Sustainability, collapse and oscillations of global climate, population and economy in a simple World-Earth model
人类世的特点是自然地球系统和人类社会之间的密切相互依存关系，对模型开发提出了新的挑战。在这里，我们提出了一个概念模型，描述地球的自然和社会经济子系统的长期共同进化。虽然气候是通过全球碳循环来表示的，但我们使用经济概念来模拟自然和社会之间生物质和化石燃料的社会代谢流。依赖福祉的生育率和死亡率参数化决定着人类人口动态。我们的分析侧重于评估地球系统可能的渐近状态，以定性了解其复杂的动力学，而不是定量预测。低维和简单的方程使参数空间分析，使我们能够确定几个渐近状态的先决条件，从而人类和地球的命运。这些包括自然和社会的可持续共同进化，全球崩溃和永久振荡。我们考虑的场景对应于人类历史的不同社会文化阶段。在地球系统模型中考虑“人类因素”的必要性突出表现在，过去几个世纪的碳储量演变与没有人类的星球上“自然”预期的情况相反。生物量使用的强度和生态系统服务对人类福祉的贡献被认为是仅生物量情景中渐近状态的关键决定因素。资本主义的、基于化石的情景表明，在一个很长的过渡阶段，具有根本不同的渐近状态的轨迹可能仍然几乎无法区分。考虑到目前的人口水平，我们的研究还支持这样一种说法，即除了减少全球对能源的需求外，只有广泛使用可再生能源才能为可持续的未来铺平道路。
2017-02-03 physics.soc-ph
Universal Patterns in the Long-term Growth of Urban Infrastructure in U.S. Cities from 1900 to 2015
本研究利用HISDAC-US数据，分析1900—2015年美国大都市区基础设施标度律，发现密度下降、大城市指数更小及区域相似性，揭示长期增长模式及可持续性影响。
2024-12-17 physics.soc-ph
Emergence of Urban Heat Traps from the Intersection of Human Mobility and Heat Hazard Exposure in Cities
了解城市空间结构与环境危害（如城市高温）之间的关系对于城市健康和可持续性规划至关重要。然而，在人类流动形成的社会空间网络加剧或减轻城市人口的城市热暴露程度方面存在着严重的知识差距。在这项研究中，我们利用基于位置的数据来构建人类流动网络在美国的20个大都市地区的人类流动网络进行了分析，结合城市的热特性的空间区域。我们确定了高和低城市热暴露的地区，并评估了居住在高和低城市热暴露地区的人口对其他空间区域的访问模式，这些空间区域具有相似和不同的城市热暴露。结果显示，在大多数研究的大都市地区，居住在高热量暴露地区的人口主要访问高热量暴露地区的城市热陷阱的存在。研究结果还表明，一小部分人类流动造成了城市热升级（从低热地区到高热地区的访问）和热逃逸（从高热地区到低热地区的移动）。这项研究的结果提供了一个更好的了解城市热暴露在城市的基础上的模式人类流动。这些发现有助于更广泛地了解城市中人类网络动态和环境危害暴露的交叉点，为更综合的城市设计和规划提供信息，以促进健康和可持续性。
2023-01-16 cs.SI physics.soc-ph
Is there enough fertile soil to feed a planet of growing cities?
我们分析了城市农业土壤消耗的标度律。城市规模对居民数量的非线性依赖关系产生了一个人口动态方程。我们发现这个方程的解的渐近极限，由承载能力的居民，可以养活的数量。通过数值计算，承载力与标度律指数的函数关系，表明指数必须非常小才能确保粮食的可持续性。我们提出了这个指数的值的一个界，并分析了主要城市的标度律的可靠性。
2014-03-21 physics.bio-ph physics.soc-ph
Living in Living Cities
本文概述了当前和潜在的应用生活技术的一些城市问题。生命技术可以被描述为展示生命系统核心特征的技术。这些特征对于解决动态问题是有用的。特别是，提出了有关流动性，物流，电信，治理，安全，可持续性以及社会和文化的城市问题，同时审查了涉及生活技术的解决方案。一种方法来开发生活技术，而超优的公共交通系统被用来作为一个案例研究，以说明城市生活技术的好处。最后，讨论了将城市描述为生命系统的有用性。
2012-11-26 cs.SI nlin.AO physics.soc-ph
Chinese cities' air quality pattern and correlation
空气质量影响人们的健康和日常生活，影响敏感的生态系统，甚至制约一个国家的发展。通过收集和处理2015年1月至2019年3月中国363个城市空气质量指数（AQI）的时间序列数据，利用复杂网络和时间序列分析方法，研究了不同城市空气质量的普遍模式、聚类性和相关性。主要研究成果如下：1）采用平面最大过滤图（PMFG）方法构建了中国空气质量网络（AQNC）。研究了地理距离对不同城市空气质量相关性的影响，发现100 km是强相关性的临界距离。2)检测出了7个AQNC群落，并结合Hurst指数和气候环境对它们的格局进行了分析，结果表明：7个AQNC群落是合理的，它们受季风、降水、地理区域等气候因子的影响显著。3）利用能见度图对7个群落的空气质量时间序列进行了模体分析，对某些群落而言，这些基序的演化模式较为稳定，并具有长期记忆效应。而对于其他人来说，没有稳定的模式。
2020-02-11 physics.soc-ph
The three-dimensional structure of population density in world cities
本研究通过分析城市人口密度的径向结构，发现城市可视为随人口同胚演化的指数锥体，提出新的空间标度律，并揭示高收入国家蔓延城市的高能耗问题，为比较不同规模城市提供工具。
2025-09-07 physics.soc-ph
Evaluating resilience in urban transportation systems for sustainability: A systems-based Bayesian network model
提出了一种定量评价城市交通基础设施弹性的层次贝叶斯网络模型。基于系统思维和可持续发展的观点，我们研究了1998 - 2017年中国四个城市（北京、天津、上海和重庆）道路交通系统的长期弹性。该模型综合考虑了城市道路交通设计、建设、运营、管理、创新等各个阶段的影响因素，通过多源数据平台进行数据采集。通过前向推理、敏感性分析和后向推理对模型进行了检验。结果表明，四个城市的交通基础设施的整体弹性都在50%至60%之间的中等范围内。尽管经济水平不断提高，但京津两地的交通弹性在长期表现出明显的“V”型特征，表现出较强的弹性-经济耦合效应的多维性、动态性和非线性特征。此外，敏感性分析和后向推理的结果表明，城市决策者应该更多地关注快速重建和改变的能力，以应对未来的干扰。作为一项探索性研究，本研究澄清了长期多维度复原力和特定灾害相关复原力的概念，并为利益相关者在建设可持续基础设施时提供了有效的决策支持工具。
2019-08-26 cs.CY physics.soc-ph
Scaling intra-urban climate fluctuations
École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）
本文研究了城市内部气候波动与城市规模的关系，通过高分辨率数据揭示了城市气候变量与城市规模量之间的普遍缩放函数，为简化模型提供了新的理论基础。
2026-05-19 cond-mat.stat-mech physics.data-an physics.soc-ph
Schoolyard Greening, Child Health, and Neighborhood Change: A Comparative Study of Urban U.S. Cities
本文综述美国城市校园绿化对儿童健康和社区变迁的影响，发现绿化虽有益儿童健康和城市可持续性，但可能引发绿色士绅化等公平问题，建议政策采用包容性社区驱动方法保障弱势群体权益。
2025-07-11 physics.soc-ph
Detecting contagious spreading of urban innovations on the global city network
只有全球快速向脱碳和可持续发展转变，才能使地球保持文明友好的状态。作为（绿色）创新和实验的热点，城市可以在这一转变中发挥重要作用。他们还从彼此的想法中获利，政策和技术创新传播到其他城市。通过这种方式，城市可以被概念化为跨越全球的学习网络中的节点。这一进程的动态对于社会应对气候变化和其他挑战很重要，但在宏观层面上仍然知之甚少。在这方面的贡献，我们开发了一种方法来确定是否基于网络的复杂的传染效应是城市采用可持续发展政策的一个特点，基于剂量反应传染和替代数据模型。我们将这种方法应用于一个示例数据集，包括经验数据的传播的公共交通创新（快速公交系统）和全球城际连接网络的基础上定期航班航线。我们发现的证据指向一个传染性的传播过程，不能解释的网络结构或全球采用率的增加。这表明，一个城市的抽象的“全球邻里”在城市网络中的行动可能是一个重要的因素，其中政策和创新的实施，与社会小费过程的出现潜在的连接。该方法是通用的，并可用于比较不同类型的城市间网络连接，例如，通过运输连接，贸易，或共同成员的政治网络的创新传播的预测能力。
2021-11-10 physics.soc-ph
Mobility shapes heat exposure inequalities in cities
École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；ISI Foundation（意大利科学研究所基金会）
通过分析23个西班牙城市和30个美国城市的手机流动性数据与城市温度场，提出基于网络的框架量化不同社会人口群体的热暴露不平等，发现低收入群体通勤中热暴露更高，且重力模型和辐射模型可复现不平等模式。
2026-06-08 physics.soc-ph
How the geometry of cities explains urban scaling laws and determines their exponents
城市规模律将社会经济、行为和物理变量与城市人口规模联系起来，为城市规划提供了新的范式，并有助于理解城市的弹性和经济。与文化和气候无关，几乎所有城市都表现出两个基本的标度指数，一个是相关的次线性，一个是相关的超线性。在这里，我们表明，基于城市的基本分形几何关系，我们推导出两个指数和它们的关系。次线性尺度是道路网络的分形维数与三维人口分布的比值。超线性缩放出现在受城市几何形状约束的人类互动中。我们证明了该框架的有效性与4750个欧洲城市的数据。我们提出了几个可检验的预测，包括城市平均高度与人口规模的关系，以及在临界人口规模，增长从水平致密化到三维增长的变化。
2019-08-20 physics.soc-ph
Input to European Strategy Update for Particle Physics: Sustainability
本文呼吁粒子物理学欧洲战略更新将环境可持续性纳入未来科学计划，并提出一系列行动以减少排放、应对气候变化和生物多样性丧失。
2025-04-03 hep-ex hep-ph hep-th
Data analytics on key indicators for the city's urban services and dashboards for leadership and decision-making
本文探讨了数据分析与仪表板在智慧城市决策中的作用，提出通过整合实时数据流与站点分析的城市仪表板方案，以获取准确信息并提升城市服务可持续性。
2023-09-12 cs.CY cs.SI physics.soc-ph
A self-consistent assessment of multi-dimensional fitness of cities
鉴于城市可持续性和复原力对地球未来的重要性，有必要更好地理解这些框架所强调的社会、经济、环境和治理成果之间的相互联系。在这里，我们提出了一个综合的经济复杂性和城市规模的独立的科学框架到一个一致的机制-被称为“城市复杂性”-来衡量城市在多个维度的适应性。从本质上讲，我们建议使用城市规模的基础上构建和填充一个二分城市成果矩阵，其条目是一组给定的城市成果的标度定律的偏差。这个矩阵形成了经济复杂性方法的输入，该方法在一对耦合的非线性地图上迭代，计算城市的适应度和结果的复杂性。我们用来自美国城市的数据测试了我们的算法，发现在研究的一组结果中，新兴的城市适应性指标与期望的行为是一致的。我们还发现城市适应度和结果复杂度的时间演化与理论预期一致。总的来说，这些研究结果表明，这里提出的城市复杂性机制产生了一个强大的衡量健身，并可以适用于任何一组不同的结果，无论国家的城市背景的具体情况。
2019-04-12 physics.soc-ph
Cybernetic Cities: Designing and controlling adaptive and robust urban systems
Instituto de Investigaciones en Matemáticas Aplicadas y en Sistemas, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学应用数学和系统研究所）；Centro de Ciencias de la Complejidad, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学复杂性科学中心）；SENSEable City Lab, Massachusetts Institute of Technology, USA（美国麻省理工学院感知城市实验室）；MoBS Lab, Network Science Institute, Northeastern University, USA（美国东北大学网络科学研究所移动生物系统实验室）；ITMO University, Russian Federation（俄罗斯联邦ITMO大学）；Lakeside Labs GmbH, Klagenfurt am Wörthersee, Austria（奥地利克拉根福沃尔特湖湖畔实验室有限公司）；Istituto di Informatica e Telematica, CNR, Italy（意大利国家研究委员会信息学与电信学研究所）
本文提出将城市视为控制系统，通过信息、算法和代理来提升城市适应性和鲁棒性，强调技术应用方式的重要性。
2022-02-15 cs.CY nlin.AO physics.soc-ph
Undulating patterns of Hysteresis loops in diurnal seasonality of air temperature in Urban Heat Island effect: Insights from Paris and Madrid
本文通过对比巴黎和马德里2008-2017年三小时分辨率气温数据，发现两城市UHI滞后回线方向和斜率高度相似，揭示太阳辐射和热存储等时间依赖机制是跨气候背景驱动城市热岛的根本因素，为基于滞后模式的城市分类和热缓解策略提供依据。
2025-07-17 physics.data-an physics.soc-ph
No one likes it hot, but hotter cities adjust by staying active later
Saarland Informatics Campus, Saarland University（萨尔兰信息学校园，萨尔兰大学）；Department of Network and Data Science, Central European University（中欧大学网络与数据科学系）；School of Geographical & Earth Sciences, University of Glasgow（格拉斯哥大学地理与地球科学学院）
研究通过分析20个城市的活动数据，发现高温抑制城市活动，但通过调整活动时间至傍晚缓解，热城市适应更明显，提出双峰指数解释活动模式变化，揭示适应机制及局限性。
2026-04-27 physics.soc-ph
The statistical physics of Cities
Institut de Physique Théorique (IPhT/CEA)（理论物理研究所）；Centre d'Analyse et de Mathématique Sociales (CAMS/EHESS)（社会分析与数学中心）
本文针对全球快速城市化带来的多重挑战，指出统计物理学可凭借相关工具概念搭建城市研究理论与实证的桥梁，并通过城市人口分布、隔离模型等多个核心研究对象阐明其在构建定量城市科学中的重要作用。
2019-05-06 cond-mat.dis-nn physics.soc-ph
Change in Artificial Land Use over time across European Cities: A rescaled radial perspective
从卫星上看，白天或晚上观察土地使用情况，大多数城市都是圆形的，围绕着市中心组织。人工土地利用增长的径向分析进行，以了解最近的变化在整个欧洲的城市化，以及它如何与城市规模。我们关注的是城市土地用途：是人为地用于人类用途（例如住宅或道路），还是自然的，或者至少是未开发的？利用欧盟哥白尼城市地图集的空间详细数据，计算并比较了2006年和2012年两年间的人工土地利用（ALU）概况。基于Lemoy和Caruso（2018）发现的城市形态的相似性，在控制人口规模后，使用简单的标度律来比较城市的内部结构。我们首先表明，当使用FUA定义的城市，一种Gibrat的法律土地利用似乎举行。然而，当我们在内部考察城市时，这一点就不再明确了，因为城市规模类别之间的平均差异。我们还研究了使用区域和地形的进一步城市分组，以表明欧洲城市的人工土地使用增长并不均匀。我们的研究结果对城市的可持续性具有重要意义，因为这一证据表明，各种规模的城市都在不断扩大城市扩张和城市中心的增长停滞。它也有理论上的影响，蔓延的性质，其规模与城市规模。
2020-10-16 physics.soc-ph
Cities beyond proximity
本文指出仅以邻近性为核心的15分钟城市模式会忽视服务质量与价值差异，提出应转向基于价值的城市，并通过平衡自下而上与自上而下的治理来增强城市韧性、健康与可持续性。
2024-11-19 cs.SI physics.soc-ph
A scaling model for measuring the morphology of African cities: Implications for future energy needs
非洲的基础设施有很大一部分尚待建设。这些新建筑在哪里以及如何建造很重要，因为今天的决定将持续几十年。由此产生的城市形态对城市的能源需求具有持久的影响。在非洲，由于缺乏数据，估计和预测这些需求一直是一项挑战。然而，考虑到未来30年非洲城市化进程的全面推进，必须克服这一障碍，引导城市走上可持续发展和韧性的轨道。根据非洲大陆近2亿座建筑物的位置和表面，我们估计了近6000个城市的建筑物间距离。建筑物的足迹数据使城市形态指标的构建能够比较非洲城市的延伸、蔓延和空旷。我们建立了BASE模型，其中建筑物之间的平均距离是建筑物数量和平均面积的函数关系，以及其空间布局的蔓延和延伸。城市建筑物之间的平均距离--我们对与流动性有关的能源需求的代理--增长速度快于其人口的平方根，这是建筑物数量的次线性增长和建筑物规模和蔓延的次线性增长的综合影响。我们发现，当一个城市的人口增加一倍时，与通勤相关的能源需求就会增加两倍。
2022-08-11 cs.CY physics.soc-ph
Modelling human activities in a system of cities
École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；University of Reading（雷丁大学）；Université Catholique de Louvain (UCLouvain)（天主教鲁汶大学）
本研究利用DAVE模型模拟瑞士瓦德和日内瓦地区的人口行为和移动模式，验证了通过居民行为统计数据驱动城市系统建模的可能性，并展示了可持续性和健康指标的分析。
2026-02-13 physics.soc-ph
Implications of regional variations in climate change vulnerability and mitigation behaviour for social-climate dynamics
提出了一个按全球五个区域分层的耦合社会-气候模型，结合地球物理、经济和社会调查数据，发现社会学习和规范会放大减缓情绪，区域间的减缓行为通过温度动态相互影响，导致峰值温度异常变化数摄氏度，为研究全球地球物理过程与人口规模关切相互作用提供了框架。
2025-09-14 physics.soc-ph q-bio.PE
Urban Skylines: building heights and shapes as measures of city size
建筑物的形状在城市的能源效率、生活方式、土地使用和基础设施系统中发挥着关键作用。因此，随着世界上大多数城市继续发展壮大，了解城市环境的特点与城市建筑形式之间的相互作用对于实现地方和全球可持续性目标至关重要。在这里，我们编译和分析了迄今为止最广泛的建筑形状数据集，涵盖了北美几个主要城市的480多万栋建筑。我们发现，平均建筑物高度增加系统与城市规模，并遵循来自城市尺度理论的理论预测。我们还研究了建筑物的表面积和体积之间的异速生长关系的特征形状参数。这使我们能够证明，报告的趋势更高（和更大体积）的建筑物有效地降低了平均面积与体积比，这表明随着城市规模的增长，潜在的显着节能。然而，与此同时，由于形状效应，特别是由于高耸的针状建筑物的激增，大城市中心区的面积与体积之比增加了。因此，随着城市规模和相关的能源管理问题的建筑形状的变化的问题是高度异构的。它需要一种系统的方法，包括驱动建筑环境形式的因素，涉及城市的物理，基础设施和社会经济方面。
2015-12-03 physics.soc-ph
Compact 15-minute cities exhibit lower carbon intensity in urban transport
Sapienza Univ. of Rome（罗马大学）；Sony Computer Science Laboratories - Rome（索尼计算机实验室-罗马）；Centro Ricerche Enrico Fermi (CREF)（恩里科·费米研究中心）；Complexity Science Hub（复杂性科学中心）；University of Fortaleza（福塔莱萨大学）
通过比较全球664个城市，发现步行可达性更好的城市（如15分钟城市）人均交通碳排放更低，但需结合城市紧凑性和高效公共交通。
2026-06-04 physics.data-an physics.soc-ph
Assessing the impact of costly punishment and group size in collective-risk climate dilemmas
减轻气候变化对人类的影响是当今最紧迫和最重要的集体治理问题之一，$^{1-4}$。为了探索不同的解决方案和场景，之前的工作将这个问题框架化为公共产品游戏（PGG），其中出现了短期利益和长期可持续性之间的困境$^{5-9}$。在这样的背景下，受试者被分组并扮演PGG，目的是避免危险的气候变化影响。在这里，我们报告了一个实验室实验，旨在探索两个重要因素：昂贵的惩罚搭便车和群体规模。我们的研究结果表明，对于高惩罚风险，更多的群体成功地实现了全球目标，这一发现是强大的组大小。有趣的是，我们还发现了群体规模的一个重要影响：面临困境的群体规模越大，达到预期目标的惩罚风险就越高。总体而言，本研究的结果进一步阐明了在谈判气候条约时可以采取的合理措施可能产生的威慑作用，并就气候相关政策和战略提供了更多的提示。
2016-04-16 physics.soc-ph
The "teapot in a city": a paradigm shift in urban climate modeling
城市地区是气候变化减缓和适应措施的一个高风险目标。为了理解、预测和改善城市的能源绩效，科学界开发了数值模型，描述城市如何通过各种尺度的热量和水分交换与大气相互作用。在这篇评论中，我们提出了最近的进展，是在过去十年的革命在计算机图形学的起源，以及最近的突破，在统计物理学扩展完善的路径积分公式，非线性耦合模型。我们认为，数学，物理，计算机和工程科学的科学进步的这种罕见的结合为城市气候建模开辟了有前途的途径，并说明了这与复杂的大气条件下的复杂城市几何形状的耦合传热模拟。我们强调了这些方法的潜力，超越了城市气候建模，为社会能源转型的核心问题的必要拨款。
2022-06-03 physics.ao-ph physics.comp-ph physics.data-an
Compound effects of traffic and climate on electric vehicle HVAC energy consumption: a spatiotemporal framework with city-level attribution
King's College London（伦敦国王学院）
本文提出一种时空框架，分析交通与气候对电动汽车HVAC能耗的复合影响，通过分解方法归因于温度和行程时间，揭示冬季舱内热管理的主要差异。
2026-05-07 physics.soc-ph
Nonuniform and inequitable healthcare accessibility losses during flooding-amplified congestion across US cities
Northeastern University（东北大学）；Institute of Technology Gandhinagar（甘地纳加尔理工学院）；Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）
研究美国30个人口最多城市洪灾加剧拥堵时医疗可及性损失，发现其受多种因素影响，损失程度不一，还加剧空间不平等，针对性防洪方法比通用策略更有效，能助城市从类似地区学习。
2026-07-21 physics.soc-ph
The impact of inter-city mobility on urban welfare
该研究构建全球城市人口流动网络，分析其对城市社会经济指标的影响，发现PageRank是最有效的中心性度量，且福利预测效果依城市发展阶段而异，还提出适配流动模式的生成模型，凸显城市间联系对发展的重要性。
2021-12-29 physics.soc-ph
Resilience of Interdependent Urban Socio-Physical Systems using Large-Scale Mobility Data: Modeling Recovery Dynamics
城市是一个由社会经济系统组成的复杂系统，依赖于多个物理基础设施网络提供的关键服务。由于社会和自然系统之间的相互依存关系，自然灾害造成的破坏可能会在整个系统中级联，扩大灾害的影响。尽管气候变化和城市快速增长带来的威胁越来越大，但如何设计社会和物理系统之间的相互依存关系，以实现具有弹性的城市，在很大程度上尚未探索。在这里，我们研究了城市系统中的社会物理相互依赖性及其对灾难恢复和复原力的影响，使用在飓风玛丽亚期间从波多黎各收集的大规模移动数据。我们发现，随着城市规模的扩大和集中式基础设施系统的扩大，关键服务的恢复效率提高了，但是，在危机期间，社会经济系统的自力更生能力受到了限制。研究结果表明，保持社会系统的自力更生可能是发展具有弹性的城市社会物理系统的城市面临快速城市增长的关键。
2021-04-15 physics.soc-ph
Between Green Hills and Green Bills: Unveiling the Green Shades of Sustainability and Burden Shifting through Multi-Objective Optimization in Swiss Energy System Planning
本研究将生命周期影响评估指标整合到瑞士能源系统多目标优化中，发现优化环境经济指标可降低15%至47%的系统成本，但纯经济优化存在环境负担转移风险，为更全面的能源系统规划提供了路径。
2024-02-20 cs.CE physics.soc-ph
The efficient, the intensive, and the productive: insights from urban Kaya scaling
城市地区在潜在减缓气候变化和支持可持续发展方面发挥着前所未有的作用。鉴于全球许多地区的快速城市化，了解城市的定居规模和二氧化碳排放效率之间的关系至关重要。最近的文献城市排放量的缩放特性作为人口规模的函数，导致矛盾的结果，更重要的是，缺乏深入的调查的基本因素和原因解释这种缩放特性。因此，在类比建立的卡亚恒等式，我们开发了一个关系相结合的涉及指数。我们证明，这种城市卡亚关系的应用程序将使一个全面的了解决定在大城市的排放效率的内在因素，将其应用到全球61个城市的数据集。相反，传统的城市尺度的研究，使用普通最小二乘（OLS）回归，我们表明，减少主轴（RMA）是必要的，当复杂的关系，尺度指数进行调查。RMA由通过互换因变量和自变量获得的两个OLS斜率的几何平均值给出。我们讨论了城市卡亚关系在缓解气候变化的主流地方行动的潜力。
2018-03-16 physics.data-an physics.soc-ph
A mathematical model of national-level food system sustainability
全球粮食系统面临各种内源和外源、生物和非生物风险因素，包括人口不断增加、人口密度提高、价格波动和气候变化。定量模型在理解粮食系统对冲击和压力的预期反应方面发挥着重要作用。在这里，我们提出了一个程式化的数学模型，一个国家级的粮食系统，包括国内供应的粮食商品，国际贸易，消费者需求，和粮食商品价格。我们得出了一个关键的复合参数，当国内供应变得不可持续，粮食系统完全依赖进口，这将导致商品价格上涨，消费者需求下降和库存水平下降时发出信号。使用贝叶斯估计，我们应用动态食品系统模型来推断英国猪肉行业的可持续性。我们发现，英国猪肉行业目前是可持续的，但由于该行业依赖进口来满足需求，自给率下降到50%以下（目前的水平为60-65%）将导致其接近崩溃的临界边界。我们的模型提供了一个理论基础，为未来的工作，以确定更复杂的因果驱动程序的粮食系统的脆弱性。
2020-12-14 econ.GN physics.soc-ph q-fin.EC
When Energy-Efficiency May Not Yield Positive Climate Impact -- The Case of Adaptive Radiative Coolers
Princeton University（普林斯顿大学）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Princeton Materials Institute, Princeton University（普林斯顿材料研究所）
本研究比较传统与自适应辐射冷却器的减排效益与直接加热惩罚，发现自适应冷却器虽节能减排，但对地球有净加热影响，呼吁重新思考建筑围护结构的可持续性量化与设计。
2025-09-24 physics.app-ph physics.soc-ph
Integrating social capital with urban infrastructure networks for more resilient cities
本文提出整合社会资本与物理基础设施的视角，通过实证测量和级联故障模拟分析城市物理层与社会层之间的反馈机制，以优化灾害救援响应并提升城市韧性。
2025-02-10 physics.soc-ph
Apology of Green Digitalization in the Context of Information and Climate Feedback Theory
本文提出信息与气候反馈（ICF）非线性模型，刻画数字化、能耗、热足迹与气候响应之间的循环，通过多情景数值分析识别数字过热和基础设施崩溃等关键状态，并倡议《绿色数字协定》以推动可持续数字化。
2025-07-08 cs.SI physics.soc-ph
Lost options commitment: how short-term policies affect long-term scope of action
本文提出一种新型承诺度量，用于量化短期气候政策对后代行动空间的约束，并以SSP2-4.5情景为例说明其可能迫使后代依赖二氧化碳移除或太阳辐射干预来应对海平面上升。
2023-09-14 physics.geo-ph physics.soc-ph
A common trajectory recapitulated by urban economies
是否有一个由各个城市一遍又一遍重复的总体经济路径？确定这种演变结构（如果有的话）将为评估、维护和预测城市可持续性和经济成功的模型提供信息，作为定量基线。这一前提似乎与现有的经验证据相矛盾，即路径依赖型增长塑造了单个城市的独特历史。然而，最近的经验证据和理论模型已经达到了普遍的模式，主要是规模依赖，从而表示许多城市数量作为一组简单的标度律。在这里，我们提供了一个数学框架，以整合重复的横截面数据，其中每个冻结在时间维度，到一个参考框架的纵向演变的个别城市的时间。利用1998年至2013年期间上千个行业类别中超过1亿个就业岗位的数据，我们将每个城市的演变分解为一个前置因素和相对变化，以消除国家和全球影响。通过这种方式，我们展示了单个城市的纵向动态概括了所观察到的横截面规律。大城市不仅是小城市的放大版，也是它们的过去。此外，我们的模型表明，专业化和多样化都归因于行业的标度指数的分布，从而导致一个城市的工业转型为创新经济的临界人口为120万。
2018-10-19 physics.soc-ph q-fin.GN
The Science of Urban Metabolism and Sustainability
本研究分析城市代谢与可持续性领域的论文，揭示其学科分布、研究方法、作者特征等演进结构，为优化相关研究政策提供依据。
2025-01-15 physics.soc-ph q-bio.PE
