去年9月的一场风干旱期间,苏格兰设得兰群岛上的风力涡轮机。

去年9月的一场风干旱期间,苏格兰设得兰群岛上的风力涡轮机。威廉·爱德华兹 /法新社通过盖蒂图像

分析

全球“静止”:气候变化会减慢风吗?

随着二氧化碳水平的上升和地球杆的温暖,研究人员预测地球的风速会下降。这种“静止”可能会影响风能的生产和植物增长,甚至可能影响海湾流,从而驱动世界上许多气候。

去年,从夏季到秋季,欧洲大部分地区都经历了所谓的“风干”。许多地方的风速速度降低了年平均水平约15%,在其他地方,下降更加明显。这是过去60年来英国大风时期最少的时期之一,对发电的影响是戏剧性的。风电场在2020年9月产生了英国的18%,但在2021年9月,这一比例仅下降到只有2%。为了弥补能源差距,英国被迫重新启动了两座封底的燃煤电厂。

最近,欧洲地面风的下降引起了人们对与气候变化有关的“全球陆地静止”的担忧。从1978年到2010年,研究表明,全世界的风静止,速度下降了2.3%。不过,在2019年,一群研究人员成立在2010年之后,全球平均风速实际上已从每小时7英里增加到每小时7.4英里。

尽管存在这些相互矛盾的数据,但政府间关于气候变化的小组预测,未来几十年的风减慢了风。该机构说,到2100年,平均每年风速可能会下降多达10%。

“为什么我们在地球上根本有风?”问保罗·威廉姆斯(Paul Williams),他是英格兰雷丁大学大气科学教授的风。“这是因为温度不均匀 - 在两极非常冷,热带地区的温暖。这种温度差会驱动风,而温度差正在削弱。北极的变暖比热带地区快。”

表面风的减慢会破坏海湾流,导致干旱和更激烈的冬季风暴。

根据最近的研究自然自1979年以来,北极的变暖比世界其他地区快四倍。这比科学家以前想象的要快得多,这种变暖可能比预期的比预期的更急剧下降。可能导致静止的另一个因素是“表面粗糙度”的增加,这是城市建筑物数量和大小的上升,这是对风的阻碍。

风是气候变化研究的被忽视的元素,这有助于解释为什么有关这些趋势的争论仍在继续。该领域很年轻,相比之下,只有70年的数据 - 温度数据可以追溯到数千年 - 众所周知,风系统很难研究和分析。大量的年度波动使长期趋势难以检测,结论很少坚定。

尽管如此,最近的开创性学习通过检查在上新世时代,地球上落在地球上的尘埃和多少尘埃,当温度和二氧化碳水平与今天的情况相似时,就阐明了风的行为。

“通过将上新世用作现代全球变暖的模拟,西风的运动似乎很可能是从西向东吹向的普遍的中纬度风 - “向现代观察到的波兰人将继续前进human-induced warming,” says Gisela Winckler, a researcher at Columbia University’s Lamont Doherty Earth Observatory and an author of the Pliocene dust paper. Her models indicate “that the winds [will be] weaker, and stiller.”

预计的平均风速在1.5度C的温暖下变化。蓝色表示较慢的风,绿色更快。

预计的平均风速在1.5度C的温暖下变化。蓝色表示较慢的风,绿色更快。IPCC

最近的另一项研究发现,随着二氧化碳水平的提高,美国的区域和季节性变化将会发生:到2100年,在美国和东海岸的大多数情况下,风速将下降,但美国中部将会增加188金宝搏亚洲体育搏彩。其他几项研究预测了全球类似的区域和季节性变异性。

威廉姆斯说,这种不确定性是“本质上固有的基本信噪问题。从一年到下一年,有很多可变性,并且在同一时间发生很多可变性时,很难提取长期信号。”

风的静止或增加可能会对人类和非人类世界产生严重的影响。植物生理学家P.S.写道:“风影响植物的生长,繁殖,分配,死亡,最终导致植物进化。”诺贝尔在1981年的论文中,标题为“风为生态因素”。

例如,在美国西海岸的巨型红杉依取决于从太平洋越过戈比沙漠的定期传递磷吹传。地面风负责驱动海湾流,这是驱动世界大部分气候的海流。表面风的减慢会破坏该传送带,导致干旱,寒冷的天气和更严重的冬季风暴。高于正常风能会损坏或破坏树木,并增加蒸散速度,这是对已经干燥地区的农民和牧场主的挑战。在美国西部,更多的极端风与野火季节恶化有关

一位研究人员写道:“最近的风干旱清楚地提醒了[风能]的变化。”

轻快的风可以帮助减轻污染窒息的城市,并用新鲜的空气代替停滞的空气。另一方面,较慢的风加剧了热浪的痛苦,预计会变得更加频繁,更持久。慢风还使飞机起飞更加困难,因为飞行员依靠逆风来提起升降机。根据威廉姆斯的说法,在过去的30年中,空中客车320的最大起飞重量在希腊的一个机场下降了4吨,这是由于逆风和温度升高,因此由于逆风和升高。

如果发生的话,全球静止将对替代能源生产产生巨大影响。威廉姆斯说:“风的下降并不意味着能源下降10%。”涡轮机效率低下,限制了它们可以从风中提取多少能量。根据威廉姆斯的说法,风速下降10%实际上会导致“ 30%的下降,这将是灾难性的。”

欧洲全力以赴,替代煤炭和其他化石燃料。英国从11,000多个陆和海上风力涡轮机中产生了约24%的能源,欧盟大约从风中获得了其电力的15%。随着更多的风力涡轮机上网,该百分比正在增长。在美国,风电场提供了近10%的公用事业规模发电。到2050年,产生的功率量预计几乎是四倍。但是,如果风速降低,那么实现该目标可能会更难。

空中客车A320Neo从雅典国际机场起飞。较慢的风使飞机更难起飞。

空中客车A320Neo从雅典国际机场起飞。较慢的风使飞机更难起飞。Nicolas Economou / Nurphoto通过Getty Images

汉娜·布鲁姆菲尔德(Hannah Bloomfield),布里斯托尔大学(University of Bristol)研究风能和风能的博士后研究员。她认为,直到最近,风速的变化一直在可变性范围内,并且今天没有证据表明气候变化引起的全球静止。但未来模型更关心。“研究表明,如果您开始将其推向2050年,那么IPCC的论点(静止)开始看起来更具说服力。”

“最近的风干旱清楚地提醒了这种一代形式的变化,”她去年对话,“这不是可靠的未来能源电网的唯一投资。”

哥伦比亚大学土木工程教授Upmanu Lall说,处理风能干旱将需要新的策略来存储能源和可靠的替代方案。他说,由于风和阳光的差异,替代能量“开始看起来更像是水系统,而不是能量系统”。正如需要管理具有可变供应的供水系统以适应每年,十年和一个世纪的尺度上发生的降水趋势一样,“这也将成为能源系统词典的一部分。”

拉尔说,在扩展能源干旱期间,当前的大多数电池技术将无济于事,因为今天的电池只存储了几天的能源。他继续说:“在这种情况下,许多人正在讨论氢和核。”“当您的太阳和风量过多时,您可以产生氢气,当您有[可再生能源]短缺时可以使用它。”多余的可再生能源也可以用来在上坡泵水到水库;稍后,通过将水回下坡,通过涡轮机产生能量。

在去年的欧洲风中,欧洲的天然气价格上涨了450%以上。

减少风也会加剧能源市场的波动。如果天然气价格飙升 - 在乌克兰的战争中,或者是一个特别寒冷的冬天 - 与区域静止事件的同时,能源价格可能会超越数百万美元的速度。在去年的欧洲静止期间,欧洲的天然气价格上涨了450%以上,北欧地区的电价比上一年上涨了470%。

尽管在世界某些地方发生了静止的情况,但在其他地方的轶事报道表明,风的吹动比以往任何时候都更加激烈,更频繁地吹来。今年早些时候,在新墨西哥州中部,野外消防员,牧场主和其他人将风事件描述为前所未有的。马丁·巴卡(Martin Baca)是阿尔伯克基(Albuquerque)以南的长期苜蓿种植者和牧场主的牧场主,他说他从未像最近那样经常看到风吹。他说:“您可以灌溉,五天后干燥。”“那热风就像吹风机。而且没有露水可以帮助草生长。”

不幸的是,科学尚未掌握风静止和风的增加(由长期气候变化趋势触发)。威廉姆斯说:“这里没有解决科学。”2019年的报纸表明,在九年中,风的速度更快,被去年夏天的欧洲低迷所困扰。

威廉姆斯说:“事情再次倾向于反过来。”“夏天不应该在欧洲那样平静。”