中國儲能網訊：據《耶魯360度環(huán)境觀察》雜志報道，隨著大氣中二氧化碳含量的上升和地球兩極的變暖，研究人員預測地球的風速將會降低。風速降低將對風能生產和植物生長造成影響，并將影響世界最大的海洋暖流——墨西哥灣暖流，造成更多的極端天氣。
去年從夏季至秋季，歐洲大部分地區(qū)經歷了“風旱”，許多地區(qū)的平均風速比年平均風速慢15%。這是英國過去60年中“最少風”的時期，嚴重影響了該國的風力發(fā)電產業(yè)。2020年9月，風力發(fā)電為英國提供了18%的電力，但2021年9月，這一占比驟降至2%。因此，英國不得不重啟兩座已停產的燃煤發(fā)電廠來彌補電力供應缺口。
今年，歐洲地表風的減弱再次引發(fā)了人們對與氣候變化密切相關的“全球風旱”的關注。研究表明，1978~2010年，全球風速正按每10年2.3%的速度下降。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會預計，未來幾十年全球風速將繼續(xù)降低，到2100年，全球年平均風速降幅可能達到10%。
“為什么地球上會有風？”英國雷丁大學大氣科學教授保羅·威廉姆斯說，“這是因為地表溫度不均，寒冷極地和溫暖熱帶之間的溫差驅動著風的形成，但由于全球變暖，這一溫差正在減小，因為北極地區(qū)比熱帶地區(qū)升溫更快?！?
風速降低或擾亂墨西哥灣暖流，導致干旱及寒潮等極端天氣
《自然》雜志近期一項研究表明，1979年以來，北極地區(qū)變暖的速度是全球其他地區(qū)的4倍。北極變暖速度比科學家之前推測的要快得多，而北極變暖預示著風速降低要比預想的更加嚴重。另一個可能導致全球風速降低的因素是地表“粗糙程度”的增加，即城市建筑數(shù)量和規(guī)模的擴大阻礙了風的流動。
風是氣候變化研究中一個經常被忽視的因素。風學研究是一個年輕的領域，只有70年內的統(tǒng)計數(shù)據，相比之下，氣溫的數(shù)據可以追溯到幾千年前。而且風又很難分析，每年風力波動較大，很難推測出長期趨勢，難以得出準確結論。
不過，近期一項關于上新世時期地球塵埃沉降情況的研究揭開了風的神秘面紗。上新世時期的氣溫和大氣中二氧化碳含量都與現(xiàn)在類似。參與該研究的哥倫比亞大學拉蒙特-多爾蒂地球觀測所研究員吉塞拉·溫克勒說：“我通過上新世來模擬現(xiàn)代全球變暖情況，發(fā)現(xiàn)西風帶很可能隨著人類行為引起全球變暖而向兩極移動，全球的風將變得更弱且靜默?！?
近日，另一項研究發(fā)現(xiàn)，隨著大氣中二氧化碳含量的增加，美國的風將出現(xiàn)區(qū)域性和季節(jié)性變化：到2100年，美國西部大部分地區(qū)和東海岸的風速將下降，但中部地區(qū)的風速將會上升。其他幾項研究則預測，在全球范圍內，類似的區(qū)域性和季節(jié)性風速變化將不斷上演。
威廉姆斯表示，“大自然的運行充滿不確定性，每年全球的風力情況都有很多變化，當這么多變化同時發(fā)生時，很難捕捉到一個長期的信號”。
風速的降低或增強都可能給人類和世界帶來嚴重影響?！帮L會影響植物的生長、繁殖、分布、死亡，并最終影響植物的進化?！泵绹参锷韺W家諾貝爾在一篇論文中寫到。
以美國西海岸的巨型紅杉為例，這種植物的生長依賴于定期從亞洲戈壁沙漠橫跨太平洋吹來的“含磷風”。地表風驅動的墨西哥灣暖流影響著世界大部分地區(qū)的氣候。地表風速的降低可能會破壞這一傳送系統(tǒng)，導致干旱、寒潮和極寒天氣。如果風速高于正常水平則會損毀樹木，增加地表蒸散量，從而導致干旱和森林火災。
風速降低10%將導致風能資源減少30%
風的用途是多樣的，清爽的風可以凈化污濁的空氣，緩解城市大氣污染。風速降低會導致熱浪加劇，高溫熱浪天氣將變得更頻繁，持續(xù)時間也更長。風速過慢也會使飛機難以起飛，因為飛機需要逆風獲得升力。過去30年，由于風速降低和氣溫上升，希臘一機場空客A320飛機的最大起飛重量減少了4噸。
如果全球風速真的趨于“靜止”，替代能源也將受到巨大影響。“風速降低10%并不意味著風能資源只減少10%。由于風力渦輪機發(fā)電效能較低，它們從風中獲取的能量是有限的。風速降低10%，實際上會導致風能資源減少30%，這將是災難性的影響。”威廉姆斯說。
歐洲正全力推動將風能作為煤炭和其他化石燃料的替代品。英國約24%的電力來自1.1萬臺陸上和海上風力渦輪機，而歐盟約15%的電力來自于風力發(fā)電。隨著更多的風電項目上線，風力發(fā)電的占比也在增加。在美國，風力發(fā)電場貢獻了近10%的大型電站級發(fā)電量。根據國際能源署的《全球能源行業(yè)2050凈零排放路線圖》，2030年，全球風電新增裝機容量發(fā)電量需要在2020年的基礎上增加3倍，才能實現(xiàn)凈零排放目標。但是，如果全球風速降低，這一目標可能很難實現(xiàn)。
英國布里斯托大學博士后研究員漢娜·布洛姆菲爾德認為，目前沒有確鑿的證據表明氣候變化將引起全球“風旱”，但是未來的發(fā)展更值得關注，“最近的‘風旱’讓我們警醒，風力發(fā)電存在多么大的變數(shù)，要建設可靠的能源網絡，不能僅僅依靠風力發(fā)電”。
美國哥倫比亞大學土木工程教授烏普曼·拉爾表示，“解決風能短缺問題需要新的能源儲存戰(zhàn)略和可靠的替代方案。風和光是善變的，應該像管理水系統(tǒng)一樣做好變量供應管理，以適應未來1年、10年，甚至100年不同風速變化”。
目前的電池技術尚無法應對持續(xù)的能源短缺，電池只能儲存幾天的能源。在這種情況下，許多人開始關注氫能。當太陽能和風能過剩時，可以利用太陽能和風能產生的電力電解水制氫；當可再生能源短缺時，可以用氫供能。
去年歐洲“風旱”期間，天然氣價格上漲450%
風速降低還可能加劇能源市場的波動。如果天然氣價格飆升的同時又發(fā)生區(qū)域性“風旱”，能源價格可能進一步飆升。去年歐洲“風旱”期間，歐洲的天然氣價格上漲超過450%，其中，北歐地區(qū)的電價比起前一年，漲幅高達470%。
盡管全球部分地區(qū)已出現(xiàn)“風旱”，但一些地區(qū)的報告也表明，風速比以前更加猛烈。今年早些時候，美國新墨西哥州中部就遭遇了頻繁的大風天氣。該州長期種植苜蓿的農場主馬丁·巴卡表示從未見過如此頻繁的大風天，“灌溉后5天，地就全干了，熱風就像一個吹風機，地太干了，農作物也不生長了”。
遺憾的是，科學家尚無法掌握長期氣候變化趨勢下，“風旱”和強風具體會在哪里出現(xiàn)?！?019年的報告顯示，近9年風速有增加的趨勢，但去年夏季歐洲的‘風旱’讓我們感到困惑?！蓖匪拐f。
