喜欢开玩笑说美国中西部只有两个季节：冬天和道路维修。但坑洼路面不仅让通勤者烦恼，对工程师来说也是一个巨大且昂贵的挑战。极端的炎热或寒冷、水、压力以及岁月的流逝，都可能让道路变形，直到它们无法承受，导致弯曲或开裂。“这是一个非常复杂的现象，”匹兹堡大学的土木工程师 Naser Sharifi 说。“说实话，在我开始研究路面之前，我不知道这里面有这么多细节。”
虽然许多街道的设计寿命是 20 到 30 年，但气候变化正在加速磨损，迫使工程师重新思考他们如何设计我们交通网络这一关键部分。
哪里道路状况更糟
Sharifi 解释说，交通工程师倾向于根据几个关键指标来区分美国的不同地区：该地区是干燥还是潮湿，以及多久会经历一次结冰？就道路的耐久性而言，“最糟糕的情况是湿冷地区。”新英格兰和中西部的大部分地区 都属于这一类。
当温度足够高时，路面上的水分会渗入路面并积聚在裂缝中。一旦温度下降到足够低，积水就会结冰并膨胀——这可能会在此过程中使路面变形。Sharifi 说，每次融化和结冰都会使这些裂缝变大，从而为水的聚集、结冰和路面开裂创造了更大的空间。
如果预算允许，工程师有一些可以延长道路良好状况的策略。处理潮湿问题的一种方法是让施工人员在道路下方或旁边安装排水系统来排水。如果道路是由标准 15 英尺长的水泥浇筑而成，则可以更好地密封连接处的接缝以防水。混凝土道路在施工过程中也可以用钢筋加固。但 Sharifi 说，这种干预措施在大量使用盐的冰雪地区往往会失效。盐以腐蚀汽车底部和钢制路面加固件而臭名昭著。
尽管冰冷地区面临着一些最严重的道路问题，但温暖地区的道路也有其烦恼。在降雨量大的地区——想想佛罗里达或太平洋西北地区——路面会变得饱和，并且承受车辆重量的能力会下降。“压力会积聚，因为水是不可压缩的，”Sharifi 说。随着时间的推移，过多的水分会导致道路开裂，从而让更多的水渗入并削弱道路下方的土壤。这可能会导致坑洼的形成。
总的来说，温暖的天气会导致沥青和混凝土膨胀，而凉爽的天气会使它们收缩。在白天炎热、夜晚寒冷的沙漠地区，反复剧烈的温度波动会使道路过早磨损。极高的温度也往往会使沥青变松散和有弹性，使其容易变形。
气候变化让通勤变得更糟
几十年来，工程师一直能够预测道路在其使用寿命内将面临的条件。随着时间的推移，他们也开发了新的和改进的设计。但随着全球气温的上升，他们收集的关于道路和长期性能的数据正在变得越来越不适用。新罕布什尔大学达勒姆分校的土木工程师 Jennifer Jacobs 说：“[道路] 是在特定气候或天气条件下运行的。”“如果改变了道路所处的气候或天气条件，那么一切都将变得不可预测了。”
包括 Jacobs 在内的几个研究小组已经评估了在未来几年随着预测温度变化，道路将如何应对。Jacobs 的团队专注于新罕布什尔州内及周边地区的变化，利用气候变化模型评估未来几十年每日平均气温将如何。总的来说，趋势表明，如果每日平均气温最终比 20 世纪 80 年代和 90 年代高出 4.5 华氏度，那么新罕布什尔的“冬天”将会消失，取而代之的是一个更长的秋天。
然后，该团队将气候预测输入了交通部门用于评估计划道路项目寿命的计算机程序。Jacobs 说，如果每日气温上升，为在新罕布什尔州当前气候下使用数十年而设计的道路可能会更快地退化。如果足够低的温度保持冰块不融化的天数减少，这将加速街道本已存在的冻融循环。而且，当未来出现更强的热浪时，道路更容易变形并出现车辙。
为了抵御气候变化的影响，该团队建议将沥青层加厚 7% 到 32%，随着温度升高，层会变得更厚。Jacobs 说，将沥青体积增加三分之一的成本将超过每英里 96,000 美元，但这对于延长道路寿命是一项值得的投资。
Sharifi 说，工程师们还在研究一系列其他解决方案，以使街道具有抗开裂和抗压能力，这项工作包括从完善铺设沥青的技术到在路面深处安装控温管道。Jacobs 还表示，各州在利用温度数据设计耐用道路时，正变得越来越着眼于未来，而不是过去。Jacobs 说：“如果我们使用历史数据，我们将得出错误的答案，而工程师们不喜欢出错。”
