Spatially concentrated heat emissions from data centers lead to localized urban warming and heat exposure
本研究将设施级数据与城市气候建模相结合，揭示了加利福尼亚州数据中心集中的热排放产生了局部热点，显著提高了地表温度和空气温度，尤其是在夜间以及洛杉矶等人口密集地区，从而强调了进行知情城市规划和设施选址的必要性。
原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 这是对下方论文的AI生成解释。它不是由作者撰写或认可的。如需技术准确性，请参阅原始论文。 阅读完整免责声明
核心概念：将数据中心视为“城市加热器”
想象一下，一座城市就像一个巨大的厨房。通常情况下，厨房里的热量来自许多小炉灶（住宅）、烤箱（餐厅）以及人们在烹饪（汽车和交通）。这项研究关注的是一种全新的、非常特定的炉灶：数据中心。
数据中心是充满了永不熄灭的计算机的大型建筑。它们是互联网、人工智能和云存储背后的引擎。研究人员发现，这些建筑功能如此强大，以至于它们就像坐在我们社区中心的巨型集中式加热器，比我们之前意识到的更强烈地加热着周围的空气和地面。
数据中心加热环境的两种方式
论文解释说，数据中心通过两种截然不同的方式为环境加热，这类似于汽车发热的方式：
- 直接热量 (Scope 1)： 这是数据中心自身产生的热量。可以把它想象成汽车发动机在运行时变热的过程。内部的计算机在努力工作，它们消耗的几乎所有电力都会转化为热量，并被吹向街道。这种现象发生在建筑所在地。
- 间接热量 (Scope 2)： 这是为了产生数据中心所使用的电力而在其他地方产生的热量。想象一下，如果数据中心是一座房子，而电力来自 50 英里外的发电厂。那座发电厂通过燃烧燃料来发电，在此过程中会释放大量的废热。这项研究追踪了这种“上游”热量，将其追溯到数据中心，即使发电厂位于不同的城市或州。
关键发现： 虽然间接热量分布在广泛的区域内（就像工厂排放的烟雾飘散在整个地区），但直接热量是非常集中的。这就像是在客厅中间放了一个喷灯，而不是在厨房里放了一个温热的烤箱。喷灯（数据中心）会在它所处的位置创造一个非常剧烈的局部热点。
温度会发生什么变化？
研究人员使用了一种复杂的计算机模型（类似于高科技天气模拟器），来观察向加利福尼亚州的城市中加入这些额外热量时会发生什么。
- “热点”： 他们发现，热量并不会均匀地扩散到整个州。相反，它会在数据中心集中的特定城市创造出“热点”，例如圣克拉拉（硅谷）和洛杉矶市中心。
- 地面 vs 空气： 研究发现，地面变得热得多，而空气则相对较凉。
- 类比： 想象你站在阳光下的人行道上。水泥地（地面）可能会让你的脚感到灼热，而你周围的空气可能只感觉微温。数据中心使地面（皮肤温度）升高了高达 3.1°C (5.6°F)，但空气温度（你皮肤感受到的温度）仅上升了约 0.8°C (1.4°F)。
- 夜间情况更糟： 这种升温在夜间最为显著。
- 类比： 在白天，风和阳光会将高空的空气混合，从而稀释热量。而在夜间，空气很平静且贴近地面，将数据中心产生的热量困在人们居住和睡眠的地方。
谁在承受热量？
研究调查了究竟是谁在感受这种额外的温暖。
- 圣克拉拉： 这个地区拥有高度集中的数据中心。大约有 50,000 人在七月份每天暴露在额外 0.8°C 的热量中。虽然人数不多，但他们正站在“喷灯”区域内。
- 洛杉矶： 这里的热度稍低（约 0.35°C），但由于该城市人口密集，大约有 100,000 人暴露在这种热量之下。
- “双重麻烦”： 研究人员指出，这种额外的热量往往发生在天气已经很热的时候。如果当天的温度已经是 26°C (79°F)，数据中心会再增加半度，使人们更接近危险的热水平。这就像是在炎热的夏日上面又盖了一层热毯子。
如果我们建设更多呢？
论文运行了一个“假设”场景。如果到 2040 年，数据中心规模扩大到目前的 3 到 5 倍（这是专家预测的趋势），那么热量将不仅仅是稍微变热，而是“热点”会变得更大、更剧烈。
- 在圣克拉拉，最糟糕的地方空气温度可能会升高近 2°C (3.6°F)。
- 受此热量影响的区域也会顺着风向进一步扩散，就像火灾产生的烟雾扩散到更多房屋一样。
总结
这项研究首次绘制出了数据中心如何作为城市中的局部加热器的精确图谱。它表明，虽然我们经常担心互联网的碳足迹，但我们也需要关注它向我们的社区排放的物理热量。
研究人员建议，当城市规划者决定在哪里建造下一个大型数据中心时，他们不应只看电费或用水量。他们需要问自己：“这是否会把这个社区变成一个桑拿房？” 将这些设施安置在远离密集人群或较凉爽的区域，有助于防止我们的城市变得过热。
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