2023年美赛E类获奖论文：光污染风险评估与干预策略

"2023年美国数学建模竞赛（美赛）获奖论文，E类问题，编号2314817，主题为'关闭灯光，点亮星辰'，关注光污染及其影响" 这篇获奖论文深入探讨了随着现代科技的快速发展和人工照明的过度使用，光污染所带来的日益严重的问题。光污染不仅影响生态环境，也对社会经济产生负面影响。因此，建立有效的干预策略并评估其影响至关重要。 论文构建了三个模型来解决这一问题： 1. 生态-社会-生态（ESE）模型：模型I首先将光污染风险分解为经济、社会和生态三个子系统。在经济子系统中，论文应用逻辑斯蒂方程来估算人口增长，以此分析光污染对经济发展的影响。社会子系统可能涉及公众健康、睡眠质量、交通事故率等因素，而生态子系统则考虑动植物生物钟的干扰和生态系统平衡的破坏。 2. 光污染风险评估（LPRA）模型：模型II旨在量化光污染的风险程度，通过收集和分析数据，如光照强度、光谱分布和持续时间，评估不同区域和时间段的光污染状况。这有助于识别高风险区域，并为政策制定提供依据。 3. 互联ESE模型（I-ESE）模型：模型III强调各子系统之间的相互联系和反馈机制。它考虑了经济活动如何影响社会行为，进而影响生态环境，以及这些变化如何反过来影响经济和社会。这种综合方法旨在提供更全面的解决方案。 论文中，作者们运用数学建模方法，结合实际数据，对每个模型进行了验证和优化。他们还提出了一系列策略建议，如改进城市规划，推广节能照明技术，制定合理的夜间照明法规，以及提高公众对光污染的认识，以减少光污染的负面影响。 这篇获奖论文通过科学的数学建模，为理解和应对光污染问题提供了新的视角和策略，展示了数学在解决现实世界问题中的力量。其研究结果对于环境政策制定者、城市规划师以及相关领域的研究人员具有重要的参考价值。