[论文解读] Climate impacts of particle physics

K. Bloom, Véronique Boisvert+6 more|arXiv (Cornell University)|Mar 23, 2022

Climate Change Communication and Perception被引用 12

一句话总结

本白皮书提出通过强制报告新设施和实验的排放量、推广虚拟及混合会议模式、设定全科学领域的碳减排目标，将气候影响评估整合进美国粒子物理规划。该白皮书倡导标准化报告、脱碳规划及全社区参与，以使高能物理与全球气候目标保持一致，关键成果包括减少交通排放和增强机构问责性。

ABSTRACT

The pursuit of particle physics requires a stable and prosperous society. Today, our society is increasingly threatened by global climate change. Human-influenced climate change has already impacted weather patterns, and global warming will only increase unless deep reductions in emissions of CO$_2$ and other greenhouse gases are achieved. Current and future activities in particle physics need to be considered in this context, either on the moral ground that we have a responsibility to leave a habitable planet to future generations, or on the more practical ground that, because of their scale, particle physics projects and activities will be under scrutiny for their impact on the climate. In this white paper for the U.S. Particle Physics Community Planning Exercise ("Snowmass"), we examine several contexts in which the practice of particle physics has impacts on the climate. These include the construction of facilities, the design and operation of particle detectors, the use of large-scale computing, and the research activities of scientists. We offer recommendations on establishing climate-aware practices in particle physics, with the goal of reducing our impact on the climate. We invite members of the community to show their support for a sustainable particle physics field (https://indico.fnal.gov/event/53795/).

研究动机与目标

• 通过评估并减轻粒子物理研究与基础设施的碳足迹，应对日益严峻的气候危机。
• 通过主动报告并减少温室气体排放，回应社会对大型科学项目的日益增长的审视。
• 通过将气候意识融入项目规划与机构文化，确保粒子物理保持社会负责与可持续发展。
• 通过减少航空旅行和采用混合或虚拟会议模式，促进公平且包容的科学合作。
• 建立标准化、透明的指标，用于衡量和报告粒子物理所有活动范围内的排放情况。

提出的方法

• 在新粒子物理设施和实验的环境评估中整合气候影响报告，涵盖建设、运行、计算和交通环节。
• 在美国及国际实验室之间实现排放报告的标准化，以确保一致且可比较的数据收集与基准对比。
• 通过透明、包容的流程，为实验室、实验和个体研究人员实施具体、由社区驱动的减排目标。
• 优先采用虚拟和混合会议形式，以减少长途航空旅行，同时优化会议地点以最小化飞行距离。
• 在长期项目规划与成本建模中纳入未来气候情景，例如2040年电力脱碳和碳定价。
• 支持开发经济实惠、高质量的数字会议平台，以在减少排放的同时维持科学合作。

实验结果

研究问题

• RQ1 粒子物理项目在规划阶段如何评估其气候影响？
• RQ2 粒子物理研究与基础设施全生命周期中的主要温室气体排放源是什么？
• RQ3 在不损害科学合作与包容性的情况下，虚拟和混合会议能在多大程度上替代面对面出行？
• RQ4 如何在国际粒子物理机构之间实现排放报告的标准化，以确保透明度与问责性？
• RQ5 为将气候责任融入粒子物理研究的核心实践，需要哪些制度与文化变革？

主要发现

• 目前美国的人均二氧化碳排放量（14.2 tCO2e/年）超过实现全球升温控制在1.5°C以内的1.1 tCO2e/年碳预算的10倍。
• 会议期间的航空旅行显著增加排放——单场会议的排放量可达900至1,800 tCO2e，而采用纯素或弹性饮食的会议可使每场1,600人规模的会议减少16至23 tCO2e的排放。
• 研究表明，虚拟会议可提高来自代表性不足地区（如拉丁美洲和非洲）的参与度，并提升女性在摘要提交中的参与率。
• 本文引用的研究发现，航空旅行频率与学术影响力（如h指数）之间并无显著相关性，表明减少出行在科学上是合理且可接受的。
• 长期粒子物理项目必须考虑未来的碳定价和电力脱碳，这些因素将影响项目总成本与可行性。
• 标准化的排放报告与全社区减排目标对于确保透明度与问责性、减少该领域气候影响至关重要。