stringtranslate.com

Я = ПАТ

Изучение влияния горнодобывающей промышленности на окружающую среду и сельское сообщество
Загрязнение от завода

I = (PAT) — математическая запись формулы, предложенной для описания воздействия деятельности человека на окружающую среду .

Я = П × А × Т

Выражение приравнивает воздействие человека на окружающую среду к функции трех факторов : населения (P), богатства (A) и технологий (T). [1] По форме оно похоже на тождество Кайя , которое применяется конкретно к выбросам парникового газа диоксида углерода .

Обоснованность выражения воздействия на окружающую среду как простого продукта независимых факторов, а также факторы, которые следует включить, и их сравнительная важность стали предметом дебатов среди экологов . В частности, некоторые обратили внимание на потенциальные взаимосвязи между тремя факторами; а другие хотели бы подчеркнуть другие факторы, не включенные в формулу, такие как политические и социальные структуры, а также сферу полезных и вредных действий в области охраны окружающей среды.

История

Уравнение было разработано в 1970 году в ходе дебатов между Барри Коммонером , Полом Р. Эрлихом и Джоном Холдреном . Коммонер утверждал, что воздействие на окружающую среду в Соединенных Штатах было вызвано в первую очередь изменениями в технологии производства после Второй мировой войны и сосредоточился на современных ухудшающихся условиях окружающей среды в Соединенных Штатах. Эрлих и Холдрен утверждали, что все три фактора важны, но подчеркивали роль роста численности населения , фокусируясь на более широком масштабе, будучи менее конкретным в пространстве и времени. [2] [3] [4] [5]

Уравнение может помочь в понимании некоторых факторов, влияющих на воздействие человека на окружающую среду, [6] но оно также упоминалось как основа для многих мрачных экологических предсказаний 1970-х годов Пола Эрлиха , Джорджа Уолда , Дениса Хейса , Лестера Брауна , Рене Дюбо и Сидни Рипли , которые не сбылись. [7] Нил Коблиц классифицировал уравнения этого типа как «математическую пропаганду » и критиковал их использование Эрлихом в СМИ (например, в The Tonight Show ) для влияния на широкую общественность. [8]

Зависимая переменная: Воздействие

Переменная «I» в уравнении «I=PAT» представляет воздействие на окружающую среду. Окружающую среду можно рассматривать как самовосстанавливающуюся систему, которая может выдерживать определенный уровень воздействия. Максимально переносимое воздействие называется несущей способностью . Пока «I» меньше несущей способности, связанное с ним население, богатство и технологии, составляющие «I», могут выдерживать вечно. Если «I» превышает несущую способность, то говорят, что система находится в состоянии перерегулирования , что может быть лишь временным состоянием. Перерегулирование может ухудшить способность окружающей среды выдерживать воздействие, тем самым снижая несущую способность.

Влияние может быть измерено с помощью анализа экологического следа в единицах глобальных гектаров (гга). Экологический след на душу населения — это мера количества биологически продуктивной поверхности Земли, которая необходима для восстановления ресурсов, потребляемых на душу населения.

Влияние моделируется как произведение трех членов, что дает gha в качестве результата. Население выражается в человеческих числах; поэтому богатство измеряется в единицах gha на душу населения. Технология — это безразмерный фактор эффективности.

Три фактора

Население

Население (оценка) 10 000 г. до н.э. - 2000 г. н.э.

В уравнении I=PAT переменная P представляет население области, например, мира. С момента возникновения индустриальных обществ численность населения увеличивается экспоненциально. Это заставило Томаса Мальтуса , Пола Эрлиха и многих других [ кто? ] предположить, что этот рост будет продолжаться до тех пор, пока его не остановит повсеместный голод и нехватка продовольствия (см. мальтузианскую модель роста ).

По прогнозам ООН, численность населения мира увеличится с 7,7 млрд человек на сегодняшний день (2019 г.) до 9,8 млрд человек в 2050 г. и около 11,2 млрд человек в 2100 г. [9] В этих прогнозах учитывается, что в последние годы рост населения замедлился, поскольку женщины рожают меньше детей. Это явление является результатом демографического перехода во всем мире. Хотя ООН прогнозирует, что численность населения может стабилизироваться на уровне около 11,2 млрд человек в 2100 г., уравнение I=PAT будет по-прежнему актуально для растущего воздействия человека на окружающую среду в краткосрочной и среднесрочной перспективе.

Воздействие населения на окружающую среду

Рост численности населения увеличивает воздействие человека на окружающую среду многими способами, включая, помимо прочего:

Изобилие

Мировой ВВП на душу населения (в долларах Гири-Хамиса 1990 г. )

Переменная A в уравнении I=PAT обозначает достаток . Она представляет собой среднее потребление каждого человека в популяции. По мере увеличения потребления каждого человека общее воздействие на окружающую среду также увеличивается. Обычным прокси для измерения потребления является ВВП на душу населения или ВНД на душу населения . Хотя ВВП на душу населения измеряет производство, часто предполагается, что потребление увеличивается с ростом производства. ВВП на душу населения неуклонно растет в течение последних нескольких столетий и увеличивает воздействие человека в уравнении I=PAT.

Влияние богатства на окружающую среду

Увеличение потребления значительно увеличивает воздействие человека на окружающую среду. Это происходит потому, что каждый потребляемый продукт имеет широкий спектр воздействия на окружающую среду. Например, производство автомобиля имеет следующие воздействия на окружающую среду:

Чем больше автомобилей на душу населения, тем больше воздействие. Экологическое воздействие каждого продукта имеет далеко идущие последствия; рост потребления быстро приводит к значительному воздействию на окружающую среду через прямые и косвенные источники.

Технологии

Переменная T в уравнении I=PAT показывает, насколько ресурсоемким является производство богатства; насколько сильное воздействие на окружающую среду вовлечено в создание, транспортировку и утилизацию используемых товаров, услуг и удобств. Повышение эффективности может снизить ресурсоемкость, уменьшая множитель T. Поскольку технологии могут влиять на воздействие на окружающую среду многими различными способами, единица измерения T часто подбирается под ситуацию, к которой применяется I=PAT. Например, для ситуации, когда измеряется воздействие человека на изменение климата, подходящей единицей измерения T могут быть выбросы парниковых газов на единицу ВВП.

Воздействие технологий на окружающую среду

Повышение эффективности за счет технологий может снизить определенное воздействие на окружающую среду, но в результате роста благосостояния людей и предприятий, которые их внедряют, технологии на самом деле приводят к более значительному общему росту ресурсов, которые поддерживают нас.

Критика

Рыболовные практики коренных американцев (низкотехнологичные) оказывают гораздо меньшее воздействие, чем промышленное рыболовство.

Критика формулы I=PAT:

Взаимозависимости

Уравнение I=PAT критиковалось за то, что оно слишком упрощенное, поскольку предполагало, что P, A и T независимы друг от друга. В действительности, между P, A и T может существовать по крайней мере семь взаимозависимостей, что указывает на то, что более правильно переписать уравнение как I = f(P,A,T). [11] Например, удвоение технологической эффективности или, что эквивалентно, снижение T-фактора на 50% не обязательно снижает воздействие на окружающую среду (I) на 50%, если вызванное эффективностью снижение цен стимулирует дополнительное потребление ресурса, который, как предполагалось, должен был быть сохранен, явление, называемое эффектом отскока или парадоксом Джевонса . Как было показано Олкоттом, [11] : Рис. 5  несмотря на значительные улучшения в интенсивности выбросов углерода в ВВП (т. е. эффективности использования углерода) с 1980 года, мировое потребление ископаемой энергии увеличилось в соответствии с экономическим и демографическим ростом. Аналогичным образом, обширный исторический анализ улучшений технологической эффективности убедительно показал, что улучшения в эффективности использования энергии и материалов почти всегда опережали экономический рост, что приводило к чистому увеличению использования ресурсов и связанному с этим загрязнению. [12] [13]

Каждый фактор в уравнении I=PAT может либо увеличивать, либо уменьшать уровень воздействия на окружающую среду, и их взаимодействие нелинейно и динамично. Хотя воздействие на окружающую среду обусловлено деятельностью человека в определенных регионах, это воздействие часто проявляется в других местах из-за глобализованной природы экологических систем и человека. Например, экономическая деятельность в одной области может привести к добыче ресурсов в другой или вызвать загрязнение, которое распространяется на другие места. [14]

Пренебрежение полезными человеческими воздействиями

Также высказывались мнения, что эта модель изображает людей как исключительно вредных для окружающей среды, игнорируя любые усилия по сохранению или восстановлению , предпринимаемые обществом. [15]

Пренебрежение политическим и социальным контекстом

Еще одна серьезная критика модели I=PAT заключается в том, что она игнорирует политический контекст и структуры принятия решений в странах и группах. Это означает, что уравнение не учитывает различные степени власти, влияния и ответственности отдельных лиц за воздействие на окружающую среду. [15] Кроме того, фактор P не учитывает сложность социальных структур или поведения, в результате чего вина возлагается на бедных людей во всем мире. [15] I=PAT не учитывает устойчивое использование ресурсов среди некоторых бедных и коренных народов, несправедливо характеризуя эти народы, культуры которых поддерживают малоэффективные практики. [15] Однако утверждается, что последняя критика не только предполагает малоэффективные практики для коренных народов, но и неправильно понимает само уравнение I=PAT. Воздействие на окружающую среду является функцией численности населения, богатства (т. е. потребляемых ресурсов на душу населения) и технологий. Предполагается, что маломасштабные общества оказывают малоэффективные практики только из-за своих практик и ориентаций, но мало доказательств, подтверждающих это. [16] [17] Фактически, в целом низкое воздействие маломасштабных обществ по сравнению с государственными обществами обусловлено сочетанием их малочисленности и низкого уровня технологий. Таким образом, экологическая устойчивость этих обществ в значительной степени является эпифеноменом из-за их неспособности существенно влиять на окружающую среду. [18] [19] [20] То, что все типы обществ подвержены I=PAT, было фактически ясно изложено в диалоге Эрлиха и Холдрена с Коммонером в 1972 году в The Bulletin of the Atomic Scientists , [5] где они рассматривают доиндустриальное (и, по сути, доисторическое) воздействие человека на окружающую среду. Их позиция дополнительно проясняется в статье Холдрена 1993 года, A Brief History of "IPAT" . [21]

Политические последствия

В результате взаимозависимости между P, A и T и потенциальных эффектов отскока, политика, направленная на снижение воздействия на окружающую среду посредством сокращения P, A и T, может быть не только очень сложной в реализации (например, контроль численности населения и движения за материальную достаточность и сокращение роста были спорными), но и, вероятно, будет довольно неэффективной по сравнению с нормированием (т. е. квотами) или налогообложением Пигу использования ресурсов или загрязнения. [11]

Модель World3 и уравнение IPAT

Уравнение IPAT служит краеугольным камнем для анализа причин экологической устойчивости. Оно лежит в основе всей имитационной модели World3 , которая является наиболее влиятельной моделью устойчивости из когда-либо созданных, и по сути является расширенным применением уравнения IPAT. [22]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Воздействие человека на окружающую среду по уравнению IPAT Калькулятор | Рассчитайте воздействие человека на окружающую среду по уравнению IPAT". www.calculatoratoz.com . Получено 17 мая 2024 г.
  2. ^ О'Нил, BC; Маккеллар, FL; Лутц, W. (2004). «Население, выбросы парниковых газов и изменение климата». В Лутц, W.; Сандерсон, WC; Щербов, S. (ред.). Конец роста мирового населения в 21 веке: новые вызовы для формирования человеческого капитала и устойчивого развития . Лондон: Earthscan Press. стр. 283–314.
  3. ^ Эрлих, Пол Р .; Холдрен, Джон П. (1971). «Влияние роста населения». Science . 171 (3977). Американская ассоциация содействия развитию науки : 1212–1217. Bibcode : 1971Sci...171.1212E. doi : 10.1126/science.171.3977.1212. JSTOR  1731166. PMID  5545198.
  4. ^ Чертоу, Мариан (2001). «Уравнение IPAT и его варианты». Изменение взглядов на технологии и воздействие на окружающую среду .
  5. ^ ab Barry Commoner (май 1972 г.). «Диалог в бюллетене: о «замыкающемся круге» — ответ». Bulletin of the Atomic Scientists . 28 (5): 17, 42–56. doi :10.1080/00963402.1972.11457931.—— Эрлих, П. Р.; Холдрен, Дж. П. (май 1972 г.). «Диалог в бюллетене: о «замыкающемся круге» — критика». Бюллетень ученых-атомщиков . 28 (5): 16, 18–27. doi :10.1080/00963402.1972.11457930.
  6. ^ Чертоу, MR (2000). «Уравнение IPAT и его варианты». Журнал промышленной экологии . 4 (4): 13–29. Bibcode : 2000JInEc...4...13C. doi : 10.1162/10881980052541927. S2CID  153623657.
  7. ^ Р. Бейли (2000) День Земли тогда и сейчас , Причина 32 (1), 18-28
  8. ^ N Koblitz (1981) «Математика как пропаганда», в Mathematics Tomorrow , под ред. Линн Стин , стр. 111-120.
  9. ^ «Перспективы населения 2017» (PDF) .
  10. ^ abc Andriantiatsaholiniaina, LA; Kouikoglou, VS; Phillis, YA (2004). "Оценка стратегий устойчивого развития: рассуждения с нечеткой логикой и анализ чувствительности". Ecological Economics . 48 (2): 149. Bibcode : 2004EcoEc..48..149A. doi : 10.1016/j.ecolecon.2003.08.009.
  11. ^ abc Alcott, B. (2010). «Ограничения воздействия: почему следует отказаться от стратегий в области населения, благосостояния и технологий». Журнал более чистого производства . 18 (6): 552–560. doi :10.1016/j.jclepro.2009.08.001.
  12. ^ Huesemann, Michael H. и Joyce A. Huesemann (2011). Technofix: Почему технологии не спасут нас или окружающую среду, Глава 5, «В поисках решений II: Повышение эффективности», New Society Publishers, Габриола-Айленд, Британская Колумбия, Канада, ISBN 0865717044 , 464 стр. 
  13. ^ Кливленд, К.Дж.; Рут, М. (1998). «Индикаторы дематериализации и интенсивность использования материалов». Журнал промышленной экологии . 2 (3): 15. Bibcode : 1998JInEc...2...15C. doi : 10.1162/jiec.1998.2.3.15. S2CID  153936260.≥
  14. ^ «Население, благосостояние и технологии | GEOG 30N: Окружающая среда и общество в меняющемся мире». www.e-education.psu.edu . Получено 17 мая 2024 г.
  15. ^ abcd Мосли, Уильям; Перрамонд, Эрик; Хапке, Холли; Ларис, Пол (2014). Введение в географию взаимоотношений человека и окружающей среды: локальная динамика и глобальные процессы . Хобокен, Нью-Джерси: Wiley Blackwell. стр. 241–242. ISBN 978-1-4051-8931-6.
  16. ^ Rambo, A. Terry (1985). Первобытные загрязнители: воздействие Semang на экосистему тропических лесов Малайзии . Ann Arbor, MI.: Музей антропологии, Мичиганский университет. ISBN 0-915703-04-1. OCLC  13516436.
  17. ^ Креч, Шепард III (1999). Экологический индеец: миф и история (1-е изд.). Нью-Йорк: WW Norton & Co. ISBN 0-393-32100-2. OCLC  40762824.
  18. ^ Смит, Эрик Олден; Вишни, Марк (2000). «Сохранение и существование в малых обществах». Annual Review of Anthropology . 29 (1): 493–524. doi :10.1146/annurev.anthro.29.1.493. S2CID  7165162.
  19. ^ Хеймс, Рэймонд (2007). «Экологически благородные дебаты дикарей». Annual Review of Anthropology . 36 (1): 177–190. doi :10.1146/annurev.anthro.35.081705.123321. S2CID  13982607.
  20. ^ Сэмвейс, Дэвид (2023). «Антропоцентризм, экоцентризм и общества охотников-собирателей: сильный структурный подход к ценностям и изменению окружающей среды». Экологические ценности . 32 (2): 131–150. doi :10.3197/096327122X16491521047062. S2CID  250227342.
  21. ^ Холдрен, Джон (30 мая 2018 г.). «Краткая история «IPAT» (воздействие = население x достаток x технология)». Журнал народонаселения и устойчивого развития . doi :10.3197/jps.2018.2.2.66 . Получено 21 июня 2023 г. .
  22. ^ "Уравнение IPAT". www.thwink.org . Получено 17 мая 2024 г. .

Внешние ссылки