亚马孙流域是一个生态敏感的地区，覆盖了南美洲三分之一以上的地区。目前，亚马孙流域拟建了数百座水电站大坝，提前预测它们的温室气体排放对该地区乃至整个地球都至关重要。
一个由康奈尔大学领导的团队，包括生态学家、计算机科学家和来自南美组织的研究人员，已经开发了一个计算模型，该模型使用人工智能在数量惊人的可能组合中找到最有前途的大坝位置配置。
研究人员发现，实现低碳水电需要规划，以较高海拔地区考虑整个亚马逊盆地，并有利于较高的水坝。
“If you develop these dams one at a time without planning strategically – which is how they’re usually developed – there is a very low chance that you’ll end up with an optimal solution,” said Rafael Almeida, a postdoctoral research fellow with theAtkinson中心可持续未来和联合主导作者“用战略大坝规划减少亚马逊水电的温室气体排放该研究发表在9月19日的《自然通讯》(Nature Communications)杂志上。
“开发水坝依靠可能导致真正不良的结果，排放水平与未来可持续能源目标不兼容，”阿尔梅达说。
位联席作者亚历克斯雀斑，生态学教授和进化生物学教授，以及卡拉戈麦斯他是计算机科学教授和计算可持续性研究所．
当一些地区因修建水坝而被淹没时，植物物质的分解会产生甲烷，这是一种比二氧化碳更具破坏性的温室气体。根据地点和其他因素的不同，大坝建设产生的碳排放从低到高可能相差两个数量级以上。利用该模型，研究人员可以确定在给定的能源输出目标下，能够产生最低数量温室气体的大坝组合。
分析发现，在高海拔地区建造的大坝每单位发电量的温室气体排放量往往低于在低地地区建造的大坝——部分原因是在更陡峭的环境中需要被淹没的土地更少。
由于甲烷在二氧化碳中不留在大气中，研究人员分析了20年和100年的时间框架。该方法可以在几分钟内计算高精度的解决方案，也可以用于衡量其他电源在其他地区的环境影响。
戈梅斯说，为了进行分析，研究人员使用了一种强大的“分而治之”的计算方法。
“我们需要开发能够将该问题降低到子问题的算法，并以智能方式组合在一起的结果，为特定能源目标提供最低的温室气体排放的解决方案，”她说。
目前有大约150个水电大坝和另外350个拟在亚马逊盆地，包括巴西，厄瓜多尔，秘鲁和玻利维亚的部分地区。这项研究是一个更大的努力的一部分，利用计算工具来分析大坝的影响，以帮助南美政府和组织做出明智的决定，平衡利弊。
“传统上，优化是针对单一目标完成的，”Gomes说。“但考虑到大局，我们需要考虑多种标准。虽然从能源的角度来看有些事情可能是好的，但它可能会对其他环境目标产生巨大的影响。所以这就是我们要做的，做大量的计算，从多目标的角度来看待问题。”
该研究团队汇集了水文、生物多样性和人工智能等领域的专家，以研究大坝将如何影响整个生态系统。
弗莱克说:“我们想要找到一些方法来思考这些项目中的一些是否比其他项目的影响更大或更小。”“例如，也许某座水坝会中断河网的连接，阻碍鱼类迁徙。你必须考虑发电和环境影响之间的权衡，这样社会才能做出它认为可以接受的决定。”
合著者包括计算可持续性研究所的博士生秦茹，以及纽约鱼类和野生动物合作研究中心的苏雷什·塞西。该论文的作者还包括来自斯坦福大学、斯德哥尔摩拉丁美洲环境研究所、Juiz de Fora联邦大学、亚马逊国家研究所、密歇根州立大学、卡里生态系统研究所、野生动物保护协会和加州大学的研究人员，圣芭芭拉分校。
该研究得到了Atkinson Venture Fund，Atkinson Prodyoctoral奖学金计划，国家科学基金会，国家科学基金会，通过其国防大学研究仪表计划，国家科学基金会，生命研究所和陆军研究办公室。
