Ilmastonmuutoksen vaikutukset ratarakenteille

Abstract

Ilmastonmuutokseen sopeutuminen on yksi yhteiskunnan tärkeimmistä ja ajankohtaisimmista tavoitteista. Nykyinen ilmastonmuutos ei ole luonnostaan tapahtuvaa, vaan ihmisen toiminnan aiheuttamaa, ja 2000-luvulla ilmasto lämpeneekin muutamassa vuosisadassa enemmän kuin tyypillisesti kymmenien tuhansien vuosien aikana. Ratarakenteet suunnitellaan yleensä sadaksi vuodeksi, ja tänä aikana niiden käyttöolosuhteet muuttuvat ilmastossa esiintyvien muutosten vuoksi.

Tässä kandidaatintutkielmassa tutkitaan ilmastonmuutosta, ja sen vaikutusta ratarakenteen eri osille. Lisäksi tarkastellaan erilaisia ilmastonmuutosskenaarioita sekä 2000-luvulla tapahtuvia muutoksia Suomen sääoloissa. Työssä perehdytään Suomalaiseen ratarakenteeseen, ja siinä esiintyviin haitallisiin ilmiöihin. Työn tarkoituksena on selvittää ilmastonmuutoksen vaikutuksia ratojen kestävyyteen ja käytettävyyteen, ja tarkastella, tuleeko ratarakenteiden suunnitteluohjeistusta muuttaa.

Työ toteutettiin kirjallisuustutkimuksena käyttäen lähteinä alan kirjallisuutta, raportteja, tilastoja sekä artikkeleja. Ratarakenteessa esiintyvistä haitallisista ilmiöistä käsitellään vain niitä, joihin ilmasto vaikuttaa merkittävästi. Työ perustuu hallitusten välisen ilmastonmuutospaneelin IPCC:n antamiin ilmastonmuutosskenaarioihin, joihin myös Euroopan unionin ja Suomen ilmastopolitiikka on sitoutunut.

Työssä saatiin selville, että Suomessa ilmastonmuutos näkyy erityisesti lämpötilan nousuna ja sademäärien kasvuna. Lämpötilanousu ei jakaudu tasaisesti ympäri vuoden, vaan suurimmillaan se on kevättalvisin. Lämpötilan ja sademäärän kasvu korreloivat toisiaan, jolloin myös suurin sademäärän kasvu on kevättalvisin. Ennusteiden mukaan kesäisin tulee olemaan entistä enemmän pitkiä hellejaksoja ja sateettomia kausia. Vuosittainen pakkasmäärä, lumipeitteen paksuus ja routasyvyys tulee vähenemään Suomessa huomattavasti.

Kirjallisuustutkimuksessa saatiin selville, että muuttuneet sääolot voimistavat monia ratarakenteissa ilmeneviä haittailmiöitä. Kasvaneet vesimäärät vähentävät maarakenteiden tehokasta jännitys- ja leikkauslujuutta, jolloin maan kantavuus heikkenee. Kesäisin esiintyvä kuivuus voi edesauttaa maan painumista. Suuret sademäärät lisäävät hulevesien määriä, ja näin eroosio yleistyy. Myös tulvien ennustetaan yleistyvän. Routasyvyyden ennustetaan puolittuvan lähes koko Suomen alueella, ja routamitoitusta on syytä tarkastella tarkemmin. Lämpötilanousujen on todettu muodostavan ratakiskoihin hellekäyriä, jotka uhkaavat liikennöinnin turvallisuutta ja tehokkuutta. Ennustusten mukaan talvella lisääntyvä syklinen lämpötilanvaihtelu rasittaa ja vaurioittaa rakennekerroksia sekä ratapölkkyjä. Työssä haasteelliseksi osoittautui ilmastoennusteiden epävarmuus, mutta kuitenkin ilmastonmuutoksen vaikutukset ratarakenteelle todettiin kiistattomiksi. Rataverkoston turvallisuuden ja toimivuuden takaamiseksi on huomioitava muuttuva ilmasto, ja ennakoitava tulevaisuuden tarpeet parhaan kyvyn mukaan.