为了实现二氧化碳的净零排放，城市应该优先采取哪些行动?
这是城市规划者的一种新工具，可以帮助他们设计一系列行动，包括紧凑开发、智能电力移动、电加热系统、大规模木材建筑、城市再造林，以及允许资源在食品、垃圾和能源部门有效循环的技术。
“在城市中，环境健康和人类福祉交织在一起，”Anu Ramaswami说。他开发了这个工具，是普林斯顿大学1987年印度研究的Sanjay Swani教授，也是另外三个项目的教授他是土木与环境工程系(CEE)、普林斯顿国际与区域研究所和高草地环境研究所的主任，同时也是查达哈全球印度中心的主任。
她说:“全球约55%的人口居住在城市，90%以上的全球国内生产总值(gdp)是在城市产生的。”“如果你能在城市范围内为全球不同类型的城市制定出零碳战略，就有可能在解决全球挑战的同时为当地带来好处。”
New tool helps cities and towns make choices for a net-zero future
哪些地方选择对二氧化碳的影响最大?拉马斯瓦米创建了一个排放计算器，以帮助世界各地的城市规划者和镇议会实现减少二氧化碳和其他温室气体的目标。
去年秋天,联合国气候峰会上1049个城市集体7.22亿人加入了“城市“零”活动,承诺到2030年将排放量减少一半,达到零到2050年或更早,这是最大和最激进的任何团体在峰会上的承诺。
拉马斯瓦米正在努力帮助这些城市实现碳“净零”，有时也被称为“碳中性”，即平衡二氧化碳的排放量和从大气中吸收的排放量。专家表示，城市温室气体排放量不超过被永久移除的数量，对于避免气候变化最严重的后果至关重要。
为此，拉马斯瓦米和她的团队开发了“社区零排放计算器”(ZECC)，这是一个二氧化碳排放计算器。随后，他们又进一步与明尼苏达州的双城大都会委员会(Met Council)合作，整合高分辨率的当地数据，为明尼阿波利斯-圣路易斯市的每个城市、城镇和农村社区创建了一个“温室气体情景规划工具”(目前正在测试中)。保罗地区，总共182个。
Ramaswami说:“这是第一个量化每个社区能源使用预测的项目，基于每个城镇自身建筑存量、自身能源强度和自身就业特征的颗粒数据。”
她的普林斯顿团队包括中东欧博士后研究员、上海交通大学中英低碳学院助理教授童康康;Bhartendu Pandey，中东欧博士后研究员，Ramaswami城市Nexus实验室首席城市数据科学家;以及中考研究生Roshan Shankar和Jinjin Chen。该团队的工作背景是普林斯顿大学(Princeton)更大的“净零美国”(Net-Zero America)项目，该项目模拟了美国各地的电网变迁，使拉马斯瓦米的团队能够更深入地关注城市尺度的过程，这些过程需要与更大规模的脱碳模型相结合。
一些改变，比如将汽油公交车转变为电动公交车，就像瑞士沙夫豪森市的这个公交车，帮助城市减少了温室气体的排放。
Ramaswami的团队通过研究人员和从业人员之间的知识联合生产过程与Met理事会合作，该过程自2010年以来一直由Ramaswami与城市的工作所推进。联合生产作为一种通过知识的使用者和生产者参与到合作发现中来创造可操作科学的重要研究方法，正受到越来越多的关注。
这个特别的联合制作项目是独特的，因为它涉及到大都市地区182个不同城镇的合作模型，他们通过大都会博物馆理事会的高级研究员Mauricio Leon和Baris Gumus-Dawes以一种创新的方式参与。
这种联合制作尤其引人注目，因为由于COVID-19限制了面对面的会议，拉马斯瓦米的团队、大都会艺术博物馆委员会(Met Council)团队以及各种城市和大学合作伙伴最终在网上对零碳途径进行了讨论。拉马斯瓦米说:“通过虚拟合作和讨论来共同制作这么大的一个项目真的非常独特，它开辟了扩大合作的新途径。”
“这个工具提供了可持续性和公平的一个很好的交集，”大都会艺术博物馆理事会(Met Council)的规划分析师埃里克·沃奇克(Eric Wojchik)说。“显然，关注减排很重要，但我们也需要考虑如何以公正和公平的方式做到这一点。”
“这可以帮助我们做出决定”
圣保罗市的首席弹性官Russ Stark表示:“新方案规划工具的创建对我们来说可能非常有价值。我们一直在努力——逐月地努力——找出在减少温室气体排放方面最好地利用我们的时间。这可以帮助我们决定是应该把更多的精力放在特定的交通项目上，还是建筑能源项目上，或者其他事情上……它真的可以帮助我们决定我们需要首先做哪些，哪些行动可以产生最大的影响，以及如何逐步实施这些行动。”
该工具整合了当地的数据，为双城地区的每一位市长或镇议会提供他们需要的东西，以设计他们自己通向净零未来的道路。
“需要做出很大的权衡，在你做出决定之前，这就为你提供了数据，”得克萨斯大学奥斯汀分校(University of Texas at Austin)的交通专家、土木工程教授卡拉·科克曼(Kara Kockelman)说，她与拉马斯瓦米和大都会艺术博物馆理事会(Met Council)合作开发了这个工具。
科克曼说，在全国范围内，实现净零碳排放将需要巨大的改变，比如从化石燃料转向可再生能源，但在各地的城市，小规模的选择将产生重大影响。
Ramaswami同意了。“我们正在使用特定地点的数据，研究城市规划、土地利用规划水平、建筑建筑类型、树木种植、废物(将废物转化为有价值的产品)。”
非常具体。“我们知道树存在在任何给定的位置在双城地区,在一项决议相当于一个小咖啡桌的一个区域,”她说,指的是新兴的遥感方法从她的小组,映射在小尺度城市绿化在双城和其他美国地铁的区域。
但大都会艺术博物馆理事会成员彼得·林德斯特罗姆(Peter Lindstrom)说，正是这种粒度水平使得该工具具有革命性。“如果我们要对气候变化产生影响，那就意味着我们每一个人都要在我们自己的家庭、我们自己的邻居、我们自己的城市、我们自己的地区、我们自己的州、我们自己的国家尽我们所能。总的来说，这将产生影响。”
计算一个低碳的未来
拉马斯瓦米说，许多决定都会对碳排放产生影响。建筑材料。几十年来，混凝土作为许多政府建筑的默认选择，有着巨大的碳足迹——全球人类排放的二氧化碳中至少有8%来自水泥工业。
但是一种最新流行的材料，一种被称为交叉层压木材或块状木材的木质产品，可以把建筑变成碳汇。Ramaswami说:“大量的木材建筑可以是一种非凡的方式，将森林储存在你的建筑中。”
通过建造大量木材的建筑，比如华盛顿特区的西南社区图书馆，城市可以成为碳的“汇”——长期储存地点。拉马斯瓦米的团队最近发表的一篇评论文章强调，一栋五层楼高的建筑所储存的碳量是同一面积的森林所储存碳量的三倍。
大量的木材由一层层烘干的木板粘合而成，具有混凝土或钢材的强度和稳定性，但有潜在的负碳平衡，而不是像水泥和钢材生产那样产生高额的排放成本。这很大程度上取决于大规模木结构的生命周期。最近的一篇评论文章强调，在同样的土地面积上，一栋五层建筑所储存的碳量是森林的三倍。
在她的作品在世界各地的城市,Ramaswami发现大变化,像过渡到零碳电网,并将汽油汽车电动的,可以帮助城市对减排取得很大进步,但令人吃惊的是,它可以很难最后差距接近零。
她说:“许多城市发现，到2040年实现零碳排放非常具有挑战性，但它们可以接近这个目标，可能达到80%。”
例如，在双子城的案例研究中，她发现用大量木材设计建筑可以缩小10%左右的碳缺口。建造更多的多层建筑可以导致紧凑的城市设计，最大限度地提高旅行效率，获得另外20%，为城市造林创造空间，并使其更容易实施新颖的区域能源解决方案。
“百分之二十是很大的!””Ramaswami说。“用大量的木材建造它，其好处甚至更大。这正是我们试图向不同城市展示的，你可以使用这些不同的杠杆;它们都相互作用。”
一场大型的城市造林运动，或者将食物垃圾转化为能源，可能会让你获得另外3%到5%的收益。“这个数字并不大，但要达到零，5%是不容小觑的。很难让最后一点变成零。”她说道。她还提醒说，城市森林必须具有长久的生命力，才能真正发挥碳汇的作用，而且需要进行生命周期评估，以确认废物转化为能源技术的碳效益。
从污染到地球健康
Ramaswami的大部分职业生涯都在关注城市环境。“我做环保工作的灵感实际上是从城市开始的，”她说。“我住在印度金奈，那里的可见污染让我震惊。”
地球夜间的全球地图揭示了城市发展的模式。
她曾接受过化学工程师的培训，但她发现自己想研究化学工程和污染之间的交集。这一研究后来发展为研究当地的健康和幸福如何受到全球趋势的影响——这个领域被称为全球健康。“我一直对人类健康很感兴趣，”她说。“我实际上想成为一名医生，最后我研究的是世界的健康。”
面对不断增长的人口和城市化，拉马斯瓦米的事业是帮助城市实现看似矛盾的目标:提高数十亿人的生活水平，同时减少污染，保护包括土地、水和生物多样性在内的自然资源。
“如何在如此多样化的城市实现这些多重目标?””她问道。“很多城市都经历了这些挑战。有一段时间，伦敦是世界上污染最严重的城市之一，烟雾如此浓重，人们称之为“豌豆汤”。匹兹堡，我做论文的地方，洛杉矶，这些都是一些案例研究，在这些案例中，独创性和好的政策显著减少了极端的空气污染。”
她经常在晚上看着这个世界的标志性图像，在某种程度上，这是一张城市化地图。她说:“从太空看到的地球真的告诉我们，人类只是众多物种中的一种，我们只有一个有限的星球可以生存。”“可持续性的定义是在一个有限的星球上促进所有人的福祉。它指导着我的工作。”