水电站迅速扩张在亚马逊构成严重威胁地球的最大和最多样化的流域。在亚马逊河流域,有158座水坝与另一个351年提出;这些项目通常是单独评估,协调规划。一项新的研究,发表在今天科学计算方法,提供了第一个流域层面评价水电和生态系统服务之间的权衡,指导可持续大坝选址的目标。
作者斯蒂芬•汉密尔顿卡里生态系统研究所的一个生态系统生态学家解释说,“持续水电开发亚马逊是不可避免的。所以如何进行优化能量输出的方式在环境成本最低?答案选择项目战略,考虑多个环境标准迄今为止一直难以同时在规划占大量的潜在项目。”
汉密尔顿是一个跨学科的团队开发的环境和计算专家“亚马逊EcoVistas”,小说的框架,分析提出了大坝项目集体——能源发电,以及他们对环境的影响。他们分析了五个环境标准:河流流,河连接,输沙、鱼类生物多样性,和温室气体排放。他们的工具使用人工智能和高性能计算确定水电站的投资组合,以满足能源生产目标最少的环境危害。
“我们的工具使我们能够评估水力发电项目的集体影响自然和人在整个流域——一种罕见的规模,然而关键方法,自亚马逊河及其支流流经多个国家与多样的地形,”解释合著者拉斐尔•阿尔梅达前访问研究生卡里目前德州大学的助理教授,格兰德河河谷。该工具还可以屏蔽项目特别有害,阿尔梅达添加,“碎片的河流系统,堵塞鱼迁移,捕获的沉淀物,和甲烷的排放都没有恶化的防御计划。”
阿尔梅达指出,环境标准评估也有社会价值。三峡大坝挡住沉积物在河滩上需要施肥农作物生长。渔业退化威胁食物和收入的重要来源,和河碎片扰乱了人员和货物的运输。
运行“亚马逊EcoVistas”现有算法在158年和351年提出大坝创建场景基于这些项目的所有可能的组合。这允许它来确定的“帕累托最优前沿”——或结合水电工程,最大限度地减少负面环境影响对于任何给定水平的总水电输出。这个过程是极其计算密集型;之间的509个总项目,有2所示509年(或~ 10153年)可能的组合——六维(能量输出+五个环境标准)进行评估。
作者亚历山大雀斑,教授康奈尔大学生态学和进化生物学,说,“所有决定大坝选址涉及复杂的权衡。帕累托最优边界提供了明确的方法来评估这些权衡我们寻求平衡能源生产和多样化的环境后果。”
例如,大坝在陡峭的安第斯山谷上亚马逊河流创建小型水库,从而淹没少土地和排放甲烷。大坝建造更高的河流系统的破坏性更小的鱼,需要长途迁徙,而大坝系统中建立低块鱼前往河的上游到达。然而,安第斯大坝陷阱山沉积物需要滋养下游生态系统对人类和野生动物和维护泛滥平原重要。在陡峭的山谷和水坝更有可能把水储存在高流动,从而创造更多的颠覆性改变下游流动。
雀斑的继续,“没有放之四海而皆准的解决方案来减少大坝建设的负面环境影响。但最具破坏性的影响可以避免通过权衡各种生态和社会成本的不同组合项目。我们新颖的计算框架是第一个做出这样的评价可能的规模如此庞大的防御。”
“我们的方法应用到现有的水坝在亚马逊显示缺乏协调规划日期导致项目集体更有害比会如此选择,战略选择的投资组合大坝建成,“阿尔梅达解释道。”这适用于所有五个标准,我们评估。跨境规划将有利于该地区的所有国家的角度看,在满足能源需求,促进更好的环境结果。”
通过识别更可持续的水电开发的机会,“亚马逊EcoVistas”可能是有用的能源规划者,决策者,和研究人员致力于实现战略,整个水槽大坝的计划。它还可以帮助评估重点地区水坝拆除与大坝老化,如北美和欧洲。
汉密尔顿认为,“水电能源规划通常发生在一个国家的基础,尽管电力出口跨越国界。我们的评估证明,协调整个水槽规划可以减少环境影响,同时优化能源生产和维护至关重要的生态系统服务”。
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