К 2030 году только глобальное потепление может подтолкнуть Чикаго к тому, чтобы каждый летний месяц производить на 12% больше электроэнергии на человека.
Меньше этого, и город рискует столкнуться с нехваткой электроэнергии, что может потребовать решительных мер, чтобы избежать веерных отключений, согласно прогнозам модели, разработанной исследователями Университета Пердью.
Это предполагаемое увеличение больше, чем предыдущие прогнозы, потому что оно учитывает, как потребители используют электричество и воду одновременно. Модель также учитывает более широкий спектр климатических характеристик, влияющих на это смешанное использование, таких как влажность и скорость ветра, что делает прогнозы более точными.
Потребители используют как электричество, так и воду, когда моют посудомоечную машину, нагревают воду или занимаются ландшафтным дизайном. Города также используют воду для выработки электроэнергии, а электричество - для очистки и распределения воды.
Для такого ветреного города, как Чикаго, скорость ветра имеет значение при оценке потребления электроэнергии и воды. Температура может играть большую роль на юго-западе, где случаются засухи.
«Обычно электро- и водоснабжение работают изолированно. Но если мы хотим точно определить спрос, зависящий от климата, мы должны смотреть на электричество и воду вместе», - сказал Рошанак «Роши» Натеги, доцент Университета Пердью. промышленная инженерия и природоохранная и экологическая инженерия.
Команда Натеги сотрудничала с Рохини Кумар, исследователем с докторской степенью в Центре экологических исследований им. Гельмгольца (UFZ) в Лейпциге, Германия, для разработки модели.
В исследовании, опубликованном 5 марта в журнале Climatic Change, совместная группа применила эту модель к пяти другим городам Среднего Запада США: Кливленду, Колумбусу, Индианаполису, Мэдисону и Миннеаполису.
В целом модель прогнозирует, что Средний Запад будет использовать на 19% больше электроэнергии и на 7% больше воды. И это только летом.
Исследователи начали со Среднего Запада, потому что в этом регионе обычно бывают разные времена года, но модель может быть применена к любому региону.
Хотя прогнозы модели еще не учитывают рост населения или технологические сдвиги, такие как более широкое использование электромобилей, общая базовая модель, которую коммунальные предприятия в настоящее время используют для прогнозирования воздействия на климат, учитывает только то, как температура и осадки влияют на электроэнергию и использование воды.
Модель, разработанная лабораторией Натеги, учитывает эти переменные, а также относительную влажность, скорость ветра и крупномасштабные климатические явления, такие как Эль-Ниньо, который часто приводит к более мягким зимам на Среднем Западе.
«Добавление этих других переменных делает модель более репрезентативной для будущих сценариев изменения климата», - сказала Рене Обринджер, первый автор этого исследования и доктор философии. кандидат в области экологической и экологической инженерии в Purdue.
Модель использует искусственный интеллект для прогнозирования воздействия изменения климата. В качестве алгоритма обучения модель получает многолетние данные от местных коммунальных служб и метеорологических служб, а затем обучается прогнозировать изменения в потреблении электроэнергии и воды с учетом определенных сценариев изменения климата.
Это сценарии, когда температура земли повышается на 1,5 или 2,0 градуса по Цельсию по сравнению со средней температурой в доиндустриальный период, приблизительно 1881-1910 гг.
Климатологи предсказали, что глобальное потепление может превысить порог в 1,5 градуса Цельсия к 2030 году и 2,0 градуса Цельсия к 2055 году.
Это означает, что для Чикаго в лучшем случае потребление электроэнергии увеличится на 12%, а потребление воды увеличится на 4%, если глобальное потепление превысит отметку 1.порог 5С. Но если достигается пороговое значение 2,0 C, то в худшем случае потребление электроэнергии увеличивается на 20%, а потребление воды - на 6%.
«Такие сценарии имеют основополагающее значение для понимания совместной реакции потребления электроэнергии и воды на будущие изменения климатических условий, чтобы понять, в какой степени наши текущие управленческие и технологические стратегии должны адаптироваться к будущим изменениям». Кумар сказал.
Исследователи обнаружили, что в среднем для каждого города, проанализированного в этом исследовании, может быть 10-20% увеличения потребления электроэнергии и 2-5% увеличения потребления воды в течение лета из-за потепления климата.
Базовая модель, учитывающая только температуру и осадки, используется снова и снова для разработки политики. В будущем может возникнуть значительная нехватка воды и электроэнергии, поскольку эти модели значительно недооценивают фактический спрос. будет», - сказал Обринджер.
Хотя всегда есть место для большей точности, исследователи считают, что уровень точности, достигнутый этой моделью, должен гарантировать ее использование сейчас коммунальными службами и градостроителями для формирования более эффективных политик.
«Эта модель дает гораздо лучшее представление о потенциальном риске изменчивости и изменений», - сказал Натеги.