극한적인 날씨, 허리케인, 열대성 폭풍, 그리고 더위 또는 추위의 지속은 기후의 변화에 대한 인식을 높혔음. 이러한 변화의 장기적인 영향에 대해 냉소적이었던 사람들에게도, 이러한 극한적 날씨가 더 자주 일어나고 있고 주 교통기관들은 이러한 영향에 대해 대응해야 할 필요가 있음을 제안하는 많은 증거들이 존재함. 장기간에 걸쳐, 최근의 기후 모델링은 기후가 앞으로 더 빠른 속도로 변화할 것이라고 예측함. 이와 같은 변화는 장기적인 기후 평균치와 극한적인 날씨의 빈도 및 강도 모두를 변화시킬 것임. 이 모두는 고속도로의 계획, 설계, 운영, 유지관리, 및 관리에서 중요한 역할을 담당함.

기후와 날씨 변화에 대한 예측은 고속도로 시스템의 장기적인 안전과 기능성에 대해 중요한 의미를 가지고 있음. 이 안내서는 교통 전문가들이 미래의 교통 시스템에 영향을 미치는 기후의 변화를 이해하고, 변화하는 환경의 상황 하에서 교통 시스템의 복원력(resiliency)을 제공하기 위해 교통 자산과 활동들을 어떻게 하면 적응하도록 할 수 있는지에 대한 이해를 돕기 위해 개발되었음.

이 안내서에서, 적응(adaptation)은 자연 또는 인간 시스템의 취약성을 줄이기 위한 조치들 또는 기후 변화나 극한적인 날씨가 기대됨에 따라 시스템의 복원력을 증가시키는 조치들로 구성됨.

이 안내서는 기관의 활동 맥락에서 어떻게 적응이 고려될 수 있는지를 보여주기 위해 구성되었음. 적응 평가를 수행하기 위한 진단 프레임워크(diagnositc framework)가 제시되고, 이 안내서의 기본적 구성을 제공함. 이 프레임워크에는, 교통 시스템이 미래에 어떤 기후 스트레스를 직면하게 될지, 교통 시스템이 이러한 스트레스에 얼마나 취약할지, 그리고 잠재적 결과를 피하거나 최소화하고 완화하기 위해 어떤 전략이 고려될 수 있는지를 교통 담당자들이 알기를 원한다면 취해질 수 있는 조치들이 포함되어 있음.적응에 대한 우려가 일반적인 교통 계획 절차에 어떻게 포함될 수 있는지도 서술됨.

8단계의 진단 프레임워크는 다음과 같음:

- 1단계: 적응 계획 노력을 위한 핵심적인 목표와 성능 기준을 파악함.
- 2단계: 적응을 고려하게 될 자산, 자산의 타입 및 위치에 대한 정책을 정의함.
- 3단계: 기후 변화와 기후 변화가 지역의 환경상태에 대한 미치는 영향을 파악함.
- 4단계: 변화하는 환경 상태에 대한 자산의 취약성을 파악함.
- 5단계: 주어진 취약성에 대해 자산의 위험 평가를 수행함.
- 6단계: 높은 위험의 자산에 대한 적응 방안을 파악하고, 그러한 방안의 실현가능성, 비용 대비 효과성, 그리고 방어가능성을 평가함.
- 7단계: 적응 프로그램의 실행을 위한 기관의 기능을 조정함(그리고 선택사항으로, 기관/대중의 위험 수용성을 파악하고 임계치를 설정함).
- 8단계: 현장 분석을 수행하거나 설계 기준, 운영 전략, 유지관리 전략, 시공 사례 등을 수정함.

기후 스트레스 유발인자는 기후의 특성 ？ 예를 들어, 평균 온도, 온도 범위, 평균 및 계절별 강우, 그리고 극한적 날씨 ？ 이고, 교통 시스템이나 시설의 설계, 시공, 유지관리 및 운영에 영향을 끼칠 수 있음. 전세계의 적응 계획 관련 사전적인 경험에 의하면, 예측되는 스트레스 유발인자를 파악하는 초기 단계는 전문가 패널의 사용에서 대규모 기후 모델링에 이르기까지 그 복잡성에 있어 다양함. 이 안내서에서 제시되는 기후 스트레스 유발인자 관련 핵심적인 결론은 다음과 같음:

- 2010년 대비, 남부의 48개 주에서 온도는 2050년까지 섭씨 2.3도(화씨 4.1도)가 증가할 것으로 예측됨.
- 미국의 모든 지역에서 온도가 상승할 것으로 예측되지만, 그 정도는 지역과 계절에 따라 달라질 것임. 일반적으로, 내륙 지역은 해안 지역보다 더 더울 것인데, 왜냐 하면 상대적으로 시원한 대양이 해안 지역의 더위를 낮추어 줄 것이기 때문임. 게다가, 북쪽 지역은 남쪽 지역보다 더 따뜻해 질 것인데, 왜냐 하면 태양빛을 반사하는 고위도 눈 덮힘 지역이 줄어들기 때문임.
- 일반적으로, 모델이 예측하고 관찰이 보여주는 바에 의하면, 북동 및 중서부 지역은 더 습기가 많아 질 것이고, 남서부는 더욱 건조해질 것임. 추가로, 모든 기후 모델은 알래스카의 강우가 증가할 것으로 예측함. 강우가 다른 지역(예를 들어 북서 또는 남동 지역)에서도 증가할 지에 대해서는 알려지지 않았음.
- 모델이 더 건조한 남서부와 더 습기가 많은 북동 및 중서부를 보여주는 경향이 있지만, 모델 간에는 차이점이 있어서 어느 지역이 더 건조하고 더 습기가 많을 지는 정확히 예측할 수 없음.
- 기후 모델은 미국 전역에 걸쳐 상대적으로 더 습기가 많은 겨울과 더 건조한 여름을 예측하는 경향이 있음. 하지만, 이는 모든 지역이 겨울에 더 많은 강우(강설)을 가지고 여름에 더 적은 강우를 가진다는 의미가 아님. 모델은 또한 겨울의 온도보다 여름의 온도가 더 증가할 것으로 예측함.
- 극한적인 온도는 더 높아질 것임. 현재 극한적인 온도로 여겨지는 섭씨 32도나 35도 이상의 날이 발생하는 빈도와 지속기간에서 증가할 것임.
- 장기적으로, 영하의 일수는 많은 지역(특히, 남부 지역)에서 감소할 것임.
- 강우 강도는 거의 모든 지역에서 증가할 것으로 예측되고, 가장 큰 증가는 북쪽 위도에서 발생하는 경향이 있음.
- 최근의 연구가 제안하는 바에 의하면, 더 적은 수의 허리케인이 있을 수 있지만, 허리케인이 일단 발생하면 그 세기는 더욱 강할 것임.
- 전지구적 해수면은 상승하고 있음. 미래의 해수면에 대한 예측은 매우 다름. 기후 변화에 관한 국가간 패널(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)은 1990년 대비 해수면이 2100년가지 8 인치에서 2 피트(0.2 미터에서 0.6 미터)까지 상승할 것으로 예측함. 그러나, 여러 다른 연구에 의하면, 해수면은 2100년까지 5 피트에서 6.5 피트(1.5 미터에서 2 미터)까지 상승할 수도 있음.
- 특정 해안 지역에서의 해수면 상승은 위치별로 크게 다를 수 있는데, 왜냐 하면 해양의 온도, 염도, 조류 등에 차이가 있기 때문임.

모든 적응 노력에 사용되는 방법은 가용한 예산, 기후 변화 예측의 가용성, 그리고 연구의 전반적인 목표와 관련이 있을 것임. 전지구적 기후와 온실가스의 증가 영향을 시뮬레이션하기 위해 사용되는 주요 도구는 “일반적인 순환 모델(general circulation models, GCMs)”로 불려짐. 이 안내서는 기후 모델과 모델의 결과를 어떻게 사용하는지에 대한 충고를 제공함.

- 미래의 기후 상태에 대한 합리적인 범위의 불확실성을 포함하기 위해 일군의 배출량 시나리오가 사용되어야 함.
- 현재로부터 30년 이내의 기후를 예측하기 위해 기후 모델로부터의 결과를 사용하는 것은 일반적으로 합리적이지 않음. 이렇게 짧은 시간대에서는, 최근 수 십년간 평균화된 역사적 기후 정보가 사용될 수 있음. 현재로부터 20-30년 이상의 기후가 어떻게 변할지에 대한 추정치를 얻기 위해서는, 기후 모델이 사용되어야 함.
- 2050년 이후에는, 가능하다면 하나 이상의 배출량 시나리오를 사용하는 것이 현명함. 폭넓은 배출량 시나리오를 사용하는 중요한 이유는, 시스템이 여러 다른 크기의 기후 변화에 의해 얼마나 영향을 받는지 알아보기 위해서임.
- 하나의 기후 모델을 사용하는 것은 바람직하지 않음. 주어진 배출량 시나리오에 대해, 하나의 모델은 하나의 기후 변화 예측을 제공함. 이는 특히 지역의 기후 변화에 대한 불확실성을 잘못된 방향으로 이끌 수 있음.

집중 강우나 극한적인 온도, 이들의 영향(예를 들어, 홍수나 고온의 지속)이 자산의 파괴나 자산의 기능을 감소시키기에 충분한 손상으로 이어진다면, 그 자산은 기후 상태에 취약한(vulnerable) 것임. 기후 관련 위험(risk)는 더 넓게 정의됨; 이는 자산의 파괴뿐만 아니라 파괴 관련 영향이나 비용의 크기와도 관련이 있음. 이 경우에, 그 영향은 자산의 직접적인 교체 비용; 자산의 이용자에 대한 직/간접적 비용; 그리고 교통 시스템의 교란으로 인해 사회가 감당해야 하는 경제적 비용까지 포함할 수 있음.

완벽한 위험 방정식은 다음과 같음:

위험 = 기후 사건이 발생할 확률 x 자산 파괴의 확률 x 영향 또는 비용

실용적인 관점에서, 시설의 위치나 설계가 미래의 기후 변화로 인한 교란에 높은 수준의 위험을 부여하는지 아는 것은 설계 단계에서 중요한 부분임. 기존의 인프라에 대해서, 높은 위험의 자산이나 위치를 파악하는 것은 의사결정자에게 미래의 기후 변화 관련 위험을 낮추기 위해 추가적인 자금이 지원되어야 하는지를 인식하게 만듦. 여기에는 기후 스트레스 유발인자에 취약할 수 있는 중요한 자산의 엔지니어링 평가를 수행하는 것이 포함될 수 있음.

이 안내서는 적응에 대한 고려사항이 환경 분석과 엔지니어링 설계에 어떻게 통합될 수 있는지를 제안함. 환경 분석에 대해, 이 안내서는 환경 연구의 맥락에서 답변이 되어야 할 5가지 질문을 제안함:

1. 어떤 기후 스트레스 유발인자가 제안된 조치에 직접적으로나 주변의 생태계에 대한 영향을 통하여 영향을 미치는가?
2. 이러한 스트레스 유발인자가 제안된 조치에 대해 영향받은 환경에 어떤 영향을 미치는가(그리고 한 지역에서 제안된 조치가 어느 정도로 기후 변화에 취약한가)?
3. 기후 조건이 변화한다고 할 때, 자산이나 영향받은 환경에 대한 위험은 무엇인가?
4. 이러한 스트레스 유발인자는 제안된 조치의 특성에 어느 정도로 영향을 미치는가?
5. 제안된 조치의 기능과 의도를 보호하기 위해 제안된 전략은 무엇인가?

마지막으로, 이 안내서는 적응에 대한 우려가 기관의 시공, 운영 및 관리, 그리고 자산 관리 활동에 어떻게 연결될 수 있는지 논의함. 건설 프로그램은 시간이 흐름에 따라 다음과 같은 조치를 통하여 기후의 변화에 적응할 것으로 예측됨:

- 날씨에 민감한 특정 건설 활동에 가용한 시간대의 변화
- 고온에서 작업자들을 보호하기 위한 근로 시간의 변화 및 다른 전략들
- 다른 타입의 물질과 설계(예를 들어, 온도 저항성, 또는 강우 저항성 물질)
- 더 극한적인 강우를 다루기 위한 침식 및 퇴적 제어 계획의 개선

네트워크 운영과 관련하여, 다음과 같은 여러 타입의 전략이 고려될 수 있을 것임:

- 모니터링에 대한 개선은 일군의 잠재적 날씨 감지 자원(예를 들어, 현장, 이동식, 및 원격 센서 등)들을 개발해야 함.
- 날씨 정보에 대한 개선과 함께, 더 정교화된 데이터와 거시 및 미시 추세의 결합은 지역의 기관들로 하여금 예측을 개선하고 장기 추세에 대비할 수 있도록 할 것임.
- 이러한 개선은 효과적인 의사지원 기술(decision support technology)의 개발을 지원할 수 있음.
- 추구되어야 할 목적은 특별한 극한 날씨 관련 전략(예를 들어, 우회, 폐쇄 등)에 대한 도로 운영 규제임.
- 이러한 전략이 효과적이기 위해서는, 정보의 확산(inofrmation dissemination)에 대한 개선이 필수적일 것임. 예를 들어, 다양한 미디어를 사용하여 기관들간, 그리고 기관과 대중들 간의 정보 교환을 개선함.
- 이와 같은 첨단 운영을 수행하는 능력에 대한 제도화는 교통 기관과 직원 역량뿐만 아니라 기관 내부의 통합적 관계에서의 중요한 변화에 달려있음.