Город как единый организм: вода и электричество дышат в такт ✎

Оригинал: "Integrated analysis of the urban water-electricity demand nexus in the Midwestern United States"
arXiv:1902.10697 · 2019-02-26 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 2 мин
Совместная модель спроса на воду и электричество в шести городах Среднего Запада США показала, что климат управляет их связкой сильнее, чем каждым ресурсом по отдельности.

Каждое утро в шести американских городах — от Чикаго до Миннеаполиса — краны открываются одновременно с включением кофеварок. Вода и электричество текут по трубам и проводам, как два сообщающихся сосуда в теле города. Раньше коммунальные службы следили за этими потоками порознь, будто у организма нет общей системы кровообращения. Новое исследование объединило их в одну модель и увидело, как климат задаёт ритм обоим ресурсам сразу.

Учёные собрали данные за десять лет по шести городам Среднего Запада: температура, влажность, ветер, осадки и индекс Эль-Ниньо — тёплого течения в Тихом океане, которое влияет на погоду по всему миру. Затем они построили статистическую модель, которая предсказывает потребление воды и электричества одновременно, а не по отдельности. Это позволило уловить их общую изменчивость — то, как они вместе реагируют на один и тот же климатический сигнал.

После удаления сезонности вода стала предсказываться лучше, чем электричество, во всех городах, кроме Чикаго и Кливленда. Например, в Индианаполисе модель объяснила 71% изменений в потреблении воды и только 41% — в электричестве.

Главным дирижёром оказался Эль-Ниньо. Его индекс объяснил большую часть совместной изменчивости воды и электричества в каждом городе. Когда Эль-Ниньо усиливается, жара и засуха заставляют людей чаще поливать газоны, принимать душ и включать кондиционеры, и спрос на оба ресурса растёт одновременно. Модель, учитывающая эту связку, предсказывала лучше, чем две отдельные модели, в большинстве городов.

Это открытие меняет подход к планированию городских систем. Если коммунальные службы будут следить за индексом Эль-Ниньо, они смогут заранее готовиться к периодам пикового спроса. Город, как живой организм, дышит в такт климатическому пульсу, и теперь этот пульс можно услышать.

В Чикаго и Кливленде не было обнаружено сезонности в потреблении воды, в отличие от остальных городов. Это может быть связано с тем, что оба города расположены на побережье Великих озёр, что сглаживает климатические колебания.

Учёные
ArchimedesDaniel BernoulliLeonhard Euler
Понятия
объём тёплой воды эль-ниньо многомерный индекс ЭНСО ла-нинья модель осциллятора с подзарядкой ERSST энсо индекс Эль-Ниньо климатическая сеть IRI эффект конденсатора Индийского океана весенний барьер предсказуемости межгодовая изменчивость обратная связь Бьеркнеса энергетический дисбаланс земли прогноз модель Зебиака–Кейна северное экваториальное противотечение распространение экваториальных волн относительный они