Jordsystemteknik og ledelse - Earth systems engineering and management

Jorden systemudvikling og ledelse (ESEM) er en disciplin der anvendes til at analysere, designe, konstruere og styre komplekse miljømæssige systemer . Det indebærer en bred vifte af fagområder, herunder antropologi , teknik , miljøvidenskab , etik og filosofi . ESEM ser i sin kerne på "rationelt at designe og administrere koblede menneskelige naturlige systemer på en meget integreret og etisk måde". ESEM er et nyligt voksende studieområde, der har slået rod ved University of Virginia , Cornell og andre universiteter i hele USA og ved Center for Earth Systems Engineering Research (CESER) ved Newcastle University i Storbritannien. Grundlæggerne af disciplinen er Braden Allenby og Michael Gorman.

Introduktion til ESEM

I århundreder har menneskeheden brugt jorden og dens naturlige ressourcer til at fremme civilisationen og udvikle teknologi. "Som et princip [ sic ] resultat af industrielle revolutioner og tilhørende ændringer i menneskelig demografi har teknologisystemer, kulturer og økonomiske systemer været udviklingen af ​​en Jord, hvor dynamikken i de store naturlige systemer i stigende grad er domineret af menneskelig aktivitet".

På mange måder betragter ESEM jorden som en menneskelig artefakt. "For at opretholde fortsat stabilitet i både naturlige og menneskelige systemer er vi nødt til at udvikle evnen til rationelt at designe og styre koblede menneskelige naturlige systemer på en meget integreret og etisk måde - en Earth Systems Engineering and Management (ESEM) kapacitet".

ESEM er udviklet af nogle få individer. En særlig note er Braden Allenby . Allenby mener, at det fundament, som ESEM er bygget på, er forestillingen om, at "Jorden, som den nu eksisterer, er et produkt af menneskeligt design". Faktisk er der ikke længere nogen naturlige systemer tilbage i verden, "der er ingen steder tilbage på Jorden, der ikke falder under menneskehedens skygge". ”Så spørgsmålet er ikke, som nogle måske ønsker, om vi skal begynde ESEM, fordi vi har gjort det i lang tid, omend utilsigtet.

Spørgsmålet er, om vi påtager os det etiske ansvar for at gøre ESEM rationelt og ansvarligt ". I modsætning til den traditionelle ingeniør- og ledelsesproces", som påtager sig en høj grad af viden og sikkerhed om systemadfærd og et defineret slutpunkt til processen, "ESEM" vil være i konstant dialog med [systemerne], da de - og vi og vores kulturer - ændrer sig og udvikler sig sammen ind i fremtiden ". ESEM er et nyt koncept, men der er en række områder" såsom industriel økologi , adaptiv ledelse og systemteknik, som man kan stole på for at muliggøre hurtige fremskridt med at udvikle "ESEM som en disciplin.

Udgangspunktet for ESEM er, at videnskab og teknologi kan levere vellykkede og varige løsninger på menneskeskabte problemer såsom miljøforurening og klimaændringer. Denne antagelse er for nylig blevet udfordret i Techno-Fix: Hvorfor teknologi ikke redder os eller miljøet .

Emner

Adaptiv ledelse

Adaptiv ledelse er et centralt aspekt af ESEM. Adaptiv ledelse er en måde at nærme sig miljøledelse på. Det antages, at der er stor usikkerhed i miljøsystemer og mener, at der aldrig er en endelig løsning på et jordsystemproblem. Derfor, når først der er truffet handling, bliver Earth Systems Engineer nødt til at være i konstant dialog med systemet og se efter ændringer, og hvordan systemet udvikler sig. Denne måde at overvåge og styre økosystemer på accepterer naturens iboende usikkerhed og omfavner den ved aldrig at afslutte en bestemt kur mod et problem.

Jordsystemteknik

Jorden systemudvikling er hovedsagelig anvendelsen af systemer analysemetoder i undersøgelsen af miljøproblemer. Når man analyserer komplekse miljøsystemer, er der adskillige datasæt, interessenter og variabler. Det er derfor hensigtsmæssigt at nærme sig sådanne problemer med en systemanalysemetode. I det væsentlige er der "seks hovedfaser af en korrekt gennemført systemundersøgelse". De seks faser er som følger:

  1. Bestem systemets mål
  2. Fastlæg kriterier for rangordning af alternative kandidater
  3. Udvikle alternative løsninger
  4. Rang alternative kandidater
  5. Iterere
  6. Handling

En del af systemanalyseprocessen inkluderer bestemmelse af systemets mål. Nøglekomponenterne i måludviklingen inkluderer udviklingen af ​​et beskrivende scenarie, et normativt scenarie og et transitivt scenario. I det væsentlige beskriver det beskrivende scenarie [s] situationen, som den er [og] fortæller [s] hvordan det blev sådan ”(Gibson, 1991). En anden vigtig del af det beskrivende scenario er, hvordan det "påpeger [s] de gode funktioner og de uacceptable elementer i status quo". Dernæst viser det normative scenario det endelige resultat, eller hvordan systemet skal fungere under ideelle forhold, når der først er handlet. For jordsystemets tilgang vil "Normativt scenario" involvere den mest komplicerede analyse. Det normative scenario vil beskæftige sig med interessenter og skabe en fælles handelszone eller et sted for fri udveksling af ideer for at komme med en løsning på, hvor et system kan gendannes til, eller hvor præcist et system skal ændres. Endelig kommer Transitive-scenariet med den egentlige proces med at ændre et system fra en beskrivende tilstand til en normativ tilstand. Ofte er der ikke en endelig løsning, som bemærket i adaptiv ledelse . Typisk følger en iterativ proces, når variabler og input ændres, og systemet udvikler sig sammen med analysen.

Miljøvidenskab

Hovedartikel: Miljøvidenskab

Når man undersøger komplekse økosystemer, er der et iboende behov for, at jordsystemteknikeren har en stærk forståelse af, hvordan naturlige processer fungerer. En uddannelse i miljøvidenskab vil være afgørende for fuldt ud at forstå de mulige utilsigtede og uønskede virkninger af et foreslået jordsystemdesign. Grundlæggende emner såsom kulstofcyklus eller vandcyklus er centrale processer, der skal forstås.

Etik og bæredygtighed

Kernen i ESEM er jordens systemingeniørs sociale, etiske og moralske ansvar over for interessenter og det naturlige system, der konstrueres, for at komme med et objektivt transitivt og normativt scenarie. "ESEM er selve den kulturelle og etiske kontekst". Jordsystemsystemingeniøren forventes at undersøge de etiske implikationer af foreslåede løsninger.

"Perspektivet om miljømæssig bæredygtighed kræver, at vi spørger os selv, hvordan hver interaktion med det naturlige miljø vil påvirke og blive bedømt af vores børn i fremtiden" "." Der er en stigende bevidsthed om, at udviklingsprocessen overlades til sig selv, kan forårsage uoprettelig skade på miljøet, og at den resulterende nettotilskud til velstand og menneskelig velfærd meget vel kan være negativ, hvis ikke katastrofal. "Med denne forestilling i tankerne er der nu et nyt mål om bæredygtig miljøvenlig udvikling. Bæredygtig udvikling er en vigtig del af udviklingen af ​​passende ESEM-løsninger på komplekse miljøproblemer.

Industriel økologi

Hovedartikel: Industriel økologi

Industriel økologi er forestillingen om, at store fremstillings- og industrielle processer skal skifte fra open loop-systemer til closed loop- systemer. Dette er i det væsentlige genanvendelse af affald for at fremstille nye produkter. Dette reducerer affald og øger ressourceeffektiviteten. ESEM ser ud til at minimere indvirkningen af ​​industrielle processer på miljøet, hvorfor forestillingen om genbrug af industriprodukter er vigtig for ESEM.

Casestudie: Florida Everglades

Den Florida Everglades -systemet er et godt eksempel på et komplekst økologisk system, der gennemgik en ESEM analyse.

Baggrund

Florida Everglades ligger i det sydlige Florida. Økosystemet er i det væsentlige en subtropisk ferskvandssump bestående af en række flora og fauna. Særligt bemærkelsesværdigt er savgræs og rygslyngformationer, der gør Everglades unikke. I løbet af det sidste århundrede har menneskeheden haft en stigende tilstedeværelse i denne region. I øjeblikket er hele den østlige del af Florida udviklet, og befolkningen er steget til over 6 millioner indbyggere. Denne øgede tilstedeværelse gennem årene har resulteret i kanalisering og omdirigering af vand fra dens traditionelle sti gennem Everglades og ind i Den Mexicanske Golf og Atlanterhavet. Med dette har der været en række skadelige virkninger på Florida Everglades.

Beskrivende scenarie

I 1993 var Everglades blevet påvirket af adskillige menneskelige udviklinger. Vandgennemstrømningen og -kvaliteten var blevet påvirket af opførelsen af ​​kanaler og floder til den række af forhøjede motorveje, der løber gennem Everglades til det ekspansive Everglades-landbrugsområde, der havde forurenet Everglades med store mængder kvælstof. Resultatet af denne reducerede vandstrøm var dramatisk. Der var en 90-95% reduktion i vadefuglepopulationer, faldende fiskepopulationer og saltvandsindtrængning i økosystemet. Hvis Florida Everglades skulle forblive et amerikansk vartegn, var der behov for handling.

Normativt scenarie

Det var i 1993, at Army Corps of Engineers analyserede systemet. De besluttede, at en ideel situation ville være at "få vandet rigtigt". Ved at gøre dette ville der være en bedre strøm gennem Everglades og et reduceret antal kanaler og vandveje, der sender vand til tidevand.

Transitivt scenario

Det var fra udviklingen af ​​det normative scenario, at hærens ingeniørkorps udviklede CERP, den omfattende Everglades-restaureringsplan. I planen skabte de en tidslinje med projekter, der skulle afsluttes, de anslåede omkostninger og de ultimative resultater af forbedring af økosystemet ved at få den oprindelige flora og fauna til at blomstre. De beskriver også de menneskelige fordele ved projektet. Ikke alene vil løsningen være bæredygtig, da fremtidige generationer vil være i stand til at nyde Everglades, men korrektionen af ​​vandgennemstrømningen og gennem oprettelsen af ​​lagerfaciliteter vil reducere forekomsten af ​​tørke og vandmangel i det sydlige Florida.

Se også

Publikationer

  • Allenby, BR (2000). Jordsystemteknik: verden som menneskelig artefakt. Bro 30 (1), 5–13.
  • Allenby, BR (2005). Rekonstruktion af jord: Teknologi og miljø i menneskers tidsalder. Washington, DC: Island Press. Fra https://www.loc.gov/catdir/toc/ecip059/2005006241.html
  • Allenby, BR (2000, vinter). Jordsystemteknik og ledelse. IEEE Technology and Society Magazine, 0278-0079 (vinter) 10-24.
  • Davis, Steven, et al. Everglades: Økosystemet og dets restaurering. Boca Raton: St Lucie Press, 1997.
  • "Everglades." Omfattende restaureringsplan for Everglades. 10. april 2004. https://web.archive.org/web/20051214102114/http://www.evergladesplan.org/
  • Gibson, JE (1991). Sådan gør du A-systemanalyse og decalog af systemanalytiker. I WT Scherer (red.), (Efterår 2003 red.) (S. 29-238). Institut for System- og Informationsteknik: U i Virginia. Hentet 29. oktober 2005,
  • Gorman, Michael. (2004). Pensum forårssemester 2004 . Hentet 29. oktober 2005 fra https://web.archive.org/web/20110716231016/http://repo-nt.tcc.virginia.edu/classes/ESEM/syllabus.html
  • Hall, JW og O'Connell, PE (2007). Earth Systems Engineering: omdannelse af vision til handling. Civilingeniør, 160 (3): 114-122.
  • Newton, LH (2003). Etik og bæredygtighed: Bæredygtig udvikling og det moralske liv. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall.

Referencer

eksterne links