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亚博·撒哈拉沙漠!科学家:这个方案不仅能发电. 还会绿化

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撒哈拉沙漠,降水,风电,植被细节:

澎湃新闻记者 虞涵棋

如果在非洲撒哈拉沙漠地区大规模部署风电与太阳能发电,在理想的情况下,不仅能满足全球的能源需求,还能使该区域的降水量提高一倍,植被覆盖率增加20%.

这是由美国马里兰大学、伊利诺伊大学、北京师范大学、意大利国际理论物理中心、中科院大气所科学家组成的一个国际团队,进行动态气候模拟实验的结果.相关论文北京时间9 月7 日凌晨发表在国际顶级学术期刊《科学》上.

"这是一个令人兴奋的结果," 论文的第一作者、伊利诺伊大学的李琰博士在接受澎湃新闻(www.thepaper.cn )时表示,"为了缓解全球变暖,现在的可再生能源还不够.之前,我们还担心如果在撒哈拉沙漠上修建这么大规模的可再生能源设施,会有什么负面影响.结果却是多重的好处." 他即将加入北京师范大学地理学部.

这项研究起源于李琰在马里兰大学的导师卡妮(Eugenia Kalnay )的一个"反向思维". 卡妮曾是麻省理工学院气象系的第一位女博士,师从著名气象学家朱尔 ·查尼(Jule Charney ).查尼在1975 年时提出了一项机制,用以解释撒哈拉南部过渡区域萨赫尔(Sahel )的干旱:过度放牧增加了地面反射率,减少降水,再进一步降低了植被覆盖率,形成恶性循环.

卡妮随后想到了一种逆向的可能性:大规模的光伏板会降低地面反射率,由此产生相反的作用.

相似地,风电装置会提高地表粗糙度,降低风速,增强空气的汇聚而形成上升气流,提高降水.降水促进植被生长,降低地面反射率.

国际团队就此建立了动态的气象模型,计算大气、陆地、植被、水循环等组分之间的相互影响,就像一个天气预报系统.

模式模拟结果发现风电建设会带来区域温度升高(+2.16K ),日均降水量在风电覆盖区域平均了增加0.25 毫米,相当于整个撒哈拉区域降水增加一倍.特别在萨赫尔地区,日均降水增加可达1.12 毫米.

太阳能板也会引发类似的反照率-降水-植被正反馈机制,增加日均降水量约0.13 毫米.

当风电与光电同时建设时,降水量的增加幅度最大可达到日均0.35 毫米.

科学家:这个方案不仅能发电 还会绿化撒哈拉沙漠

据李琰介绍,该研究最大的亮点是加入了动态的植被反馈.在风电实验中,植被的反馈作用占模拟降水量增加的80%.此前,只考虑静态植被的气候模式低估了风电和太阳能发电对气候的影响.

撒哈拉沙漠是世界上最大的沙漠,人烟稀少,风电和光伏设施不会占用农业用地.该地区对土地变化高度敏感.此外,撒哈拉沙漠位于非洲,靠近欧洲和中东,这些地区都有巨大且不断增长的能源需求.据估算,如果900 万平方公里的撒哈拉沙漠上全部覆盖风电和太阳能发电,每年分别可以提供3 太瓦(10 的12 次方瓦特)和79 太瓦电能,完全可以满足现在和未来全球的能源需求.

模拟实验中风电和太阳能带来降水和植被的增加,可大幅助益这一地区雨养农业和牲畜业发展.此外,产生的大量清洁能源还可用于海水淡化,运输至淡水稀缺严重的地区,从而改善公共卫生,扩大农业和粮食生产,带来深远的社会、经济和生态影响.


不过,李琰强调,这只是理想情况下的模型.在现实中建立巨大的风电和太阳能发电设施,存在许多技术、经济、环境和社会方面的挑战,但可能性正在逐渐增加中.

团队也试图在全球其他沙漠上进行了类似的模拟,但其气候影响都不如撒哈拉显著.李琰解释道,这可能是由于其他沙漠面积小、分布零散,也有可能需要更精准的模型.需要承认的是,模式本身还存在很多不确定性,尤其是在中尺度天气过程和现实小尺度风电和太阳能效应的分析上.

论文链接:http://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.aar5629

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