Earth Systems Engineering und Management

Earth Systems Engineering und Management (ESEM) ist eine Disziplin, die zum Analysieren, Design, Ingenieur und Verwalten von Komplexen verwendet wird Umwelt Systeme. Es beinhaltet eine breite Palette von Fachgebieten, einschließlich Anthropologie, Ingenieurwesen, Umweltwissenschaften, Ethik und Philosophie. In seinem Kern versucht ESEM "rational gekoppelte menschliche natürliche Systeme auf stark integrierte und ethische Weise zu entwerfen und zu verwalten".[1] ESEM ist ein neu aufkommender Studienbereich, der die Wurzel in der Wurzel gewonnen hat Universität von Virginia, Cornell und andere Universitäten in den Vereinigten Staaten und am Center for Earth Systems Engineering Research (CESER) unter Newcastle University in Großbritannien. Gründer der Disziplin sind Braden Allenby und Michael Gorman.

Einführung in Esem

Seit Jahrhunderten nutzen Menschen die Erde und ihre natürlichen Ressourcen, um die Zivilisation voranzutreiben und Technologie zu entwickeln. "Als Prinzip [sic] Ergebnis industrieller Revolutionen und damit verbundenen Veränderungen in der Demografie des Menschen, Technologiesysteme, Kulturen und Wirtschaftssysteme waren die Entwicklung einer Erde, in der die Dynamik wichtiger natürlicher Systeme zunehmend von menschlicher Aktivitäten dominiert wird. "[1]

In vielerlei Hinsicht betrachtet ESEM die Erde als menschliches Artefakt. "Um die kontinuierliche Stabilität sowohl natürlicher als auch menschlicher Systeme aufrechtzuerhalten, müssen wir die Fähigkeit entwickeln, gekoppelte menschliche natürliche Systeme rational zu entwerfen und zu verwalten, in einer hoch integrierten und ethischen Mode- ENTY- und Management-Fähigkeit (ESEM)."[1]

Esem wurde von einigen wenigen Personen entwickelt. Einer der besonderen Note ist Braden Allenby. Allenby ist der Ansicht, dass das Fundament, auf dem Esem gebaut wird, die Vorstellung ist, dass "die Erde, wie sie jetzt existiert, ein Produkt menschlicher Designs ist".[2] Tatsächlich gibt es in der Welt keine natürlichen Systeme mehr. "Es gibt keine Orte auf der Erde, die nicht unter den Schatten der Menschheit fallen".[3] "Die Frage ist also nicht, wie manche vielleicht wünschen, ob wir mit Esem beginnen sollten, weil wir es schon lange tun, wenn auch ungewollt.

Das Problem ist, ob wir die ethische Verantwortung übernehmen, es rational und verantwortungsbewusst zu machen. "[2] Im Gegensatz zum traditionellen technischen und Managementprozess ", der ein hohes Maß an Wissen und Gewissheit über das Systemverhalten und einen definierten Endpunkt für den Prozess annimmt, wird" Esem "in einem ständigen Dialog mit [den Systemen] wie sie - und wir und unsere und unsere und unsere ständig sein Kulturen - Veränderung und Zusammenarbeit in die Zukunft ".[2] ESEM ist ein neues Konzept, es gibt jedoch eine Reihe von Feldern "wie" wie z. Industrieökologie, Adaptives Management, und Systemtechnik Es kann sich darauf verlassen, dass es einen schnellen Fortschritt bei der Entwicklung von "Esem als Disziplin entwickelt.[2]

Die Prämisse von ESEM ist, dass Wissenschaft und Technologie erfolgreiche und dauerhafte Lösungen für menschliche Probleme wie Umweltverschmutzung und Klimawandel bieten können. Diese Annahme wurde kürzlich in herausgefordert in herausgefordert Techno-Fix: Warum Technologie uns oder die Umwelt nicht rettet.[4]

Themen

Adaptives Management

Adaptives Management ist ein wesentlicher Aspekt von Esem. Das adaptive Management ist eine Möglichkeit, sich um das Umweltmanagement zu wenden. Es wird davon ausgegangen, dass in Umweltsystemen große Unsicherheit besteht und dass es nie eine endgültige Lösung für ein Problem mit Erdsystemen gibt. Sobald die Maßnahmen ergriffen wurden, muss sich der Erdsystemingenieur im ständigen Dialog mit dem System befinden, um Änderungen und die Entwicklung des Systems zu beobachten. Diese Art der Überwachung und Verwaltung von Ökosystemen akzeptiert die inhärente Unsicherheit der Natur und umfasst sie, indem sie niemals ein bestimmtes Heilmittel zu einem Problem abschließt.

Erdsystemtechnik

Erde Systemtechnik ist im Wesentlichen die Verwendung von Systemanalysemethoden bei der Untersuchung von Umweltproblemen. Bei der Analyse komplexer Umgebungssysteme gibt es zahlreiche Datensätze. Stakeholder und Variablen. Es ist daher angemessen, solche Probleme mit einer Systemanalysemethode zu erreichen. Im Wesentlichen gibt es "sechs Hauptphasen einer ordnungsgemäß geführten Systemstudie".[5] Die sechs Phasen sind wie folgt:

  1. Ziele des Systems bestimmen
  2. Erstellen Sie Kriterien für die Rangliste alternativer Kandidaten
  3. Entwicklung von alternativen Lösungen
  4. Rang alternative Kandidaten
  5. Iterieren
  6. Gesetz

Teil des Systemanalyseprozesses umfasst die Ermittlung der Ziele des Systems. Zu den Schlüsselkomponenten der Zielentwicklung gehören die Entwicklung eines deskriptiven Szenarios, eines normativen Szenarios und eines transitiven Szenarios.[5] Im Wesentlichen das beschreibende Szenario "Beschreiben Sie [s] die Situation, wie es ist [und] erzählt, wie es so sein muss" (Gibson, 1991). Ein weiterer wichtiger Teil des deskriptiven Szenarios ist, wie es "die guten Merkmale und die inakzeptablen Elemente des Status quo herausstellt".[5] Als nächstes zeigt das normative Szenario das Endergebnis oder die Art und Weise, wie das System unter idealen Bedingungen arbeiten sollte, sobald Maßnahmen ergriffen wurden.[5] Für den Ansatz des Erdsystems wird das "normative Szenario" die komplizierteste Analyse beinhalten. Das normative Szenario wird sich mit den Stakeholdern befassen und eine gemeinsame Handelszone oder einen gemeinsamen Standort für den freien Ideenaustausch schaffen, um eine Lösung zu finden, in der ein System wiederhergestellt werden kann oder wie genau ein System geändert werden sollte. Schließlich erstellt das transitive Szenario den tatsächlichen Prozess, ein System von einem deskriptiven Zustands in einen normativen Zustand zu ändern. Oft gibt es keine endgültige Lösung, wie in Adaptives Management. Typischerweise folgt ein iterativer Prozess, wenn sich Variablen und Eingaben ändern und sich das System mit der Analyse zusammenfasst.

Umweltwissenschaften

Hauptartikel: Umweltwissenschaften

Bei der Untersuchung des Komplexes Ökosysteme Der Ingenieur für Erdsysteme ist ein starkes Verständnis dafür, wie natürliche Prozesse funktionieren. Eine Ausbildung in der Umweltwissenschaft ist entscheidend, um die möglichen unbeabsichtigten und unerwünschten Auswirkungen eines vorgeschlagenen Designs für Erdsysteme vollständig zu verstehen. Grundlegende Themen wie die Kohlenstoffzyklus oder der Wasserkreislauf sind zentrale Prozesse, die verstanden werden müssen.

Ethik und Nachhaltigkeit

Im Zentrum von Esem steht die soziale, ethische und moralische Verantwortung des Ingenieurs für Erdsysteme für die Stakeholder und des natürlichen Systems, das ein objektives transitives und normatives Szenario entwickelt wird. "Esem ist der kulturelle und ethische Kontext selbst".[2] Es wird erwartet, dass der Erdsystemingenieur die ethischen Auswirkungen vorgeschlagener Lösungen untersucht.

"Die Perspektive der ökologischen Nachhaltigkeit erfordert, dass wir uns fragen, wie sich jede Interaktion mit der natürlichen Umgebung auswirken und nach unseren Kindern in Zukunft beurteilt werden".[6] "Es gibt ein zunehmendes Bewusstsein, dass der Entwicklungsvorgang, der sich selbst überlassen hat, irreversible Schäden an der Umwelt verursachen kann und dass die daraus resultierende Netto -Ergänzung zu Wohlstand und menschlichem Wohlbefinden negativ, wenn nicht katastrophal sein kann."[6] Vor diesem Hintergrund gibt es jetzt ein neues Ziel einer nachhaltigen umweltfreundlichen Entwicklung.[6] Nachhaltige Entwicklung ist ein wichtiger Bestandteil der Entwicklung geeigneter ESEM -Lösungen für komplexe Umweltprobleme.

Industrieökologie

Hauptartikel: Industrieökologie

Industrieökologie ist die Vorstellung, dass große Herstellungs- und Industrieprozesse von offenen Schleifensystemen zu Verlagern zu wechseln müssen geschlossene Schleife Systeme. Dies ist im Wesentlichen das Recycling von Abfall neue Produkte herstellen. Dies reduziert den Abfall und erhöht die Wirksamkeit von Ressourcen. Esem versucht, die Auswirkungen von industriellen Prozessen auf die Umwelt zu minimieren. Daher ist der Begriff des Recyclings von industriellen Produkten für ESEM wichtig.

Fallstudie: Florida Everglades

Das Florida Everglades System ist ein Hauptbeispiel für ein komplexes ökologisches System, das einer ESEM -Analyse unterzogen wurde.

Hintergrund

Die Florida Everglades befinden sich in Südflorida. Das Ökosystem ist im Wesentlichen ein subtropischer Süßwassersumpf, der aus einer Vielzahl von Flora und Fauna besteht.[7] Besonders beachten Sie die Sah Gras und Ridge Slough -Formationen, die die Everglades einzigartig machen.[8] Im Laufe des vergangenen Jahrhunderts hatte die Menschheit in dieser Region eine steigende Präsenz. Derzeit wird das gesamte Ostküste von Florida entwickelt und die Bevölkerung ist auf über 6 Millionen Einwohner gestiegen.[7] Diese erhöhte Präsenz im Laufe der Jahre hat dazu geführt, dass Wasser von seinem traditionellen Weg durch die Everglades in den Golf von Mexiko und Atlantik geleitet und umleitet. Damit gab es eine Vielzahl von schädlichen Auswirkungen auf die Florida Everglades.

Beschreibender Szenario

Bis 1993 waren die Everglades von zahlreichen menschlichen Entwicklungen betroffen. Der Wasserfluss und die Qualität waren durch den Bau von Kanälen und Deiche zu der Reihe der erhöhten Autobahnen betroffen, die durch die Everglades bis zum expansiven Everglades Agricultural Area fuhren, das die Everglades mit hohen Mengen an Stickstoff kontaminiert hatte.[7] Das Ergebnis dieses verringerten Wasserflusses war dramatisch. Die Watvogelpopulationen, eine rückläufige Fischpopulationen und das Eindringen von Salzwasser in das Ökosystem wurden um 90 - 95% verringert.[8] Wenn die Florida Everglades ein Wahrzeichen der USA bleiben sollten, musste Maßnahmen ergriffen werden.

Normatives Szenario

1993 analysierte das Army Corps of Engineers das System.[7] Sie stellten fest, dass eine ideale Situation darin besteht, "das Wasser richtig zu machen".[7] Dabei würde es einen besseren Fluss durch die Everglades und eine reduzierte Anzahl von Kanälen und Deiche geben, die Wasser an die Flut schicken.

Transitivszenario

Aus der Entwicklung des normativen Szenarios entwickelte das Army Corps of Engineers CERP, den umfassenden Everglades -Restaurierungsplan.[7] In dem Plan haben sie eine Zeitlinie von Projekten erstellt, die abgeschlossen werden sollen, die geschätzten Kosten und die endgültigen Ergebnisse der Verbesserung des Ökosystems, indem einheimische Flora und Fauna gedeihen.[7] Sie skizzieren auch die menschlichen Vorteile des Projekts. Die Lösung wird nicht nur nachhaltig sein, da zukünftige Generationen die Everglades genießen können, sondern auch die Korrektur des Wasserflusses und durch die Schaffung von Lagereinrichtungen das Auftreten von Dürre und Wasserknappheit in Südflorida verringern.[7]

Siehe auch

Veröffentlichungen

  • Allenby, B. R. (2000). Earth Systems Engineering: Die Welt als menschliches Artefakt. Brücke 30 (1), 5–13.
  • Allenby, B. R. (2005). Rekonstruktion der Erde: Technologie und Umwelt im Zeitalter des Menschen. Washington, DC: Island Press. Aus https://www.loc.gov/catdir/toc/ecip059/2005006241.html
  • Allenby, B. R. (2000, Winter). Earth Systems Engineering und Management. IEEE Technology and Society Magazine, 0278-0079 (Winter) 10-24.
  • Davis, Steven, et al. Everglades: Das Ökosystem und seine Restaurierung. Boca Raton: St. Lucie Press, 1997.
  • "Everglades." Umfassender Everglades -Restaurierungsplan. 10. April 2004. https://web.archive.org/web/20051214102114/http://www.evergladesplan.org/
  • Gibson, J. E. (1991). Wie führt ein Systemanalyse und einen Systemanalysten -Dekalog durch. In W. T. Scherer (Hrsg.), (Herbst 2003 Hrsg.) (S. 29–238). Abteilung für Systeme und Informationstechnik: U von Virginia. Abgerufen am 29. Oktober 2005,
  • Gorman, Michael. (2004). Lehrplan Frühlingssemester 2004. Abgerufen am 29. Oktober 2005 von https://web.archive.org/web/20110716231016/http://repo-nt.tcc.virginia.edu/classes/esem/syllabus.html
  • Hall, J.W. und O'Connell, P.E. (2007). Earth Systems Engineering: Wende Vision in Aktion. Bauingenieurwesen, 160 (3): 114-122.
  • Newton, L. H. (2003). Ethik und Nachhaltigkeit: nachhaltige Entwicklung und das moralische Leben. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall.

Verweise

  1. ^ a b c Gorman, Michael. (2004). Lehrplan Frühlingssemester 2004. Abgerufen am 29. Oktober 2005 von http://repo-nt.tcc.virginia.edu/classes/esem/syllabus.html Archiviert 2011-07-16 bei der Wayback -Maschine.
  2. ^ a b c d e Allenby, B. R. (2005). Rekonstruktion der Erde: Technologie und Umwelt im Zeitalter des Menschen. Washington, DC: Island Press. Aus https://www.loc.gov/catdir/toc/ecip059/2005006241.html Archiviert 2007-02-11 am Wayback -Maschine
  3. ^ Allenby, B. R. (2000, Winter). Earth Systems Engineering und Management. IEEE Technology and Society Magazine, 0278-0079 (Winter) 10-24.
  4. ^ HueSemann, Michael H. und Joyce A. HueSemann (2011). Technofix: Warum Technologie uns oder die Umwelt nicht rettet Archiviert 2019-05-16 bei der Wayback -Maschine, New Society Publishers, Gabriola Island, British Columbia, Kanada, ISBN0865717044.
  5. ^ a b c d * Gibson, J. E. (1991). Wie führt ein Systemanalyse und einen Systemanalysten -Dekalog durch. In W. T. Scherer (Hrsg.), (Herbst 2003 Hrsg.) (S. 29-238). Abteilung für Systeme und Informationstechnik: U von Virginia. Abgerufen am 29. Oktober 2005 abgerufen
  6. ^ a b c Newton, L. H. (2003). Ethik und Nachhaltigkeit: nachhaltige Entwicklung und das moralische Leben. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall.
  7. ^ a b c d e f g h "Everglades." Umfassender Everglades -Restaurierungsplan. 10. April 2004. "Archivierte Kopie". Archiviert von das Original Am 2005-12-14. Abgerufen 2005-12-14.{{}}: CS1 Wartung: Archiviertes Kopie als Titel (Link)
  8. ^ a b (Davis, 1997).

Externe Links