公告/发布日期:2020/11/06

mile米乐m6官网 新型冠状病毒导致的避免外出带来的热岛缓解和节能效果

-远程办公的普及能否成为城市适应气候变化的措施? -

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  • 新方法:“城市气候模型+人口数据”估算人口变化对气温和用电量的影响
  • 由于新型冠状病毒人们避免外出,人口减少的商圈温度下降了013摄氏度,耗电量下降了40%
  • 温度和功耗的下降分别是 G20 大阪峰会相关下降的三倍和十倍

摘要

国立先进产业技术综合研究所 [会长:石村和彦](以下简称“AIST”)环境创造研究部 [研究主任:绪方厚] 环境动态评估研究组高根雄也研究组附件,中岛虹二 AIST 特别研究员是明成大学 [院长:落合一泰] 龟川幸宏教授,Docomo Insight Marketing, Inc [代表董事兼社长迈克隆彦]与副总经理古田泰子和集团负责人高松大树共同应对新型冠状病毒的传播]限制外出(以下简称“限制外出”)使大阪市办公区(图1,管制范围内)的温度和电力消耗分别降低了013℃和40%(建筑面积1m2每单位12W)估计有抑制作用。另一方面,在人口略有增加的住宅区(图1右粉红色),用电量下降了18%(建筑面积1m2每天14W),温度与出门前没有变化。

此次因避免外出而导致办公区域温度和功耗下降的估算是在 2019 年 6 月进行的G20 大阪峰会8818_8918热岛这表明缓解措施是可能的。新开发的“城市气候模型+人口数据”方法可用于预测“新常态”下的城市气温和电力消耗,预计将有助于城市地区适应措施的评估和建议,为未来预计将变得更加明显的气候变化做好准备。该结果详情将于2020年11月4日(英国时间)发表在Elsevier科学期刊上城市气候

图1

图1 因限制外出而导致的大阪市气温(左)和用电量(右)的变化
虚线表示G20大阪峰会导致的交通和工作限制区域。


发展的社会背景

近年来,随着《巴黎协定》在国内执行气候变化适应法律,人们对适应气候变化的兴趣不断增加。在受气候变化影响较大的人口集中城市,未来采取有效的气候变化应对措施非常重要。 2020年,新型冠状病毒的传播导致世界各国封城、封城,日本民众也被要求不要外出。人类活动的这种剧烈变化对城市气候和能源消耗产生影响,但实际情况却很难定量把握。定量地理解这一点将有助于解决“白天不外出以避免未来热浪作为城市气候变化适应措施的效果如何?”的问题,在全球变暖和城市热岛双重变暖的城市中,由于人口集中,中暑等健康问题将变得更加严重。

 

研究历史

AIST和明成大学20多年来一直致力于开发计算城市气候的数值模型,目的是计算城市地区的人类活动与城市天气和气候之间的关系,并定量估计其影响。开发的数值模型是世界首创城市气候模型这次,这个城市气候模型将用于气象区域气候模型集成并开发了最新版本,通过与实际测量的功耗对比,有了显着的改进。

这项研究得到了日本环境恢复和保护机构环境促进基金 (JPMEERF20191009) 的支持,“利用建筑能源模型和监测开发碳排放和人工废热的高精度估算方法”(2019 年 4 月至 2022 年 3 月)。

 

研究内容

虽然办公区的人口因人们避免外出而大幅减少,但住宅区的人口却略有增加。采用新开发的“城市气候模型+人口数据”方法估算了这些人类活动变化对气温和电力消耗变化的影响。目标区域是亚洲最大城市之一的大阪,2019年将在这里举办G20峰会,2025年将举办世博会。计算涵盖的时期为2019年6月11日至30日,包括G20期间。为了与 G20 相关的交通和工作限制的影响进行比较,我们假设人们在此期间不外出。

Docomo Insight Marketing 准确了解人类活动的变化移动空间统计信息使用(500 m 筛网,每小时)。根据该数据,人们避免外出期间办公区白天的人口比感染蔓延前减少了约70%(图2左)。这一人口下降量大约是 G20 相关交通和工作限制导致的人口下降量的七倍。自我约束时期和G20时期的人口变化量反映在城市气候模型中与人类活动相关的参数(空调使用时间表、人体排热量等)中(图2)。

如图3所示,由于大阪市商务区限制外出导致人口减少,耗电量增加至最大建筑面积1m2减少 120 W(比外出前减少 40%)。这一削减量约为G20削减量的10倍,与2011年夏季东日本大地震后的节电措施的效果相当。此外,随着用电量的下降,人工余热土地面积为1m2763 W (42 %)此次降温幅度大约是 G20 造成的降温幅度的三倍。而且,这个013摄氏度的气温下降与之前研究根据日本各城市观测气温值统计估算出的气温下降程度一致。这些估算结果表明,通过改变城市中心的人类活动(通过远程办公等的普及)和推广“新的工作和日常生活方式”,可以节省能源并缓解城市热岛效应。另一方面,由于限制外出,人口略有增加的居民区用电量为100万2增加 14 W (18%),但对温度的影响估计很小。

这项研究的意义重大,因为它使我们能够估算通常不会公开或测量的城市街区规模(几百米到几公里)的功耗和温度,并且使我们能够评估人类活动变化对功耗和温度的影响。此次开发的“城市气候模型+人口数据”方法,可以应用于大阪以外的城市,也可以应用于预测未来城市气候和电力消耗,评估城市规划和城市地区气候变化适应措施。

图2

图 2 该方法使用移动空间统计(左)和城市气候模型(右)
通过将移动空间统计数据以“空调运行率”、“设备功耗”和“房间内人员”的形式输入城市气候模型,根据人口变化计算功耗、人工排热和温度。

图2

图3 由于自我约束和G20导致的功耗变化(左)、人工排气热量变化(中)和温度变化(右)的时间变化

 

未来计划

今后,我们将把这次开发的方法应用到日本和海外的其他城市(特别是首都圈),从而系统化人类活动与城市气候之间的关系,在更大范围内估计避免外出的影响。我们还将调查避免外出对人们中暑指数的影响,这将导致提出超越城市气温和电力消耗的综合气候变化适应措施的建议。


术语解释

◆限制外出
为防止新型冠状病毒感染传播而采取的行动之一。 2020年4月7日,时任首相安倍晋三宣布大阪等7个县进入紧急状态。 5月21日,大阪府解除紧急状态。该声明附带的法律修正案现在允许都道府县知事要求居民除非维持日常生活所必需,否则不要外出。此外,许多学校和设施被关闭或关闭。此外,经济产业省还要求企业采取远程办公等措施。在这种情况下,不外出不仅包括不外出,还包括关闭学校和在家工作。[返回来源]
◆G20大阪峰会
金融与世界经济峰会(G20峰会)于2019年6月28日至29日在大阪举行。G20期间,大阪市周边道路实施大规模交通限制,部分学校和企业被迫停业或歇业。据移动空间统计数据显示,与G20召开前一周相比,大阪市人口减少了6%至7%。此外,大阪府警察估计,交通管制期间,大阪市内的交通量比平时减少了51%。[返回来源]
◆热岛
由于城市化进程,城市地区气温高于郊区的现象。当你绘制等温线时,城市地区的温度似乎呈岛屿状上升,这就是为什么它们被称为热岛。除了导致城市地区出现中暑和睡眠障碍等健康问题外,它还会增加能源消耗。[返回来源]
◆城市气候模型
用于在计算机上再现和预测城市气候和天气的数值模型。城市气候模型发展之前的数值模型以及目前用于天气预报领域的数值模型根本没有考虑到城市,或者将其表示为混凝土等平板,因此很难再现城市气候特有的特征,例如夜间温度高于郊区。然而,城市气候模型使得准确再现城市气候成为可能。此外,通过将其与建筑能源模型相结合,可以计算人类活动、能源消耗和温度之间的相互作用。城市气候模型在学术上称为城市冠层模型。[返回来源]
◆区域气候模型
在计算机上再现和预测特定区域的气候和天气的数值模型。与覆盖整个地球大气层的全球气候模型相比,水平分辨率通常更精细,范围从几公里到几十公里,因此可以进行比全球气候模型更详细的现象以及地形和土地利用差异的模拟。也称为区域气候模型。[返回来源]
◆移动空间统计
移动空间统计数据*1 是使用 DoCoMo 的移动电话网络系统创建的人口统计信息。每个基站定期监测其区域内的手机数量,并利用该系统统计手机数量,并考虑到Docomo手机在每个区域的普及率,从而估算出该区域一年365天、每天24小时的人口数量。国内居民的样本量约为8,000万辆*2,访日外国人的样本量约为1,200万辆*3,为日本最大。对于国内居民,还可以确定性别(男/女)、年龄(15-89岁)和居住地(都道府县/市/区/镇/村/大字)等属性。
在人口估算过程中,我们会进行去识别化处理,删除姓名、电话号码和出生日期等信息,并进行匿名化处理,从汇总结果中删除少量人的数据,从而无法识别个人身份。此外,可以根据用户的请求停止使用移动空间统计的操作数据。
※1:移动空间统计是 NTT Docomo, Inc 的注册商标。
※2:截至 2020 年 3 月,公司名称和 MVNO 不包括在此数字中
※3:2019年度业绩[返回来源]
◆人工排热
由于工业和社会活动而排放到大气中的人造热量。其中包括空调室外机排出的热量、汽车燃料燃烧产生的热量、工厂排出的热量以及人体新陈代谢产生的热量。这是热岛形成的原因之一。[返回来源]


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