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2023年美賽數學模組化E題思路模型分析(光污染)

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光污染用于描述人造光的任何過度或不良使用。一些我們所說的光污染現象包括光侵入、過度照明和光雜亂。這些現象最容易被觀察到,就像太陽落山後天空中的輝光一樣。設定在大城市:但是,它們也可能發生在更偏遠的地區。光污染改變了我們對夜空的看法,對環境産生影響并影響我們的健康和安全。例如,植物成熟可能會延遲或加速,遷移模式受影響的野生動物。過多的人造光可能會擾亂我們的晝夜節律,導緻睡眠品質差,可能還有身心健康問題。人工造成的眩光燈光可能會導緻一些機動車事故。社群官員或當地團體可以實施幹預政策以減輕光污染的負面影響。然而,人造光既有正面的,也有負面的以不同方式影響不同位置的效果。例如,為了避免負上面列出的光污染的影響,一些社群選擇低光社群反過來可能會導緻犯罪增加。光污染的影響可能取決于以下因素作為位置的發展水準、人團、生生物多樣性、地理和氣候。是以,評估任何幹預措施的影響程度和潛在影響政策必須針對特定位置進行調整。

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問題一:制定一個廣泛适用的名額來确定一個地點的光污染風險水準。

首先我們要知道光污染以兩種形式存在:

天空輝光也稱為人造天空輝光、光穹或逃逸光)是由散射在大氣中的人為光使夜空變亮眩光是光線的直接照射,這兩種形式都會影響人類對夜空、自然景觀和夜晚其他微弱特征的感覺。

要制定一個廣泛适用的名額來确定一個地點的光污染風險水準,該名額應考慮到地點的發展水準、人口、生物多樣性、地理和氣候等因素。

這些因素可能包括該地點的光照強度、光源類型、光照持續時間、光照頻率以及對周圍環境和生物體的影響。我們可以通過回歸分析來制定光污染風險水準名額的方法,以确定與給定位置的光污染最密切相關的變量。一旦開發了回歸模型,它就可以用于根據各種資料點的輸入來計算預測的風險水準。其實用綜合評價比較好,但我估計大多數人都是用的這種方法哈

哈哈,不想從衆。

也可以考慮下面這幾個因素:

Skyglow:人造光在夜空中産生輝光的程度光侵入:光溢出到不需要或不需要的區域的程度眩光:燈光造成不适或妨礙視力的程度

照度:特定區域的人造光水準。

我們可以優先通過資料來得到可視化圖,例如人口密度、土地使用和夜間衛星圖像,以建立一個合成地圖,直覺地顯示光照風險最高的區域污染

我們可以在美國國家海洋和大氣管理局(NOAA),還有光污染科學技術研究所(LPST))上面得到全球光污染的程度,制圖如下圖所示:

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(資料可視化圖主要是為了好看)

問題二:将您的名額應用于以下四種不同類型的名額并解釋其結果地點:

o受保護的土地位置,

o農村社群

o郊區社群,以及

o城市社群。

使用第一問的名額,我們可以評估四種不同類型地點的光污染風險水準:

受保護土地位置:國家公園或野生動物保護區等受保護土地位置應具有低光污染風險級别。這意味着天光極少,光侵入不存在,眩光也極少,同時照度水準保持在最低水準,以避免破壞自然栖息地和生态系統。

農村社群:農村社群也應該具有低光污染風險水準,但它的照度水準可能略高于保護區位置。重點應放在減少天光和光侵入,同時盡量減少眩光以確定公共安全。

郊區社群:由于路燈、商業地産和住宅照明的結合,郊區社群可能具有中等光污染風險水準。重點應放在減少天光和光侵入上,同時管理照度水準以平衡安全問題與對一定水準光的需求。

城市社群:由于照明裝置和路燈密度高,城市社群可能具有較高的光污染風險水準。重點應放在減少天光和光侵入上,同時管理照度水準以平衡安全問題與對一定水準光的需求。

問題三:描述解決光污染的三種可能的幹預政策。具體讨論實施每項戰略的行動以及這些行動對光污染的影響。

使用運動傳感器和計時器:一種幹預政策是使用運動傳感器和計時器來控制人工照明的使用。該政策将通過確定僅在需要時使用燈來幫助減少光污染。例如,運動傳感器可用于在檢測到汽車或行人時打開路燈,而定時器可用于在特定時間後關閉燈。

使用高效照明:另一種政策是使用能提供充足光線同時最大限度減少光污染的高效光源。這可能涉及用耗能更少、光污染更少的 LED燈替換傳統燈泡。

社群教育:第三個政策是就光污染的負面影響以及如何減少光污染對社群進行教育。包括有關使用屏蔽以最大限度地減少光侵入的重要性、使用運動傳感器和計時器的好處以及選擇旨在減少眩光的照明燈具的重要性的資訊。

問題四:選擇您的兩個位置并使用您的名額來确定您的哪個位置幹預政策對他們每個人都是最有效的。讨論如何選擇幹預政策會影響位置的風險級别,

要确定哪種幹預政策對每個位置最有效,我們可以應用上述名額并考慮每個位置的獨特特征。例如,天輝度較低的農村社群可能會從使用運動傳感器和計時器以降低照度水準中獲益更多,而天輝度較高的城市社群可能會從使用高效照明以降低整體光輸出中獲益更多。

問題五:最後,對于您确定的地點之一及其最有效的幹預政策,制作一頁傳單來宣傳該地點的戰略。

制作一頁的傳單,以宣傳對其中一個已确定地點的最有效幹預政策。此傳單應根據具體位置量身定制,并突出幹預政策的好處。完成這個問題需要全面了解光污染的影響和促成光污染的因素,以及制定和實施有效幹預政策的能力。還需要強大的溝通技巧才能有效地推廣針對特定位置的最有效政策。其實就是總結前面的政策。

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