用电量攀升、水源短缺……算算气候变化经济账

科普小知识2022-05-19 10:57:07

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受气候变化影响，居民用电量在极端高温和低温下会显著增加。资料来源:电子数据处理

■任芳燕，本报见习记者

气候变化的影响是多方面的:动物栖息地的变化，空气质量的恶化...最近的一项研究提醒中国长江三角洲沿海地区的居民要多加注意，他们在家里要付多少电费与气候变暖密切相关。

去年12月，美国科学院杂志发表了一项研究。基于中国国家电网的数据，复旦大学经济学院教授吴立波和他的合作者分析了上海浦东居民的日常用电行为。

研究指出，到本世纪末，全球平均地表温度每升高1℃，居民年平均用电量将增加约9%，而在极端天气条件下，居民年峰值用电量将增加36.1%。

无论是气象学家、地球物理学家还是经济学家，越来越多的研究人员正在从各种数据中寻找线索。

近年来，气候变化的跨学科研究正在成为一种趋势。消费者电力数据和社交平台文本……只要找到正确的方法，大数据就不会那么“冷”，气候变化影响人类生活的证据可以从这些资源中挖掘出来。

不断上升的居民用电量

吴立波告诉《中国科学新闻》，与之前美国和墨西哥的研究结果相似，上海浦东居民用电行为和气候变化的功能图像呈倒U形。

当温度低于13℃且高于25℃时，曲线的斜率将增加。“这表明，在极低和极高的温度下，居民的用电量将显著增加。”吴立波说道。

在大型电网中，由于发电设备的高启动和停止成本，相当大一部分成本用于平衡电力消耗的高峰和低谷。随着用电量的快速增长，谁是工业用电和居民用电的“大头”？在过去，没有确凿的数据支持它。

吴立波等人的研究发现，总的来说，居民用电量低于工业用电量，当夏季出现极端高温天气时，用电量也会出现峰值。此时，居民用电量急剧上升，其增长率远远超过工业用电。

这个研究结论需要大约3年的时间。起初，吴立波等人注意到，在极端高温和低温条件下，居民空调耗电量数据会发生显著变化。在获得网格数据后，研究小组使用机器学习和大数据方法来分析和处理数据。

然而，仅有大数据是不够的。还需要观察居民的用电行为，了解他们的个人特征，以确定不同类型的用电行为。

吴立波等人从3800份有效问卷中选取1400个样本，根据不同指标，归纳出30多个居民消费类别，然后在控制其他变量的前提下观察经济行为。

“本研究结合消费者行为数据，预测气候变化对电力消费行为的影响，突破了传统经济研究依赖计量经济模型的束缚。”中国人民大学经济学院副教授魏初表示:“这为中国外部电力需求评估和管理的政策制定提供了重要的理论支持。”

鱼类产量减少，水资源短缺

不仅用电量会随着气候变化而变化，渔业资源的减少也是气候变化带来的问题之一。

根据三月份发表在《科学》杂志上的一项研究，在过去的80年里，鱼类资源的总产量已经下降。

罗格斯大学和国家海洋与大气管理局管理的研究人员发现，气候变化正在改变海洋鱼类和无脊椎动物。他们使用一个随温度变化的种群模型来推断海洋温度上升的程度以及它对特定鱼类的影响。

不仅渔业资源减少，气候变化也可能导致水资源短缺。

AGU杂志《地球的未来》最近发表的一项研究指出，由于人口增长和气候变化的综合影响，即使市政和工业部门尽最大努力提高水资源的利用率，缺水也是无法避免的。

该研究的主要作者、美国森林服务落基山研究站的成员托马斯·布朗(Thomas Brown)表示，为了缓解气候变化造成的水资源短缺，他们研究了各种适应策略，包括增加水库的蓄水能力、从地下抽取更多的水以及从溪流和河流输送更多的水。

科学家通过研究模型发现，提高农业用水的灌溉效率可能比扩大水库和其他环境成本高的方法更可行。

有待发现

如今，越来越多的科学家开始关注气候变化的影响，研究方法也越来越多样化。从现有数据来看，可以研究的问题范围也更广。

在评论吴立波等人的研究时，魏初指出，该研究使用家庭层面的电力消费微观数据来匹配气候数据和抽样调查数据，这是一个亮点。“它不仅弥补了微观层面研究的不足，而且其数据生成和处理方法也值得学习。”

这种研究不是一个例子。如今，大数据的挖掘和分析更加关注某一类人或群体，分析指标变得更加“人性化”。

吴立波告诉中国科学新闻，仍然有很多信息可以从用电量数据中挖掘出来。例如，空气净化装置的耗电量数据可以显示居民对烟雾天气的敏感度等。“我们还注意到，一些研究人员使用大数据来研究空气质量对人们情绪的影响。”吴立波说道。

吴立波提到的研究也是跨学科合作的结果。

今年1月，麻省理工学院、上海财经大学和中国科学院地理与资源研究所的科学家在《自然——人类行为》杂志上发表了一项研究。研究表明，空气质量影响人们在社交媒体上的情感表达。当空气污染严重时，人们可能在短时间内做出不合理的行为。

这一结论来自于研究人员设计的经济计量模型以及地理位置数据和自然语言处理算法的结合，反映了空气质量对人们心理健康的影响。

“通过大数据研究人类行为是一个非常有意义的方向。如今，大数据研究也越来越关注人们的主观感受。与传统研究方法相比，大数据分析工具还有助于研究人员获得更及时、更客观的变化。”中国科学院地理与资源研究所副研究员王说。