrastrukturę kolejową i eksploatację kolei rośnie z powodu zmiany klimatu.

To samo badanie wykazało, że zarówno ekstremalne zdarzenia pogodowe (silne opady deszczu, ekstremalne wiatry, powodzie i burze), jak i powolne procesy (wyższe średnie temperatury) należą do najczęściej badanych zagrożeń klimatycznych. Najbardziej zgłaszane skutki dla kolei to stres termiczny, wyboczenie kolei, zalane tory, osuwiska na nasypach, zakłócenia w świadczeniu usług i zwiększone wymagania w zakresie konserwacji.

Podejścia dostosowawcze mogą mieć na celu zwiększenie odporności infrastruktury kolejowej poprzez zmniejszenie podatności aktywów na zagrożenia, a tym samym umożliwienie funkcjonowania również w niekorzystnych warunkach. Może to oznaczać na przykład podniesienie systemów elektrycznych powyżej przewidywanych poziomów powodzi. Adaptacja może również mieć na celu zapewnienie redundancji w systemie, aby umożliwić ciągłość działania w przypadku wystąpienia awarii systemu. Obejmuje tworzenie dodatkowych lub alternatywnych usług. Ponadto dostosowanie może obejmować środki umożliwiające szybką odbudowę w celu szybkiego przywrócenia infrastruktury i usług (Palin i in., 2021 r.).

Wybór środka w zakresie przystosowania się do zmiany klimatu zależy od kontekstu lokalnego, narażenia na szczególne zagrożenia, obecności innych rodzajów ryzyka niezwiązanych z klimatem, pożądanych wydatków i wartości docelowych w zakresie przystosowania się do zmiany klimatu oraz okresu eksploatacji infrastruktury.

Wzrost temperatury może powodować wyboczenie kolei, zwiększone ryzyko pożarów roślinności, rosnącą potrzebę zainstalowania systemów chłodzenia i innych systemów zapewniających komfort pasażerom. Odpowiednie reakcje adaptacyjne powinny łączyć rozwiązania techniczne (np. zwiększoną odporność termiczną przełączników i systemu bezpieczeństwa) z rozwiązaniami opartymi na zasobach przyrody (np. sadzenie roślin w celu ochrony torów przed bezpośrednim promieniowaniem słonecznym).  

Ulewne deszcze, burze i wiatry mogą zmniejszać stabilność gleby, powodować osuwiska, upadki skał lub lawiny, wpływając głównie na obszary górskie. Należy wdrożyć strukturalne środki ochronne, takie jak wały i nasypy. Środki te mogą przynieść wiele korzyści, ponieważ mogą chronić również osiedla lub inną infrastrukturę, taką jak drogi lub sieci dostaw energii. Aby poprawić odporność masztów sieci trakcyjnej na wiatr, dostosowanie może obejmować utrzymywanie obszarów w pobliżu torów i sieci trakcyjnych wolnych od niebezpiecznych obiektów. Rozwiązania oparte na przyrodzie mogą obejmować sadzenie roślinności w celu ograniczenia erozji gleby i wzmocnienia zboczy.

Roślinność jest często wykorzystywana jako strefa buforowa hałasu i zanieczyszczeń wzdłuż torów kolejowych, a także w celu ochrony torów przed bezpośrednim narażeniem na słońce. Zielone korytarze kolejowe można tworzyć wzdłuż torów kolejowych, aby sprzyjać przemieszczaniu się gatunków dzikiej fauny i flory. Aby uniknąć awarii eksploatacyjnych spowodowanych przez drzewa powalone na tory lub pożary, należy starannie zaplanować sadzenie i konserwację roślinności. Musi uwzględniać lokalne warunki klimatyczne i prognozy dotyczące zmiany klimatu. Na przykład stosowanie roślin o stosunkowo wysokiej wilgotności i niskim poziomie lotnych olejków może pomóc w zapobieganiu pożarom. Na obszarach podatnych na burze należy przewidzieć selekcję gatunków drzew, aby wytrzymać większy wiatr (Blackwood i in., 2022).

Wdrożenie środków strukturalnych dla całego systemu kolejowego jest często niewykonalne zarówno ze względów ekonomicznych, jak i z uwagi na aspekty ochrony przyrody i krajobrazu. W związku z tym istnieje silna potrzeba wprowadzenia dodatkowych (niestrukturalnych) środków zmniejszających ryzyko, takich jak zapewnienie systemów wczesnego ostrzegania, przekierowanie ruchu, alternatywne rozkłady jazdy, inteligentna wymiana usług (np. transport autobusowy), poprawa wzajemnych połączeń między różnymi rodzajami transportu (multimodalność).  Ponadto podstawowe znaczenie ma przekazywanie pasażerom informacji w czasie rzeczywistym. 

Dostosowanie infrastruktury kolejowej jest również częścią rozwiązań zapewniających ciągłość łańcuchów dostaw dla sektora biznesu i przemysłu. Typowe zagrożenia dla ciągłości łańcucha dostaw związane z transportem obejmują opóźnienia lub przerwy w świadczeniu podstawowych usług transportowych spowodowane ekstremalnymi zdarzeniami pogodowymi, wyboczeniem kolei i wypadkami. Zakłócenia w łańcuchu dostaw mogą ostatecznie generować zwiększone koszty. Może to mieć wpływ na nabywcę, dostawcę lub cały łańcuch dostaw. Zapewnienie odporności kolei ma również kluczowe znaczenie dla zapewnienia połączeń między ośrodkami turystycznymi w regionach turystycznych, przyczyniając się tym samym do rozwoju gospodarczego tego sektora. 

Zazwyczaj przedsiębiorstwa kolejowe działające na szczeblu krajowym zarządzają wdrażaniem środków mających na celu zwiększenie odporności transportu kolejowego.  Podmioty te są wspierane przez administracje publiczne działające na szczeblu regionalnym, krajowym, a nawet europejskim (np. DG MOVE KE). Zapewniają one wsparcie legislacyjne, administracyjne i finansowe dla działań przystosowawczych. Przedsiębiorstwa specjalizujące się w projektowaniu i budowie transportu realizują techniczne wdrożenie środków. . Wszystkie te zainteresowane strony są wspierane przez instytucje badawcze i doradcze, które zapewniają ocenę podatności na zagrożenia, ustalanie priorytetów środków, studia wykonalności i analizę kosztów i korzyści. Ważnymi zainteresowanymi stronami są również podmioty dostarczające systemy prognozowania pogody i wczesnego ostrzegania (np. UBIMET w Austrii). Niektóre badania wykazały niski poziom świadomości w zakresie kwestii związanych ze zmianą klimatu wśród zarządców kolei i zainteresowanych stron, co może utrudniać przystosowanie się do zmiany klimatu.

Ze względu na długi okres eksploatacji infrastruktury kolejowej wdrażanie środków dostosowawczych stanowi część ogólnego procesu rozwoju lub modernizacji kolei. Ogólnie rzecz biorąc, powinna ona zostać włączona do długoterminowych strategii transportowych, przy czym oczekuje się, że kolej odegra ważną rolę. Może to zapewnić dostępność niezbędnych środków finansowych. Oprócz braku funduszy inne czynniki, które mogą utrudniać rozwój i adaptację kolei, wiążą się z możliwymi konfliktami z celami ochrony środowiska, głównie związanymi z fragmentacją krajobrazu, oraz możliwymi konfliktami ze społecznościami lokalnymi zaniepokojonymi zwiększonym zanieczyszczeniem hałasem i przejmowaniem gruntów.

Najkorzystniejsze środki przystosowawcze to te, które zapewniają synergię z innymi środkami prowadzącymi do dodatkowych korzyści, na przykład przyczyniając się do łagodzenia zmiany klimatu, wspierania zrównoważonego rozwoju i poprawy ochrony różnorodności biologicznej. W tej perspektywie rozwiązania oparte na zasobach przyrody mogłyby zostać wykorzystane do dostosowania systemu kolei na różne sposoby. Niektóre drzewa wytrzymują wyższe prędkości wiatru niż inne, małe meandrujące cieki wodne mogą lepiej buforować wysoki poziom wody niż sztuczne systemy odwadniające, a wybór odpowiedniej roślinności w pobliżu korytarza kolejowego może zmniejszyć ryzyko pożarów.

Środki prowadzące do niekorzystnych skutków dla środowiska nie powinny być brane pod uwagę, chyba że wymagają tego przepisy bezpieczeństwa. Na przykład wzrost wykorzystania systemów klimatyzacji do chłodzenia pomieszczeń powinien być w jak największym stopniu ograniczony, aby ograniczyć produkcję do emisji gazów cieplarnianych. Środki mające na celu zmniejszenie podatności na spadające drzewa poprzez utworzenie szerszych korytarzy kolejowych mogą przynieść efekty odwrotne do zamierzonych w przypadku niektórych innych celów. Szerszy korytarz może spowodować większe różnice temperatur w strefie toru. Może to stanowić wyzwanie dla przyszłych celów w zakresie zmniejszenia podatności na pożary lub wyboczenie kolei, chyba że problemy te zostaną rozwiązane.

Główną korzyścią płynącą ze środków przystosowawczych jest odporna na zmianę klimatu infrastruktura kolejowa i jej eksploatacja, zapewniająca łączność sieci transportowej, co ma wpływ na dobrobyt gospodarczy i dobrobyt. Ponadto dodatkowe korzyści wynikające ze środków przystosowawczych to wkład w zrównoważony rozwój i łagodzenie zmiany klimatu (zmiana rodzaju transportu w kierunku kolei prowadzi do zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych). Pożądane są również inne korzyści niż synergie środowiskowe i dodatkowe korzyści wynikające ze środków dostosowawczych. Na przykład strukturalne środki ochrony mogą, oprócz ochrony toru kolejowego, chronić również osiedla lub inną infrastrukturę, taką jak drogi lub dostawy energii. Pod względem gospodarczym koleje są kluczową infrastrukturą transportową nie tylko dla mobilności mieszkańców UE i turystów, ale także dla zrównoważonego transportu towarów w obrębie krajów i między nimi. Emisje dwutlenku węgla z transportu kolejowego stanowią jedynie ułamek emisji z innych wariantów transportu towarowego (EEA, 2021 r.). Działania dostosowawcze mające na celu zachowanie średnio- i długoterminowej operacyjności europejskiej sieci kolejowej mają zatem kluczowe znaczenie również dla żywotności i zrównoważonego charakteru europejskiego sektora handlu towarami oraz dla gałęzi przemysłu, które wysyłają swoje towary koleją.

Koszty różnią się w sposób spójny w zależności od wybranych środków, ich konkretnego projektu, skali stosowania, szczególnych warunków w miejscu, w którym środki są wdrażane, uwzględnionych wyzwań klimatycznych i wielu innych czynników. Koszty ekonomiczne obejmują koszt bezpośredniego wpływu na aktywa infrastrukturalne, koszt opóźnień i odwołań transportu wynikających z ekstremalnych warunków pogodowych oraz koszt działań dostosowawczych. W kilku badaniach oszacowano koszty gospodarcze związane ze zmianą klimatu dla kolei. Porównanie tych wyników okazało się dość trudne. Wynika to z zastosowania różnych modeli klimatycznych, scenariuszy klimatycznych, przyszłych okresów, metod oceny, zakresu geograficznego itp.

Ponadto szersze koszty społeczno-gospodarcze zakłóceń w transporcie rzadko są określane ilościowo. Może to obejmować zmniejszoną zdolność do transportu podstawowych towarów oraz zmniejszoną atrakcyjność turystyczną miejsc docelowych (Palin i in., 2021 r.). Wraz ze wzrostem liczby zdarzeń i zagrożeń związanych z klimatem uzasadnione jest oczekiwanie wzrostu kosztów utrzymania bezpiecznej i sprawnej sieci, odbudowy uszkodzonej lub zniszczonej infrastruktury oraz pokrycia zwiększonego zarządzania przedsiębiorstwem (Agencja Kolejowa UE, 2024 r.).

Koszty pokrywa przede wszystkim przedsiębiorstwo kolejowe; współfinansowanie może być zapewnione z budżetu publicznego, europejskich instrumentów finansowych i innych źródeł. Partnerstwa publiczno-prywatne mogą odgrywać rolę w finansowaniu działań dostosowawczych w zakresie infrastruktury kolejowej i usług kolejowych. Na przykład austriackie przedsiębiorstwo kolejowe ÖBB przyjęło strategię ograniczania ryzyka opartą na zaawansowanym monitorowaniu pogody i systemie wczesnego ostrzegania (infra:wetter). Jest ono wspólnie obsługiwane przez ÖBB i prywatną usługę meteorologiczną UBIMET GmbH (zob. studium przypadku „Budowanie odporności transportu kolejowego na zagrożenia alpejskie”).

Międzynarodowy transport kolejowy jest regulowany kilkoma konwencjami międzyrządowymi, a w Unii Europejskiej kilkoma rozporządzeniami i dyrektywami UE.

Na szczeblu UE w ważnym dokumencie politycznym – białej księdze z 2011 r. (plan utworzenia jednolitego europejskiego obszaru transportu) – zaproponowano ambitne podejście mające na celu przezwyciężenie stwierdzonych niedociągnięć w zakresie mobilności w UE. Wśród różnych działań uznano również potrzebę sprostania wyzwaniom związanym ze zmianą klimatu poprzez wzmocnienie odporności na zmianę klimatu całej infrastruktury.

Od 2020 r. strategia na rzecz zrównoważonej i inteligentnej mobilności wraz z planem działania obejmującym 82 środki reguluje przyszłość transportu w UE zgodnie z ambicjami Europejskiego Zielonego Ładu i celami strategii cyfrowej UE. Odporna mobilność jest kluczowym celem unijnej strategii na rzecz zrównoważonej i inteligentnej mobilności. Aby zapewnić ciągłość transportu, działania obejmują ustanowienie planów awaryjnych na wypadek sytuacji kryzysowej dla sektora transportu, modernizację (uodparnianie na zmianę klimatu) fizycznej i cyfrowej infrastruktury transportowej, interoperacyjność między różnymi rodzajami transportu oraz wzmocnienie sieci TEN-T. Kluczowym celem polityki UE jest wzmocnienie multimodalności, zapewnienie lepszej integracji rodzajów transportu i ustanowienie interoperacyjności na wszystkich poziomach systemu transportowego (Agencja Kolejowa UE, 2024 r.). Rozporządzenie w sprawie TEN-T stanowi, że projekty będące przedmiotem wspólnego zainteresowania muszą wykazywać odporność na zmianę klimatu. W szczególności wymaga się, aby zarządcy infrastruktury ocenili podatność na zmianę klimatu (powodzie, fale upałów) i wdrożyli środki przystosowawcze w celu ochrony inwestycji publicznych.

Typowy czas potrzebny na wdrożenie środków technicznych wynosi kilka lat (około 2-5 lat). Wdrażanie środków operacyjnych musi jednak przebiegać szybko i szybko reagować na zakłócenia spowodowane zdarzeniami ekstremalnymi. Zapewnianie prognoz pogody i systemów wczesnego ostrzegania jest ciągłe.

Okres obowiązywania środków technicznych powinien być zgodny z okresem eksploatacji samej infrastruktury kolejowej, który wynosi kilkadziesiąt lat.