伊利诺伊大学工程师的一项新研究发现，在气候变化的情况下，城市供暖和制冷将在未来的能源需求中发挥重要作用。
图片由Tinou Bao提供
香槟,病了。研究人员报告称，如果温室气体排放量居高不下，到2099年，现有的全球能源预测将气候变化对城市供暖和制冷系统的影响低估了约50%。这种差异可能会深刻影响未来关键的可持续能源规划。
现有的研究主要集中在化学反馈回路，这是涉及能源使用、温室气体排放和大气之间复杂相互作用的大规模过程。然而，由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校领导的一个研究小组关注的是城市基础设施和大气之间经常被忽视的物理相互作用，这种相互作用可能会影响当地的小气候，并最终影响全球气候。
赵磊教授(左)和研究生李新昌。
照片由赵磊提供
土木与环境工程教授赵磊领导的一项新研究强调，住宅和商业物业供暖和制冷工作产生的小规模城市废热可能会对当地气候和能源使用产生重大影响。研究结果发表在《自然气候变化》杂志上。
赵说:“供暖和制冷系统产生的热量占城市总热量的很大一部分。”“这些系统产生了大量的热量，这些热量被释放到城市的大气中，使城市变得更热，进一步增加了对室内冷却系统的需求，这给当地气候带来了更多的热量。”
这个过程是研究人员所说的建筑冷却系统的使用和当地城市环境变暖之间的积极物理反馈循环的一部分。作者还指出，气候变化导致的气温上升可能会减少寒冷月份的能源需求，这是一个负反馈循环，在任何温度和能源需求预测中都应该考虑到这一点。
这张图表显示了气候变暖与城市供暖和制冷能源使用之间由气候驱动的物理和化学反馈。
图形由迈克尔·文森特和赵磊
根据研究，减少供暖使用将导致更少的热量释放到城市环境中，导致城市变暖的程度低于目前的气候条件。
赵说:“这个过程形成了一个负面的物理反馈循环，可能会抑制供暖需求的减少。”“但它并没有以任何方式抵消正反馈循环效应。相反，我们的模型表明，它可能会使季节性电力需求两极分化，这带来了一系列问题，需要仔细规划。”
为了将这些被忽视的物理贡献纳入气候变化的更大整体图景，该团队使用了一个混合建模框架，将动态地球系统建模和机器学习结合起来，研究了城市气候变化可变性和不确定性下的全球城市供暖和制冷能源需求——包括城市在收入、基础设施、人口密度、技术和温度耐受性方面存在差异这一事实所带来的空间和时间挑战。
“我认为这项研究的关键信息是，整合正负物理反馈循环影响的能源预测是必要的，这将为更全面的气候影响评估、基于科学的政策制定和气候敏感能源规划的协调奠定基础。”
赵的团队已经在研究湿度、建筑材料和未来气候缓解措施等变量和不确定性如何进一步影响他们的模型，以改善能源需求预测。
赵还隶属于可持续发展、能源与环境研究所、国家超级计算应用中心和伊利诺伊州吉斯商学院。
美国国家科学基金会和伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的iSEE支持这项研究。
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