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科學家:這個方案不僅能發(fā)電 還會綠化撒哈拉沙漠

閱讀:1920        發(fā)布時間:2018/9/7
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    如果在非洲撒哈拉沙漠地區(qū)大規(guī)模部署風電與太陽能發(fā)電,在理想的情況下,不僅能滿足的能源需求,還能使該區(qū)域的降水量提高一倍,植被覆蓋率增加20%。

    這是由美國馬里蘭大學、伊利諾伊大學、北京師范大學、意大利理論物理中心、中科院大氣所科學家組成的一個團隊,進行動態(tài)氣候模擬實驗的結果。相關論文北京時間9月7日凌晨發(fā)表在學術期刊《科學》上。

    “這是一個令人興奮的結果,”論文的作者、伊利諾伊大學的李琰博士在接受澎湃新聞時表示,“為了緩解變暖,現(xiàn)在的可再生能源還不夠。之前,我們還擔心如果在撒哈拉沙漠上修建這么大規(guī)模的可再生能源設施,會有什么負面影響。結果卻是多重的好處。”他即將加入北京師范大學地理學部。

    這項研究起源于李琰在馬里蘭大學的導師卡妮(Eugenia Kalnay)的一個“反向思維”。 卡妮曾是麻省理工學院氣象系的位女博士,師從氣象學家朱爾·查尼(Jule Charney)。查尼在1975年時提出了一項機制,用以解釋撒哈拉南部過渡區(qū)域薩赫爾(Sahel)的干旱:過度放牧增加了地面反射率,減少降水,再進一步降低了植被覆蓋率,形成惡性循環(huán)。

    卡妮隨后想到了一種逆向的可能性:大規(guī)模的光伏板會降低地面反射率,由此產生相反的作用。

    相似地,風電裝置會提高地表粗糙度,降低風速,增強空氣的匯聚而形成上升氣流,提高降水。降水促進植被生長,降低地面反射率。

    團隊就此建立了動態(tài)的氣象模型,計算大氣、陸地、植被、水循環(huán)等組分之間的相互影響,就像一個天氣預報系統(tǒng)。

    模式模擬結果發(fā)現(xiàn)風電建設會帶來區(qū)域溫度升高(+2.16K),日均降水量在風電覆蓋區(qū)域平均了增加0.25毫米,相當于整個撒哈拉區(qū)域降水增加一倍。特別在薩赫爾地區(qū),日均降水增加可達1.12毫米。

    太陽能板也會引發(fā)類似的反照率-降水-植被正反饋機制,增加日均降水量約0.13毫米。

    當風電與光電同時建設時,降水量的增加幅度大可達到日均0.35毫米。

科學家:這個方案不僅能發(fā)電 還會綠化撒哈拉沙漠

    據(jù)李琰介紹,該研究大的亮點是加入了動態(tài)的植被反饋。在風電實驗中,植被的反饋作用占模擬降水量增加的80%。此前,只考慮靜態(tài)植被的氣候模式低估了風電和太陽能發(fā)電對氣候的影響。

    撒哈拉沙漠是世界上大的沙漠,人煙,風電和光伏設施不會占用農業(yè)用地。該地區(qū)對土地變化高度敏感。此外,撒哈拉沙漠位于非洲,靠近歐洲和中東,這些地區(qū)都有巨大且不斷增長的能源需求。據(jù)估算,如果900萬平方公里的撒哈拉沙漠上全部覆蓋風電和太陽能發(fā)電,每年分別可以提供3太瓦(10的12次方瓦特)和79太瓦電能,*可以滿足現(xiàn)在和未來的能源需求。

    模擬實驗中風電和太陽能帶來降水和植被的增加,可大幅助益這一地區(qū)雨養(yǎng)農業(yè)和牲畜業(yè)發(fā)展。此外,產生的大量清潔能源還可用于海水淡化,運輸至淡水稀缺嚴重的地區(qū),從而改善公共衛(wèi)生,擴大農業(yè)和糧食生產,帶來深遠的社會、經(jīng)濟和生態(tài)影響。

    不過,李琰強調,這只是理想情況下的模型。在現(xiàn)實中建立巨大的風電和太陽能發(fā)電設施,存在許多技術、經(jīng)濟、環(huán)境和社會方面的挑戰(zhàn),但可能性正在逐漸增加中。

    團隊也試圖在其他沙漠上進行了類似的模擬,但其氣候影響都不如撒哈拉顯著。李琰解釋道,這可能是由于其他沙漠面積小、分布零散,也有可能需要更的模型。需要承認的是,模式本身還存在很多不確定性,尤其是在中尺度天氣過程和現(xiàn)實小尺度風電和太陽能效應的分析上。

 

來源: 澎湃新聞(上海)

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