九次方大数据 大数据时代起作用!数据分析助攻解决全球气候变暖问题

大数据时代起作用!数据分析助攻解决全球气候变暖问题

更新时间:2020-04-09 12:10:17    作者:本站编辑    来源:百家号    分享到:

传统气候问题遇到大数据时代

如今大数据时代已经可以利用人们的信息来推送商品,人脸识别,让生活方式得到改变。然而气候问题依然摆在人们面前,自从全球气候变暖危机开始,人们就想出了很多办法来解决全球气候变暖,例如在太阳和地球之间的拉格朗日点放上一面巨大的太阳镜来削弱太阳光,把二氧化碳压缩沉到海底,把海水酸化等等各种方法。

不过,利用大数据来解决气候变暖真是一种新奇的方法。大数据也能帮助解决气候问题么?答案是肯定的。利用数据能使城市更环保,并且全球各地都有人开始使用数据来处理环保,尤其是丹麦的科学家在这方面走向了最前沿。

当很多国家的政客们在国家层面上处理气候变化问题时停滞不前,以数据为基础的地方项目正试图在自己的家门口减少碳排放。大数据在处理环保问题上的核心内涵是利用大数据来分析何时何地,何种情况下能源消耗比较低。

在丹麦,研究人员正在使用数据分析工具来优化能源消耗。由于丹麦有很多风力发电机,因此大数据分析发现,当天气为刮风或者晴天时,电能的消耗比较少,所以丹麦研究人员希望人们在刮风或晴天时给他们的电动汽车充电。别看每个人减少的电能损耗非常少,但若全世界的人们都同时减少一点点损耗,那么积少成多的效应就会发生巨大作用,在全球上就会积攒巨大的能源。

当政客们不把减少温室气体排放作为国家的首要任务是,普通人能做些什么呢?对于一些城市来说,解决办法便是利用数据分析来解决气候变化问题。

在巴黎,一个缩小的真实世界模型正在测试纳米传感器,它可以帮助城市收集更多与气候相关的数据,以此来更有针对性更具体地的解决气候问题。

从社区或城市开始解决气候问题

C40气候小组是一个数据驱动的组织,与全球96个城市合作,以实现《巴黎协定》减少碳排放的气候目标。许多国家正在超越他们国家的承诺,超越《巴黎协定》种承诺的目标。例如奥斯陆公司,计划在2030年削减公司碳排放量为1990年的95%,如果能达到这样一个目标将是一个出色的成绩,毕竟1990年那时全球碳排放量本身就比现在低很多。尽管挪威在《巴黎协定》中已经承诺将来削减碳排量为目前的40%,但在现实中有望达到7%。

瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的研究员Claudia Binder说,当谈到可持续性时,关键是要“放眼全球,立足本地”。虽然单靠地方行动无法阻止气候变化,但有很多方法可以让城市和社区变得更加可持续。

EPFL的研究人员开发了一个模型,它将一组建筑物作为一个整体来设计最佳的能源系统。研究表明,在这一水平上优化能源效率比为每一座建筑单独优化更划算。

“热、冷、风都会影响能源需求,建筑之间也会相互影响,”EPFL太阳能和建筑物理实验室的研究员Dasun Perera说。该模型将建筑模拟器与城市气候模型相结合,为整个系统寻找最佳能源系统,适用于整个社区甚至整个城市。如果每个社区,每个城市都能尽量寻找最佳能源系统,那么整个国家就会寻找出最佳能源系统,气候问题便会解决一大半。

数据分析有助节省电能

位于哥本哈根的丹麦技术大学的系统分析研究员Per Sieverts Nielsen希望利用智能电表数据来帮助电力公司说服客户更有效地使用能源。智能电表可以帮助用户分析每一天的用电情况,分析不同时间不同场合用电的损耗程度,因此可以帮助用户选择恰当的用电时机,以此来减少电能损耗。

尼尔森和他的同事们正在使用来自丹麦城市Esbjerg智能电表的数据,根据人们如何使用他们的电力将人们分组。他们的想法是,公共事业公司可以针对那些有电动汽车或带热泵的游泳池的人开展活动。

在丹麦,很多能源都是通过风能等可再生资源产生的,因此优化能源使用并不像减少用电量那么简单。与直觉相反的是,对某些人来说,总体上使用更多的能源可能更好,但最好只在大风天给他们的电动汽车充电。“我们想在刮风的时候用电,”尼尔森说。他补充说:“消费者可能会增加5%的用电量,但他们可以减少二氧化碳排放,仅仅是因为他们在刮风或艳阳高照时使用了电力。”所以,在适当的时候使用不同形式产生的电能将有助于减少二氧化碳排放,江水水流湍急时也可以多多使用水里发电机给用户供电。

另一个项目是研究在丹麦的两个城镇的避暑别墅里使用游泳池所需要的能量。研究结果仍然是初步的,但他们建议,如果人们只有在大量电力来自风能的情况下才加热他们的水池,那么碳排放可以减少30%左右。

模拟城市测试纳米传感器

优化整个新社区的能源效率或重新利用智能电表的数据是一回事。但是,要对气候变化采取以数据为基础的局部行动,还需要更多的数据。目前缺乏研究和协调的数据来比较相关的指标,我们希望使城市更可持续发展的科学家转向敏感、廉价和节能的纳米传感器。要想对整个城市各个角落的环保状况进行监测,就要布局大量的纳米传感器,所以有必要想办法把传感器的价格压低,否则任何一个城市都无法承受布局传感器带来的资金压力。

巴黎创建了“感知城市”项目,目前正在一个缩小的真实世界模型中测试这种传感器。这个长20米宽20米的房间自2018年开始运行,是为了在更接近现实的环境中测试实验室开发的传感器而建造的。它比真实的城市大小要小,但仍然代表了一个真实的社区,有房子、道路、汽车和建筑物,它甚至可以用模拟的阳光和雨水来模拟天气。利用模拟的城市来测试纳米传感器,为真实城市使用传感器作了铺垫。但是模拟城市和真实城市还有很大差距,真实城市的复杂性远比模拟城市高。

你想要验证在真实情况下你的传感器是否工作正常,例如,一个空气污染传感器可能被用来测量二氧化氮(NO2),但当它进入现实生活中,它将遇到更多的情况,问题是,当你进入现实生活时,你不仅会有二氧化氮,还会有臭氧和颗粒物,所以情况要复杂得多。但是即便真实世界比模拟世界复杂得多,在模拟环境中测试传感器仍然是有必要的,一方面由于目前传感器比较贵,不适合在真实世界广泛布局传感器,另一方面模拟环境能够减少研究人员的工作压力与研究成本。

传感器已经在部分城市中使用

环境纳米传感器在几年之内就会上市,很多研究人员正在研究纳米传感器在监测空气污染和温室气体排放方面的可能用途时,也有研究人员在开发用于更好地监测水的纳米传感器。空气传感器和水传感器共同使用,能够更立体地监测城市环保指标。

更传统的传感器已经在当地的其它气候项目中使用,在英国纽卡斯尔大学,全市的传感器正在收集从太阳辐射到风向的50个参数的数据,城市天文台项目甚至允许社区要求新的传感器来应对特定的挑战,如洪水或空气质量。我们也希望全球能有更多的城市开始测试纳米传感器。

我们相信,数据分析将在气候问题的解决上大放异彩,数据分析会让环保变得更加具体,击中环保问题的薄弱环节。


内容来源:百家号/上品阅读  刘同学的科学战记

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