Mere præcis klimaændringsmodel afslører dystrere udsigter til elektricitet, vandforbrug

Inden 2030, Den globale opvarmning alene kunne presse Chicago til at generere 12 % mere elektricitet per person hver måned om sommeren.

Mindre end det, og byen ville risikere en strømmangel, der kan kræve drastiske foranstaltninger for at undgå strømafbrydelser, ifølge fremskrivninger fra en model designet af Purdue University-forskere.

Den estimerede stigning er større end tidligere fremskrivninger, fordi den tager højde for, hvordan forbrugerne bruger el og vand på samme tid. Modellen overvejer også en bredere vifte af klimaegenskaber, der påvirker denne blandede anvendelse, såsom luftfugtighed og vindhastighed, gør forudsigelser mere præcise.

Forbrugerne bruger både el og vand, når de kører en opvaskemaskine, varmevand eller haveanlæg. Byer bruger også vand til at producere elektricitet, og elektricitet til at behandle og distribuere vand.

For en blæsende by som Chicago, vindhastighed har betydning, når man estimerer el- og vandforbrug. Temperaturen kan spille en større rolle i den sydvestlige del, hvor der opstår tørke.

"Normalt arbejder el- og vandværker i siloer. Men hvis vi vil præcist fange klimafølsom efterspørgsel, vi skal se på el og vand sammen, " sagde Roshanak "Roshi" Nateghi, en Purdue assisterende professor i industriteknik og miljø- og økologisk teknik.

Nateghis team samarbejdede med Rohini Kumar, en postdoc forsker ved Helmholtz Center for Environmental Research—UFZ i Leipzig, Tyskland, at udvikle modellen.

I en undersøgelse, der blev offentliggjort den 5. marts i tidsskriftet Klimaændringer , samarbejdsholdet anvendte denne model til fem andre byer i det amerikanske midtvest:Cleveland, Columbus, Indianapolis, Madison og Minneapolis.

Som en helhed, modellen forventede, at Midtvesten vil bruge 19 % mere elektricitet og 7 % mere vand. Og det er kun om sommeren.

Forskerne startede med Midtvesten, fordi regionen typisk oplever forskellige årstider, men modellen kan anvendes til enhver region.

Mens modellens fremskrivninger endnu ikke tager højde for befolkningstilvækst eller teknologiske skift, såsom øget brug af elbiler, en fælles basismodel, som forsyningsselskaber i øjeblikket bruger til at forudsige klimapåvirkningen, tager kun hensyn til, hvordan temperatur og nedbør påvirker el- og vandforbruget.

Modellen udviklet af Nateghis laboratorium overvejer disse variabler, samt relativ luftfugtighed, vindhastighed og store klimafænomener, såsom El Niño, hvilket ofte fører til mere milde vintre i Midtvesten.

"At tilføje disse andre variabler gør modellen mere repræsentativ for fremtidige klimaforandringer, " sagde Renee Obringer, den første forfatter på dette studie og en ph.d. kandidat i miljø- og økologisk teknik hos Purdue.

Modellen bruger kunstig intelligens til at forudsige klimaforandringernes indvirkning. Som en læringsalgoritme, modellen tilføres mange års data fra en regions forsyningsselskaber og vejrtjenester og trænes derefter til at forudsige ændringer i elektricitets- og vandforbrug givet visse klimaforandringer.

Disse scenarier er, når jordens temperatur stiger med 1,5 eller 2,0 grader Celsius over dens middeltemperatur i den førindustrielle periode, cirka 1881-1910.

Klimaforskere har forudsagt, at den globale opvarmning kan krydse tærsklen på 1,5 C i 2030 og tærsklen på 2,0 C i 2055.

Det betyder, at for Chicago, det bedste scenario er, at elforbruget stiger med 12 %, og vandforbruget stiger med 4 %, hvis den globale opvarmning krydser en tærskel på 1,5 C. Men hvis en tærskel på 2,0 C nås, så er det værste scenario en stigning på 20 % i elforbruget og en stigning på 6 % i vandforbruget.

"Sådanne scenarier er grundlæggende for at forstå el- og vandforbrugets fælles reaktion på fremtidige ændringer i klimatiske forhold for at forstå, i hvilken grad vores nuværende ledelse og teknologiske strategier skal tilpasse sig de fremtidige ændringer." sagde Kumar.

Forskerne fandt, at i gennemsnit for hver by analyseret i denne undersøgelse, der kan være en stigning på 10%-20% i el og 2%-5% stigning i vand i løbet af sommeren på grund af et opvarmende klima.

"En basismodel, der kun ser på temperatur og nedbør, bruges igen og igen til at udvikle politikker. I fremtiden, der kan være betydelig mangel på vand- og elforsyning, fordi disse modeller har undervurderet betydeligt, hvad den faktiske efterspørgsel ville være, " sagde Obringer.

Selvom der altid er plads til mere nøjagtighed, forskerne mener, at niveauet af nøjagtighed opnået med denne model burde berettige dens brug nu af forsyningsselskaber og byplanlæggere til at danne mere effektive politikker.

"Denne model giver en meget bedre følelse af potentiel risiko for variabilitet og forandring, " sagde Nateghi.