2021年6月8日
气候变化和社会不平等是两个经常重叠的紧迫问题。普林斯顿大学的研究人员领导的一项新研究为城市提供了解决能源使用不平等的路线图，提供了细粒度的方法来衡量能源使用强度方面的收入和种族差异。
能源使用强度，即单位楼面面积的能源使用量，通常被用作评估建筑物效率和随时间推移所获得的升级的指标。这项工作可以指导退税的公平分配和其他降低能源成本和提高效率的措施。
由于缺乏城市内部精细空间尺度的能源使用数据，对城市不平等现象的研究受到了阻碍。到目前为止，只有洛杉矶能够使用数据驱动的方法来揭示能源使用不平等存在的地方，特别是关注收入差距的影响。但是根据最新的研究结果美国国家科学院院刊在美国，要真正理解和全面解决能源使用不平等问题，城市必须采取更细致的方法——从收入中揭示种族相关的不平等。正如作者所报告的那样，仅从收入的角度来审视这个问题，可能会错过收入影响之外存在的与种族相关的重大不平等。
“通常，在讨论社会公正时，人们有时会问，‘哦，你怎么知道这是一种种族效应，而不是‘仅仅’一种收入效应?普林斯顿大学高草甸环境研究所土木与环境工程教授、合著者Anu Ramaswami说。“这篇论文实际上向你展示了数据，表明在结构上存在着收入-种族效应，甚至在同一收入群体中也存在额外的种族效应。”
Ramaswami和她的同事通过研究佛罗里达州的塔拉哈西和明尼苏达州的圣保罗这两个城市得出了他们的发现。研究结果显示，在评估年度能源消耗时，最低收入社区的家庭每平方英尺的能源消耗平均比最高收入社区高25-60%。更令人惊讶的是，在收入群体中，以非白人为主的社区与以白人为主的社区相比，能源使用强度更高。
“当我们第一次看到这些模式时，我们很震惊，”拉马斯瓦米说，他也是普林斯顿大学Sanjay Swani '87印度研究教授和全球印度Chadha中心主任。
考虑到夏季和冬季的季节性能源消耗，结果甚至更加明显。该研究关注的是季节性能源使用强度，根据之前研究的有限数据，研究发现，在最低收入群体中，收入差异和种族差异可能超过150%，比此前已知的美国城市中25%的差异大5倍。研究发现，在低收入的非白人社区的家庭报告了更高的能源使用强度，反映了较低的建筑能源效率，以及较低的参与退税计划。
她和她的同事开发的方法可以应用于其他城市和公共事业部门(交通、供水等)，现在已经可以被有兴趣解决种族不平等问题的城市采用。“我们认为不仅仅是这两个城市，”Ramaswami说。“这些影响可能到处都在发生。”
在美国，围绕收入和种族的不平等往往被混为一谈，因为低收入社区往往有更多的非白人人口，而高收入地区往往以白人为主。为了理清这些变量，Ramaswami和她的合著者与城市官员和公用事业公司合作，获得详细的能源使用数据。
“部分问题在于种族和收入是如此交织在一起，你需要精确的数据来真正解开不平等的面纱，”Ramaswami说。“通常，城市获得的能源使用数据是邮政编码级别的，这是非常粗略的，但我们通过与合作城市和公用事业公司的独特合作，获得了人口普查区级别的数据，他们致力于了解其社区的基线不平等。”
研究人员总共获得了来自公用事业公司的匿名和汇总数据，涵盖塔拉哈西所有9万户家庭和圣保罗所有11万户家庭。他们将一个社区的家庭能源使用总量除以住宅的总平方英尺，计算出该社区的平均能源使用强度。然后，他们比较了分成五个收入等级的不同社区的能源使用强度，并进一步根据每个收入等级的社区的种族构成进行了比较。
结果显示了一些令人惊讶的地方。例如，在圣保罗，最低收入群体的年能源使用强度(每平方英尺的使用量)比最高收入群体高27%。圣保罗的结果与洛杉矶25%的收入差距相当。然而，塔拉哈西按收入划分的年用电强度差距达到66%，是原来的两倍多。此外，当研究人员根据人口普查区的种族构成进一步划分收入群体时，他们发现，即使在相同的收入群体中，种族之间的差异也有很大的增加。例如，在圣保罗，最贫穷的非白人社区的能源使用强度比最贫穷的白人社区高40%。这种种族差异在所有收入阶层中都可见一斑，除了最富有的群体，这些群体一开始就以白人为主。
当研究小组进一步研究季节性能源使用时，即冬季和夏季用于取暖和制冷的能源使用时，他们发现圣保罗收入最低和最高的家庭之间的电力使用强度差异高达167%，而收入最低的家庭承受着巨大的能源负担。在塔拉哈西，季节性能源使用在最低收入群体中显示出巨大的种族差异，约为156%。
“据我所知，这是第一项显示城市能源使用的种族不平等的研究，并表明它不同于按收入划分的能源使用不平等。”耶鲁大学弗雷德里克·c·希克森地理和城市化科学教授卡伦·塞托说，她没有参与这项研究。“这项研究证实了其他研究的结果，即城市内部存在显著的不平等。”她说，无论是种族还是收入，“无论是暴露在高温下还是绿地中。”
研究人员还调查了家庭参与几种旨在提高能源使用效率和降低成本的返利项目的情况。他们发现，在以白人为主的富裕社区，家庭更有可能参与退税计划，而以非白人为主的贫穷社区则往往会被遗漏。
“让这种类型的数据可见有助于让人们了解与基础设施相关的种族差异不是一些抽象的东西——它是真实的，你可以在数据中看到它。”Ramaswami说。“我们都说我们想要社会公正，但要实现这一点，就需要量化。”
Ramaswami和她的同事们希望全国各地的城市都能采用他们的方法来更好地了解自己的能源公平动态。他们已经与德克萨斯州奥斯汀的官员合作，应用这种新方法。
最终，他们还希望跟进他们的发现，以确定到底是什么导致了能源使用强度和返利参与的差异，以便城市可以利用这些信息进一步缩小不平等的差距。
“从这项研究中获得的新认识已经相当多了。”该研究的第一作者、普林斯顿大学土木与环境工程博士后研究员佟康康说。“但还需要其他几项研究来真正理解我们发现背后的原因，以帮助社区提高能源使用效率。”
该研究还解决了研究人员用来衡量城市地区社会不平等的地理尺度的基本问题。研究人员发现，选择研究跨城市街区的社会不平等作为分析单元，与研究跨更大的街区群体或更大的人口普查区域的不平等提供了不同的结果。这是许多学科——包括地理学、公共卫生、计算机科学、数学和政治学——的学者正在努力解决的一个基本问题的一部分，称为可修改面积单位问题。问题是，随着观察的空间单位面积的改变——无论是城市街区、街区组、人口普查区还是邮政编码——离散和不平等的测量方法也会发生变化。Ramaswami说，美国国家科学院院刊的这篇论文是第一篇描述城市能源使用不平等问题的可改变的面积单位问题的论文，通过探索一系列尺度上的能源使用不平等的多个指标。这些发现与政策高度相关，因为这意味着从区块级别的数据中测量差异比率，可能与从区块组或人口普查区域级别的数据中计算结果截然不同。
“这也是需要进一步研究的另一个领域，其中与政策相关的问题可以引发根本性的科学发现。”通说。
研究论文,“用细尺度数据衡量城市能源使用和干预的社会公平”是在6月7日由美国国家科学院院刊．除了Ramaswami和Tong，合著者还包括佛罗里达州立大学的Richard Feiock和Corey (Kewei) Xu;佛罗里达州立大学和塔拉哈西市的Michael Ohlsen;以及明尼苏达州Xcel能源公司的帕特里克·施密茨(前)。这项研究部分由美国国家科学基金会资助。
来源:https://engineering.princeton.edu/