夜光遙感技術預測能源危機

陳甫

自2018年11月以來，席捲法國的黃馬甲運動已經驚掉了世界民眾的下巴，尤其是那些憧憬巴黎浪漫之都的女士們，她們趨之若鶩的香榭大街變成混亂衝突的主戰場，連法蘭西共和國的象徵——瑪麗安雕像都被砸成破爛。

黃馬甲運動（圖片來源：http://news.ifeng.com/a/20181210/60188134_0.shtml?_zbs_baidu_news）

被砸毀的瑪麗安雕像（圖片來源：觀察者網）

不過，早在2018年3月底，筆者就敏銳地意識到了法國將要到來的動蕩，在個人專欄上發布了「衛星揭示法蘭西共和國在正在陷入黑暗」的文章。

（圖片來源：作者的個人博客）

而神秘的是，筆者的研究方向既不是經濟學，也不是社會學，甚至從來沒有去過法國，那麼一位從未去過法國，整天蹲在中科院中國遙感衛星地面站玩電腦的「鍵盤俠」是如何事先知道埋藏在法國社會底層的潛流的呢？

筆者藉助的是遙感衛星的眼睛，而且是一隻閃閃發光的夜眼。

法國的燈光正在逐漸消失

筆者通過融合美國Suomi-NPP衛星的夜光數據，生產了世界上第一套高解析度的2012～2017逐年的全球夜光產品（代號「火石」），填補了這方面數據的空白。（而作為衛星正式的運營機構，美國NOAA和NASA目前還只製作了個別年份的數據，而且數據質量也相對遜色，無法開展後續重要的變化檢測工作。）

這個數據集相對於之前的DMSP/OLS感測器版本的數據集來說，空間解析度和量化等級都大大提升，使得觀察村鎮一級的單位的夜光變化成為可能。下圖分別展現的光學遙感數據、第一代夜光遙感數據（DMSP-OLS）和第二代夜光遙感數據（NPP-VIIRS）的對比。可以看出第二代夜光遙感數據在刻畫城市夜光狀況和反演社會經濟參量方面更加精細和準確。

前後兩代夜光數據之間的差異（圖片來源：作者提供）

利用這個數據集，筆者在全世界觀察到很多有趣的現象，而法國的燈光大量消失的奇異場景很快吸引了我的注意。因為這個現象確實有點超出「常識」。通常我們認為法國作為老牌發達國家，是歐盟的兩大引擎機之一，其夜光的數據應該保持相對不變或者增長的趨勢。但在和仔細周邊其他國家的情況比較以後（比如德國這幾年夜光變化不大），筆者確認法國在這幾年裡有大量燈光消失。

下圖是法國本土範圍內的2012-2017之間燈光變化情況，其中藍色是這個階段燈光熄滅的區域，黃色是燈光點亮的區域，黑白的是沒有顯著變化的區域。可以發現：藍色區域即燈光減少的區域多分布於一些小型的城鎮區域和大城市的郊區地帶。

法國的燈光變化，2012-2017（圖片來源：作者提供）

下面是法國首都巴黎周邊的400公里x400公里的區域，2012~2017的夜光動圖。可以看出，從2012年到2017年，巴黎周邊有不少明亮的城鎮在夜晚都陷入了黑暗之中。

巴黎周邊夜光的年度時序動圖（圖片來源：作者提供）

將白天拍攝的光學影像和夜光數據相融合，這樣就能看清是什麼地物的夜光在變化。圖中就能明顯看出，遠離巴黎市區的小城鎮是夜光消失最多、下降最快的區域。

巴黎周邊的光學夜光融合的年度時序動圖（圖片來源：作者提供）

再瞄準其中一個村鎮放大觀察。可以看出2012年整個城鎮及周邊都有夜光，而隨著時間的推移，夜光的範圍逐漸縮小，最後到2017年該城鎮完全沒有了夜間燈光，城鎮陷入了一片黑暗中。

巴黎近郊一個叫做利穆爾的小鎮夜光變化（圖片來源：作者提供）

黃馬甲運動的源頭：能源危機+經濟危機

從法國的燈光變化，我們可以看出，法國近年來遭遇了不小的能源危機。

法國的能源主要靠核能，這個比例很長時間都是世界最高的。2014年，時任法國總統奧朗德召集核政策委員會會議，會議確認到2025年，核能發電佔全法發電總量的比例將從目前的75％降至50％。

法國的核電站很多都已經到了壽命的盡頭，維護成本越來越高。而且在日本福島核電站事故的前車之鑒下，人們對核電安全的考慮也比原來更高了。2016年有一些使用的鋼材質量不合格的狀況也被披露出來，導致很多核電站即使不加速關閉也要停工檢查修復。

由於持續電力短缺，法國從以前的電力出口國，變成需要經常性向德國等周邊國家進口電力，這也導致法國電力價格持續上漲。很多市政經費有限的小區和村鎮可能只能「熄燈」度日，將公共照明等徹底關閉，民眾對電力和燈光的消費也開始謹慎和節約。

因為漲電費就要街道熄燈？普通法國人（特別是巴黎以外的法國人）的日子過的比中國人想像中的緊得多。

所以這次的「黃馬甲」運動絕對不是因為調高燃油稅就把整個法國點燃了，而底層法國人民其實在這種每況愈下、沒有希望的壓力下已經生活很多年了，提高几毛錢油稅只是壓垮駱駝的「最後一根稻草」。

下圖從上到下的曲線是世界銀行統計的從2007年到2017年美、中、日、德、法這十年間的國內生產總值GDP。可以看出美國的總量遙遙領先，且一直保持這增長態勢，中國迎頭直追，增長率保持較高的水平，而法國這十年間國內生產總值一直沒有明顯的起色，已經連續多年增長乏力疲軟，並且在2014年之後還開始有了下降的趨勢。

右側由上到下，分別是美國、中國、日本、德國、法國的GDP

下圖顯示的是各國社會職業中能源困難戶的比例，可以看出在農業生產者、退休人員以及工人、僱員等社會中低層階級中，能源困難戶的比重較大，而在高級知識型職業人員和幹部等中高階層中，能源困難戶的比重較少。可以看出能源方面政策的變動會對中低層階級造成較大的影響。

能源困難戶在各種社會職業中的比例（圖片來源：觀察者網）

目前這次席捲法國，甚至蔓延至部分歐洲國家的示威活動已持續了九周有餘，且有持續進行的趨勢。 這次運動其參與者的主體，大致是底層以出賣勞動力為主的無產階級、和生活水平正在不斷下降的廣大中產階級。法國底層民眾的強烈不滿已經不可抑制，無法阻擋。此次運行最直接相關的議題是能源和稅收。能源是工業的「血液」，稅收是政府的「母親」。前者涉及法國的產業升級，後者則關係法國財政健康和歐盟財政一體化。換言之，從經濟角度看，這場示威運動將嚴重干擾著法國（歐盟）的產業政策和財政政策，在內耗中加劇著法國的衰退。

結語

夜光遙感作為一種新型的對地觀測手段，目前正在越來越受到眾多經濟學家、社會學者的重視，夜光遙感數據可以用於社會經濟參數估算、城市化和區域發展評估、人道主義危機評估、光污染分析等領域。

通過本次「預測黃馬甲運動」的探索，我們看到，夜光遙感所反映出的能源消耗、城市發展等方面的問題，能夠從更客觀、更宏大、更及時揭示經濟運行、城市發展的狀況和問題，進而更深刻地反映社會經濟狀況和問題，為決策者提供重要信息保障和決策支持。

作者單位：中國科學院空天信息研究院

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