作者:任芳言 来源: 中国科学报 发布时间:2019/3/18 9:19:55
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用电量攀升、水源短缺……算算气候变化经济账

受气候变化影响,居民用电量在极端高温和低温情况下都会显著上升。图片来源:EDP

■本报见习记者 任芳言

气候变化带来的影响多种多样:动物栖息地改变、空气质量变差……近期的一项研究提醒中国长三角沿海地区的居民要多加注意,家里的电费要交多少,和气候变暖息息相关的。

去年12月,《美国科学院院刊》发表了一项研究,基于中国国家电网的数据,复旦大学经济学院教授吴力波及合作者对上海浦东家庭的日常用电消费行为进行了分析。

研究指出,到本世纪末,全球平均地表温度每增加1℃,居民的年度平均用电量将增加约9%,而极端天气情况下,居民用电的年度高峰用电量增幅可达36.1%。

无论是气象学家、地球物理学家还是经济学家,越来越多的研究者正从各类数据中寻找蛛丝马迹。

近年来,针对气候变化的跨学科研究正在成为趋势,消费者电力数据、社交平台文本……只要找对方法,大数据将不那么“冷冰冰”,而从这些资源中都能挖掘出气候变化影响人类生活的证据。

攀升的居民用电量

吴力波告诉《中国科学报》,和先前对美国、墨西哥等地的研究结果类似,上海浦东的居民用电行为和气候变化的函数图像呈现出一个倒U形。

当气温低于13℃、高于25℃时,曲线的斜率都会有所增加。“这表明在极端低温和高温情况下,居民用电量都会显著上升。”吴力波表示。

在大型电网中,由于发电设备的启停成本较高,有相当一部分成本用于平衡用电峰谷。随着用电量迅速攀升,工业用电和居民用电谁是“大头”?以往并无确凿数据佐证。

吴力波等人研究发现,一般情况下,居民用电量低于工业用电量,而当夏季极端高温天气到来时,用电高峰也随之产生。这时居民用电量急剧攀升,其增幅远远超过工业用电。

这一研究结论耗时大约3年。起初,吴力波等人注意到在极端高温和低温条件下,居民的空调用电数据都会发生显著变化。获得电网数据后,研究团队使用机器学习和大数据等方法进行了分析处理。

但光有大数据还不够,还要对居民的用电消费行为进行观察,了解其个体特征,以确定不同的用电行为类别。

吴力波等人从3800份有效问卷中选取了1400份子样本,并依据不同指标,归纳出30余种居民消费类别,在控制其他变量的前提下,再对经济行为进行观察。

“这项研究结合消费者行为数据,预测了气候变化对电力消费行为的影响,突破了传统经济学研究中,依靠计量模型的束缚。”中国人民大学经济学院副教授魏楚表示,“这对中国外来电力需求的评估和管理等政策制定提供了重要的理论支撑。”

减产的鱼和短缺的水

不只是用电量会随着气候变化而发生改变,渔业资源减产也是气候变化带来的问题之一。

3月发表在《科学》上的一项研究显示,在过去的80年中,鱼类资源的总产量已经在下降。

美国罗格斯大学和国家海洋和大气局管理的研究者发现,气候变化正在让海洋鱼类和无脊椎动物发生改变。他们利用随温度变化的种群模型,倒推出海洋温度升高到何种程度,将对特定的鱼类产生怎样的影响。

不只是渔业资源减产,气候变化还有可能导致水资源短缺。

近期发表在AGU期刊《地球未来》上的一项研究指出,由于人口增长和气候变化产生的综合影响,即使市政和工业部门尽可能提高水资源利用率,仍然无法避免水资源短缺。

该研究第一作者、美国森林服务落基山研究站的Thomas Brown表示,为了缓解气候变化带来的水资源短缺问题,他们研究了各种适应性策略,包括增加水库蓄水量、从地下抽出更多的水、从小溪河流中转移更多的水等。

科学家通过研究模型发现,比起扩大水库等环境成本高昂的方法,提升农业用水的灌溉效率或许是可行之道。

有待发掘

如今关注气候变化产生影响的科学家越来越多,而且研究方法也越来越多元,从现有数据中,可以研究的问题范围也更广泛。

在点评吴力波等人的研究时,魏楚指出,这项研究采用家庭层面的电力消费微观大数据,将之与气候数据和抽样调查数据进行匹配,可谓一大亮点。“不仅弥补了微观层面研究的不足,其数据生成、处理的方式也值得学习。”

这样的研究并非个例,如今对大数据的挖掘和分析,愈发注重某一类人或群体,分析指标也变得更有“人情味儿”。

吴力波告诉《中国科学报》,从电力消费数据中可以挖掘的信息还有很多。比如空气清洁装置的用电数据可以显示居民对雾霾天气的敏感程度等。“我们也注意到之前有研究者利用大数据研究空气质量对人情绪的影响。”吴力波表示。

吴力波提到的研究同样是跨学科合作的结果。

今年1月,美国麻省理工学院、上海财经大学和中科院地理科学与资源研究所的科学家在《自然—人类行为》上发表的研究显示:空气质量会影响到人们在社交媒体上的情绪表达,空气污染严重时,人们还有可能在短时间内做出缺乏理智的行为。

这样的结论来自于研究者设计的计量模型,以及将含有地理定位的数据和自然语言处理算法相结合,体现出空气质量给人们心理健康带来的影响。

“通过大数据研究人的行为是一个很有意义的方向,如今的大数据研究也越来越关注人的主观感受。与传统的调研方式相比,大数据分析工具也有助于研究者获取更为及时、客观的变化。”中国科学院地理科学与资源研究所副研究员王江浩表示。

相关论文信息:

DOI:10.1073/pnas.1804667115

DOI: 10.1029/2018EF001091

DOI: 10.1126/science.aau1758

《中国科学报》 (2019-03-18 第3版 国际)
 
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