环境工程进阶：应对“碳中和”挑战的

系统工程研究

Systems engineering approaches to environmental challenges

教授介绍

Aidong Yang

牛津大学格林邓普顿学院工程科学系终身教授

牛津大学格林邓普顿学院学术委员会成员兼高 级研究员

牛津大学系统工程小组研究负责人

NERC环境研究小组首席研究员(致力于研究生物系统工程、食品、能源与水的联系和负排放技术)

“通过改善气候条件去除温室气体”主题会议领导人(2017-2021，由NERC资助)

课题背景

比尔.盖茨新书中提到，“如果不改变现在的变暖趋势，到本世纪中叶，因气候变化而导致人类死亡的比例会相当于新冠疫情，而到本世纪末会达到新冠疫情的5倍。从经济损失来说，全球变暖的危害相当于每10年就来一次新冠疫情”。

自产业革命以来，人类在社会文明和经济发展方面取得了巨大的成就，与此同时，人类对自然的改造也达到空前的广度、深度和强度。

研究表明，地球一半以上的陆地表面都受到人为活动的改造，一半以上的地球淡水资源都已被人类开发利用，人类活动严重影响着地球系统的生物地球化学过程及能量和物质的循环，外来物种入侵、海洋鱼类的大量捕捞及鸟类的大量灭绝，使地球生态系统面临空前的压力。环境污染、过度开采利用导致水资源日益短缺、油气资源和战略性矿产资源面临枯竭、物种退化灭绝及可能的生态灾难、全球气候变化、频发的自然灾害，都危及人类社会的生存和发展。

当前世界面临着多种环境挑战，例如全球变暖加剧，环境污染和资源枯竭。应对这些挑战，人类需要在许多领域发展科学技术，并采取系统有效的方法面临当前的挑战并提出合理化的解决方案。

课题内容

本课程将讨论人类目前面临的主要环境挑战，并介绍可用于评估和开发环境解决方案的系统工程方法。这些方法基于数学建模，并且包括数值(计算机编程)仿真和优化。

在课程的前半部分，课程将重点学习这些方法的理论基础，并结合基于计算机的练习以及最近在环境系统工程研究中精选的案例进行说明。课程的后半部分将带领学生运用所学到的方法进行课题研究，比如可持续发展的生物燃料(航天器燃料)，绿色氢，城市循环等课题。

课程知识广泛，与环境科学、环境工程以及化学工程息息相关。

适合人群

对环境工程、可再生能源、系统工程、化学、材料感兴趣的高中生、本科生

修读环境工程、化学、物理、能源、材料相关专业，以及未来希望在能源行业、材料行业、科研实验室等领域从业的学生

具备微积分、线性代数和高中物理背景的学生优先

有MATLAB编程背景最好，若无可提前在先修课进行学习

项目设置

适合人群

6周在线授课+4周在线小组科研(教授亲自论文辅导)，教授全程参与为期10周

网申推荐信

学术评估报告

项目成绩单

论文成果