數(shù)據(jù)中心熱島，讓周邊數(shù)公里升溫2℃ | 筆記

在美國，圍繞數(shù)據(jù)中心建設(shè)的社區(qū)反對正在逐漸增多。與AI基礎(chǔ)設(shè)施擴(kuò)張加速相反，科技巨頭對其環(huán)境外部性的披露愈發(fā)有限。一些來自學(xué)術(shù)界的模擬與推演，在吸引正常關(guān)注的同時，一定程度上放大了爭議，成為被利用的彈藥。

近期，一項(xiàng)由劍橋大學(xué)牽頭、聯(lián)合歐洲與亞洲多所高校研究人員完成的研究顯示，在AI數(shù)據(jù)中心投運(yùn)后，其周邊地表溫度平均上升約2°C，影響范圍可延伸至約10公里。該研究橫跨計算機(jī)科學(xué)、地球科學(xué)與環(huán)境科學(xué)，目前仍為未經(jīng)同行評議的預(yù)印本結(jié)果。

該論文通訊作者Andrea Marinoni，是一位遙感專家，主要研究興趣，在于通過視覺智能，評估、推斷和預(yù)測人類與環(huán)境之間的相互作用。在其谷歌學(xué)術(shù)頁面，寫著“AI為了環(huán)境，而非對抗環(huán)境”。

研究的基本假設(shè)并不復(fù)雜。數(shù)據(jù)中心在運(yùn)行高能耗計算任務(wù)時會持續(xù)產(chǎn)生大量廢熱，這些熱量在特定條件下可能改變局地?zé)崞胶猓瑥亩诘乇頊囟壬狭粝驴捎^測信號。這也是為什么騰訊天津?yàn)I海數(shù)據(jù)中心與阿里巴巴千島湖數(shù)據(jù)中心等，都在實(shí)踐余熱回收項(xiàng)目；全球范圍內(nèi)，北歐起步較早。

從物理直覺上看，這件事并不難理解。數(shù)據(jù)中心確實(shí)在持續(xù)“產(chǎn)熱”，而這些熱最終要“守恒”地以其他形式釋放到環(huán)境中。無論采用風(fēng)冷還是水冷，本質(zhì)上都只是數(shù)據(jù)中心內(nèi)部換熱方式不同，其與外部環(huán)境之間的熱量交換，目前最終仍然主要通過大氣系統(tǒng)完成。而且，數(shù)據(jù)中心的規(guī)模越來越大，能耗密度也越來越高，往往產(chǎn)生的熱量就越來越多。

這項(xiàng)研究將每個數(shù)據(jù)中心的啟動時間視為“事件節(jié)點(diǎn)”，在排除了季節(jié)性或全球變暖趨勢等影響后，通過比較其周邊區(qū)域在節(jié)點(diǎn)前后的地表溫度變化，估算了數(shù)據(jù)中心對局地地表溫度的邊際影響。

它的核心數(shù)據(jù)，其一是地表溫度（LST）重構(gòu)數(shù)據(jù)集，其二是數(shù)據(jù)中心地理坐標(biāo)。由于要減少城市熱島與工業(yè)活動的干擾，并且保證每個位置對應(yīng)的地表溫度數(shù)據(jù)序列完整，最終樣本篩選出約6733個位于非高密度城市區(qū)域的數(shù)據(jù)中心。此外，研究利用WorldPop全球人口柵格數(shù)據(jù)，估算了數(shù)據(jù)中心可能影響的人口暴露范圍。

美中不足的是，這項(xiàng)研究的數(shù)據(jù)存在局限性。前者來自NASA的MODIS衛(wèi)星遙感觀測，只覆蓋了截至2024年的數(shù)據(jù)。當(dāng)時，AI基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)才剛剛起步，數(shù)量在全球數(shù)據(jù)中心中的占比仍然較低。而且，那個時候，單個AI數(shù)據(jù)中心的規(guī)模，也尚處于50-100兆瓦規(guī)模級別；而今年初，馬斯克旗下的xAI，已率先交付全球首座GW級數(shù)據(jù)中心，更多GW級數(shù)據(jù)中心正在交付的路上。

2024/09/11 完整閱讀 >

這一點(diǎn)也被部分批評者放大解讀，認(rèn)為研究存在預(yù)設(shè)立場的問題，甚至傾向于“反對AI發(fā)展”的敘事。但是，如果該研究在當(dāng)前樣本范圍內(nèi)成立，那么隨著超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心逐步上線，其所揭示的空間相關(guān)性在更高算力密度環(huán)境下，反而可能變得更加顯著。

最終結(jié)果顯示，在全球范圍內(nèi)，大型數(shù)據(jù)中心的投運(yùn)與周邊地表溫度上升之間存在明顯的時間一致性。在數(shù)據(jù)中心啟用后，平均升溫約2°C（95%樣本集中在1.5–2.4°C之間），并呈現(xiàn)約10公里范圍內(nèi)逐漸衰減的空間特征。這一幅度與城市熱島效應(yīng)的量級相近，后者通常約為4–6°C。研究據(jù)此提出所謂“數(shù)據(jù)中心熱島效應(yīng)”，并估計可能影響約3.4億人。

（說明：橫軸以數(shù)據(jù)中心開始運(yùn)營的時間為基準(zhǔn)，展示其前后各10個月的時間窗口；縱軸為數(shù)據(jù)中心所在地的地表溫度（LST）。陰影區(qū)域表示各數(shù)據(jù)中心樣本中LST變化的最大值與最小值范圍；紅色實(shí)線表示LST差值的總體平均趨勢；紅線上的橫向標(biāo)記表示該分布的95%分位數(shù)區(qū)間邊界。）

在討論部分，研究團(tuán)隊(duì)還提到，部分地區(qū)的氣溫異常升高，在趨勢上與其結(jié)果具有一定一致性。最典型的案例之一就是西班牙的阿拉貢。作為歐洲AI數(shù)據(jù)中心重要集聚地，該地在2024年前后記錄到局地溫度上升趨勢，而這一變化在部分鄰近區(qū)域并未同步出現(xiàn)。

不過需要強(qiáng)調(diào)的是，這項(xiàng)研究并非基于數(shù)據(jù)中心周邊的實(shí)地溫度觀測，也尚未建立嚴(yán)格意義上的因果識別框架。

這也引發(fā)了少數(shù)長期關(guān)注AI環(huán)境外部性問題的評論者的質(zhì)疑。他們認(rèn)為，局地地表溫度的上升，可能部分源于數(shù)據(jù)中心及其配套建筑本身所帶來的土地覆蓋變化。當(dāng)未開發(fā)的土地被大型建筑、人行道、停車場、通道和相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施所取代時，從太空觀察到的地表，就會變得更熱。一個更有說服力的設(shè)計，是將數(shù)據(jù)中心與其他大型商業(yè)或工業(yè)設(shè)施的類似地點(diǎn)進(jìn)行比較。

只不過，這仍然無法解釋，為什么地表溫度的變化，驟然跳變于數(shù)據(jù)中心啟用后。

但更根本的問題在于，AI發(fā)展不僅是技術(shù)與產(chǎn)業(yè)問題，也逐漸演變?yōu)橐粋€信任問題。隨著AI敘事的不斷強(qiáng)化，其透明度卻并未同步提升，這在一定程度上削弱了其合法性基礎(chǔ)。

當(dāng)下社會所面對的，是一種快速擴(kuò)張、能源密集、水資源密集，需要空前的物質(zhì)準(zhǔn)備的基礎(chǔ)設(shè)施體系，而這一體系正嵌入在一個已因氣候變化而持續(xù)承壓的環(huán)境之中。據(jù)IEA報告，去年全年，美國數(shù)據(jù)中心用電量，單項(xiàng)貢獻(xiàn)了全美電力消費(fèi)增量的約一半，推動碳排放增長了2.2%；同期中國碳排放下降了0.5%。

2026/01/21

而且，在美國，這種擴(kuò)張又逐步呈現(xiàn)出高收益集中于科技企業(yè)，而環(huán)境與資源成本則在空間上外部化，并更多地由弱勢社區(qū)承擔(dān)，同時監(jiān)管體系的響應(yīng)仍然滯后于建設(shè)速度的結(jié)構(gòu)性特征。

這對于正在快速推進(jìn)算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的其他經(jīng)濟(jì)體，以及計劃在這些地區(qū)投建算力基礎(chǔ)設(shè)施的企業(yè)而言，都是一種警示。