The Correlation between Smart Cities and Carbon Footprint

Abstract

Det globale klimaet er svært påvirket av økte mengder drivhusgasser som slippes ut i atmosfæren, hvilket resulterer i økt overflatetemperatur. Nivået av globale, gjennomsnittlige konsentrasjoner av CO2 fra førindustriell tid ble overgått med 50% i 2022. I tillegg estimeres det at 80% av verdens befolkning vil bo i urbane områder innen 2050. Det demografiske skiftet, fra mindre tett bebyggelse til urbane områder, legger betydelig press på naturlige økosystemer og biologisk mangfold, intensiverer energiforbruket og øker luftforurensningen i disse urbane områdene. Dette understreker nødvendigheten av «Bærekraftige byer og lokalsamfunn», oppmuntret av FNs bærekrafts mål 11. En sentral strategi som har oppstått for å møte disse utfordringene er konseptet smarte byer. Konseptet smarte byer ser ut til å være et tema av økende interesse. Når man engasjerer seg i den eksisterende litteraturen, ser det ut til å være et gap i publikasjoner relatert til rangering av smarte byer og byenes utslipp av drivhusgasser. På grunn av dette er målet med denne studien å utføre en global vurdering som analyserer om smarte byer bidrar til reduksjon i utslipp av drivhusgasser. Og, i sammenheng med dette, analysere i hvilken grad andre aspekter av smarte byer og geografiske faktorer bidrar til variasjoner i karbonavtrykk og rangering av smarthet. Forbruksbaserte utslipp, mer spesifikt karbonavtrykk, er valgt som miljøindikator, da det inkluderer utslippene fra importerte varer. De evaluerte smarte byene er valgt fra de første 100 rangerte byene i to smart by-rangeringer; av IMD og 2Thinknow. Denne tilnærmingen tar sikte på å skape et mer nyansert resultat av de generelle trendene. Studien ble gjennomført ved først å samle inn data for hver by som er i en av de to indeksene. Dette inkluderer forbruksbaserte utslipp, temperaturdata, bruttonasjonalprodukt per innbygger, utdanningsnivåer og energimikser. Med disse dataene ble enkel- og multivariat regresjonsanalyser utført. Flere begrensninger oppstod under data-innsamlingsprosessen, spesielt for karbonavtrykk og bruttonasjonalprodukt per innbygger. Resultatene fra denne studien indikerer at de evaluerte smarte byene ikke bidrar til reduksjon i utslipp av drivhusgasser. Derimot øker drivhusgassutslippene svakt i tråd med at byenes smarthet øker. Det er imidlertid påvist mer tydelige korrelasjoner mellom de andre vurderte variablene. En økning i bruttonasjonalprodukt per innbygger ser ut til å øke både karbonavtrykk og rangering av smarthet, og en økning i temperatur indikerer en økning i karbonfotavtrykk. En ofte forekommende utfordring er å bestemme kausaliteten eller retningen på påvirkningen mellom variabler, hvor det er vanskelig å fastslå hvilken variabel som påvirker den andre. Til tross for denne usikkerheten, foreslår denne studien at mer konkrete tiltak må gjennomføres av de smarte byene, for å bidra til reduksjon av drivhusgassutslipp.

The global climate is heavily affected by increased amounts of greenhouse gases released to the atmosphere, resulting in an increased surface temperature. The pre-industrial eras’ level of global average concentrations of CO2 was surpassed with 50% in 2022. In addition, estimations suggest that 80% of the global population will live in urban areas by 2050. The demographic shift regarding the move from rural to urban areas, puts a considerable strain on natural ecosystems and biodiversity, as well as intensifying energy consumption, and increases air pollution in these urban areas. This emphasizes the necessity for “Sustainable Cities and Communities”, encouraged by United Nations Sustainable Development Goal 11. A central strategy that has emerged to address these challenges is the smart city concept. The smart city concept seems to be a topic of increasing interest. When engaging in literature, there appears to be a gap in publications related to ranked smart cities and their corresponding greenhouse gas emissions. For this reason, the aim of this study is to perform a global assessment that analyzes if smart cities contribute to reduction in greenhouse gas emissions. In correlation to this, this study analyzes to which degree other smart city aspects and geographic factors contribute to variations in carbon footprint and rank of smartness. Consumption-based emissions is chosen as the environmental indicator, as it includes the emissions of imported goods. The evaluated smart cities are selected from the top 100 ranked cities in two smart city ranking indexes, published by the IMD and 2ThinkNow. This approach aims to create a more nuanced result of the general trends. The study was conducted by firstly collecting data for every city present in the two indexes. This includes consumption-based emissions, temperature data, gross domestic product per capita, education levels, and energy mixes. With this data, single- and multivariate regression analyses were conducted. Several limitations arose during the data-collecting process, especially for carbon footprints and per capita gross domestic products. The results from this study indicate that the evaluated smart cities do not contribute to reduction in greenhouse gas emissions, in fact, the greenhouse gas emissions vaguely increase in line with increasing smartness. It is, however, detected more apparent correlations between the other variables considered. An increase in per capita gross domestic product seems to increase both carbon footprints and rank of smartness, and an increase in temperature indicates an increase in carbon footprints. A frequently appearing challenge is determining the causality or the direction of influence between variables, where it is difficult to establish which variable influence the other. Despite this uncertainty, this study reveals that there needs to be clearer measures taken by the smart cities in order to contribute to reduction of greenhouse gas emissions.