Städtische Magnetfelder geben Hinweise auf Energieeffizienz, Umweltverschmutzung

Die Untersuchung des magnetischen Fußabdrucks einer Stadt kann verwendet werden, um die Gesundheit dieser Stadt zu überwachen, einschließlich eines möglichen Frühwarnsystems für Probleme mit Umweltverschmutzung und als Werkzeug zur Optimierung der Energieeinsparung.

Im Zeitschrift für Angewandte Physikpräsentieren Forscher aus den Vereinigten Staaten und Deutschland eine vergleichende Analyse städtischer Magnetfelder zwischen zwei US-Städten: Berkeley, Kalifornien, und dem Stadtteil Brooklyn in New York City. Sie untersuchen, welche Arten von Informationen mithilfe von Daten von Magnetfeldsensoren extrahiert werden können, um die Funktionsweise von Städten zu verstehen und Erkenntnisse zu liefern, die für präventive Studien von entscheidender Bedeutung sein können.

Städte sind bekannt für ihre extrem lauten Eigenschaften und sind ein fruchtbarer Boden, um etwas über Urban Science zu lernen. Magnetfeldaktivitäten aus verschiedenen Quellen in der Stadt können einen Einblick in das Geschehen während eines 24-Stunden-Zeitraums geben.

„Eine Stadt wird als ein physisches System betrachtet, das einem entfernten astronomischen Objekt ähnelt, das mit einer Vielzahl multispektraler Techniken untersucht werden kann“, sagte Vincent Dumont vom Lawrence Berkeley National Laboratory. „Kurz gesagt, unser Projekt wurde von unserem Wunsch inspiriert, das, was wir in der Grundlagenforschung der Physik gelernt haben, auf das Studium von Städten anzuwenden.“

Dazu sammelten die Forscher über einen Zeitraum von vier Wochen kontinuierlich Magnetfelddaten, indem sie synchronisierte Messungen mit einem Netzwerk empfindlicher Magnetometer verwendeten. Die Daten wurden mit modernen Datenanalysetechniken verarbeitet und analysiert.

In ihrer aktuellen Arbeit, die zwei sehr unterschiedliche Städte, Brooklyn und Berkeley, vergleicht, entdeckten sie, dass Berkeley während der Nacht eine Magnetfeldaktivität von nahezu Null erreicht, während Brooklyns magnetische Aktivität Tag und Nacht anhält.

„Wiederum, nicht allzu überraschend, entdeckten wir, dass ‚New York niemals schläft‘, oder, was noch ernster ist, es gibt tatsächlich eine Reihe von magnetischen Signaturen, die für jede Stadt spezifisch sind“, sagte er.

Die Forscher hoffen, dass ihre Kombination aus Netzwerkmagnetometrie und intelligenter Datenanalyse zu einem wertvollen Werkzeug für die multidisziplinäre Stadtwissenschaft werden kann.

„Diese Arbeit baut auf unseren früheren Experimenten auf, die rund um die Stadt Berkeley in der San Francisco Bay Area durchgeführt wurden“, sagte Dumont. „Wir haben die dominierenden Quellen magnetischer Signale identifiziert – die sich, nicht allzu überraschend, als die Züge des Bay Area Rapid Transit (BART)-Systems herausstellten, und haben gelernt, schwächere Signale von diesem dominanten Hintergrund zu erhalten.“

„Wir hoffen, dass diese Forschungsrichtung sowohl von den Mitgliedern unseres Teams als auch von anderen aufgegriffen und weiterentwickelt wird, hoffentlich in Städten auf der ganzen Welt“, sagte er.