《全球变暖环境下保持凉爽的一个可再生解决方案》

  • 来源专题:物理海洋学知识资源中心
  • 编译者: 张灿影
  • 发布时间:2020-11-06
  • 一直以来,全球经历着创纪录的高温。为应对这一情况,再加上全球人口不断增长,预计空调需求量将继续上升。最新的一项新的研究探讨了海水空调作为一种替代冷却方案的利弊。他们开发了一个计算模型和方法来估计全球范围内使用海水空调进行冷却的成本,并评估了使用该系统作为风能和太阳能等可变、可再生能源储能替代方案的可能性。传统空调系统要求较低的初始投资成本,但运行所需的能源成本较高,而对于海水空调系统则恰恰相反——虽然初始投资成本较高,但运行该系统的能源成本较低。海水空调的主要优势是在热带地区的小岛屿上,那里从海岸到深海的距离很小,能源成本很高,而且全年的平均气温都很温暖。研究结果进一步表明,来自风能和太阳能等可变、可再生能源的过量发电量可以与海水空调电厂管道中海水流量的变化相平衡。海水空调的其他优点包括其作为非间歇式可再生冷却源的可靠性、冷却过程中温室气体排放量的减少以及冷却系统耗水量的减少。此外,它可以作为热带国家大规模降温的廉价替代品,在这些国家,它可以降低粮食和粮食储存的成本,从而有助于降低应对气候变化的成本。研究人员警告说,尽管这项技术具有潜力和诸多优势,但它也面临挑战。例如,应小心的处理海水的回流,以尽量减少其对沿海野生动物的影响;对区域冷却基础设施和建筑物进行改造可能会产生高昂的资本成本;在深海出口存在热冲击和增加营养物负荷的风险等。
    相关论文链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s12053-020-09905-0
    (郭亚茹 编译; 於维樱 审校)

  • 原文来源:https://iiasa.ac.at/web/home/about/news/201019-Seawater_cooling_.html
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  • 《白色涂料能使表面比周围环境更凉爽》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2020-10-23
    • 科学家发明了一种白色涂料,即使在阳光直射下,它也能冷却表面使其低于周围环境温度。他们的研究发表在10月21日的Cell Press细胞出版社旗下期刊Cell Reports Physical Science上,展示了一种可用于商业涂料的辐射冷却技术,这种技术的制造成本更低,并且能被动地将到达表面95.5%的阳光反射回外层空间。相比之下,目前市场上的商用“拒热涂料”只能反射80%~90%的太阳辐射,不能达到低于环境温度的效果。 在夏季和气候温暖的地区,大多数建筑依靠传统的空调系统将热量从室内传递到室外。这些系统需要消耗能源,并释放出多余的热量,把城市变成了“热岛”,加剧了气候危机。尽管自20世纪70年代以来,科学家一直在寻求开发辐射冷却涂料,但之前开发的涂料不能反射足够的阳光,也不能作为传统空调可行、可商业化的替代品。 这项研究的作者之一、美国印第安纳州普渡大学机械工程学院教授阮秀林说:“开发一种低环境辐射冷却方案是一项持久任务,这种方案能够提供一种方便的单层颗粒基体涂料形式,且可靠性高。这对辐射冷却技术的广泛应用和缓解全球变暖效应至关重要。” 为了开发商业应用辐射冷却涂料,阮秀林和同事使用了碳酸钙填料——一种地球上充足的化合物,而不是标准的二氧化钛粒子。碳酸钙有大量带隙(价电子带和传导电子带底部之间的能差),因此有助于减少涂料吸收的紫外线量。研究人员还利用了60%的高粒子浓度来促进阳光散射以及宽粒子尺寸分布而不是单粒子尺寸来实现高效的宽带散射。 为了证明这些改变如何更好地增强了涂料的辐射冷却能力,研究人员在印第安纳州的西拉法叶进行了为期两天的冷却测试。在夜间,涂料样品比环境温度低10℃,在太阳处于最高点时比环境温度低至少1.7℃。(在阳光直射下,冷却功率超过37W/m2。)该团队接着进行了第二次测试,其中一部分图案用新型涂料绘制,而另一部分则用同样厚度的商用白色涂料绘制。红外摄像机显示,这种碳酸钙基丙烯酸涂料在阳光直射下的温度比商业上的同类产品更低。 阮秀林预计,该技术可能惠及广泛行业,包括住宅和商业建筑、数据中心、仓库、食品存储、汽车、户外电气设备、军事基础设施和多功能车辆等。这种涂料可以直接涂在建筑物上,以降低冷却成本。由于这种涂料没有金属成分,电信公司可能用它来防止户外设备过热,这是实现5G网络的重要一步。 “这种涂料甚至还可以用来对抗气候变化,因为它排斥阳光并向太空辐射热量。”阮秀林说。 接下来,研究人员计划进行长期的可靠性研究,测试涂料的抗紫外线、灰尘、表面附着、水和清洁剂等能力,以确保其作为商业产品的功能。 阮秀林说:“我们的涂料与商业涂料的生产工艺相兼容,成本可能与之相当,甚至更低。关键是要确保其可靠性,这样它才能在室外长期使用。” 相关论文信息:http://dx.doi.org/10.1016/j.xcrp.2020.100221
  • 《红树林如何帮助地球保持凉爽》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:mall
    • 发布时间:2018-07-25
    • 研究人员开发了一种能更准确评估海岸线上的红树林如何在土壤中储存碳的方法。他们发现,以前的研究低估了一些地区红树林中高达50%的蓝碳含量,其他地区则高估了86%。他们最近在《Nature Climate Change》中发表的研究将帮助各国开发和评估可能在全球的碳足迹和蓝碳储量。共同作者Robert Twilley说:“我们通过对一个稳健的模型进行了进一步的研究,该模型考虑了世界各地发生的不同的潮汐、河流流量、地质和降雨情况,更清楚地定义了全球海岸线碳储量的变化。”碳是地球上最丰富的化学元素之一,它在大气、海洋和人体中。它也是二氧化碳的一部分,排放到大气中的过量二氧化碳与气候变化有关,大气中的二氧化碳浓度今年达到历史最高水平。然而,海洋和沿海生态系统可以储存大气中多余的碳——称为蓝碳。红树林被认为是蓝色碳生态系统,类似于森林和草原上的绿色碳生态系统。红树林、盐沼和海草床与海洋浅层潮间带相连,在那里它们从大气中积聚的碳比释放的碳更多,从而起到蓝色碳汇的作用。红树林是独一无二的,它们是热带森林,在盐水中茁壮成长,存在于全球各地的三角洲、河口、风化礁和石灰岩等各种沿海地区。红树林能够长时间在土壤中储存大量的碳,从而有助于减少地球大气中的二氧化碳含量。科学家将他们的研究重点放在了新热带上,这些新热带覆盖了美国南部,中美洲和南美洲,世界上大约30%的红树林居住在那里。新热带被认为是全球蓝碳热点。但是,到目前为止,许多国家缺乏蓝碳数据。“我们通过整合更高质量的数据集,并使用一个合理的概念模型,即不同的海岸线作为碳汇来指导我们的建模方法,来改善全球热带国家在减少大气中碳浓缩方面的贡献。”研究团队收集了从佛罗里达沿海大沼泽地到巴西亚马逊南部的36个红树林的土壤样本,他们测量了样品中的碳含量。他们发现在含有石灰石岩石的海岸中,蓝色碳被低估了50%,例如在佛罗里达州南部和加勒比地区发现的那些。研究人员还发现,在之前的研究中,沿海三角洲的蓝碳被高估了86%。此外,该研究为约57个缺乏蓝碳数据的国家提供了新的估算。Twilley说:“我们在1992年开发了第一个全球蓝藻估算的红树林,但是这项研究使用了大量关于蓝碳的新信息以及一种新颖的建模方法,包括独特的沿海特征,如潮汐和河流流量,以改善全球预测的准确性,特别是关于碳储存如何因国家而异。”潮汐有助于营养物质的交换,也可以冲洗碳,因此,位于几乎没有潮汐的地区的红树林往往具有更高的蓝碳含量。蓝碳水平也响应河流流量,河流流量控制沉积物的类型和速率以及沿海海洋的养分负荷。以前的全球蓝碳评估尚未考虑这些过程。Rovai说:“希望我们的新方法能够为各国提供更强大的工具来评估其红树林如何减少大气中的碳含量,这将有助于这些国家开发或修改其二氧化碳排放量清单。”(于佳佳编译;王琳审校) (信息来自中国科学院海洋所《海洋科学快报》2018年第25期)