為了減緩全球變暖，大力發(fā)展清潔能源、可再生能源的呼聲越來越高。風(fēng)能是清潔能源的一個(gè)重要方面，風(fēng)能資源的利用在全球許多地區(qū)得到廣泛的發(fā)展，越來越多的大型風(fēng)電場正在建立和投入運(yùn)行。

　　在風(fēng)電場建設(shè)發(fā)展中，人們對天氣氣候條件、氣候變化對風(fēng)電場的影響做了很多研究。但是，任何事物的作用都是相互的，風(fēng)電場的建設(shè)是否會對氣溫、風(fēng)速、甚至是氣候變化產(chǎn)生影響?

　　風(fēng)電場使下游風(fēng)速變慢

　　清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)研究中心趙宗慈教授表示，近年來國內(nèi)外一些專家，利用氣象觀測資料，對風(fēng)電場建設(shè)前后、風(fēng)電場上下游區(qū)域的各氣象要素進(jìn)行對比;同時(shí)，利用氣候模式模擬風(fēng)電場的局地氣候效應(yīng)，對風(fēng)電場對局地風(fēng)速的影響進(jìn)行了研究。

　　“國內(nèi)外都得到了一致結(jié)論，即風(fēng)電場對局地風(fēng)速有明顯影響，會造成下游風(fēng)速減小?！壁w宗慈說。

　　趙宗慈以丹麥一個(gè)風(fēng)電場的觀測資料為例，說明了風(fēng)電場對局地風(fēng)速的影響進(jìn)入這個(gè)風(fēng)電場的風(fēng)速是8至9米/秒，經(jīng)過風(fēng)電場運(yùn)行對動量的吸收，以及風(fēng)機(jī)的摩擦力作用，在風(fēng)電場的下風(fēng)方向觀測的風(fēng)速明顯減弱，其下風(fēng)處6公里的風(fēng)速與原有風(fēng)速比率為0.86，下風(fēng)8公里處的比率是0.88，下風(fēng)11公里處的比率是0.90，雖然隨著距離增加風(fēng)速在緩慢回升，但仍未恢復(fù)到原有水平。

　　國外一些科學(xué)家利用數(shù)值模擬，證實(shí)了風(fēng)電場對風(fēng)速的衰減效應(yīng)。中國氣象局公共氣象服務(wù)中心高級工程師江瀅說，國外科學(xué)家利用一個(gè)中尺度模式，在900平方公里的范圍內(nèi)分別設(shè)置了1個(gè)、9個(gè)和36個(gè)風(fēng)電場，計(jì)算相應(yīng)風(fēng)速在不同位置的變化。計(jì)算結(jié)果表明，風(fēng)電場的作用使得風(fēng)速明顯衰減，進(jìn)入風(fēng)電場的風(fēng)速是8至9米/秒，風(fēng)電場最大衰減后風(fēng)速只有5米/秒，在20公里范圍內(nèi)保持大的衰減，距離更遠(yuǎn)風(fēng)速開始回升，風(fēng)電場影響風(fēng)速衰減的距離可以達(dá)到30公里至60公里。

　　局地氣溫明顯變化

　　風(fēng)電場除了使下游風(fēng)速減慢，對局地氣候還有哪些影響?國內(nèi)外科學(xué)家的結(jié)論是，風(fēng)電場會使下游氣溫產(chǎn)生變化。

　　趙宗慈教授列舉了美國加州一個(gè)風(fēng)電場觀測數(shù)據(jù)這個(gè)風(fēng)電場風(fēng)機(jī)高23米，葉片長8.5米，共有41排，間隔120米。風(fēng)電場上風(fēng)位置和下風(fēng)位置的測風(fēng)塔，給出了1989年6月中到8月初近兩個(gè)月內(nèi)每天的氣溫觀測數(shù)據(jù)。

　　“從數(shù)據(jù)上看，風(fēng)電場從凌晨1時(shí)至早7時(shí)具有增暖效應(yīng);在白天13時(shí)至晚上21時(shí)則具有降溫效應(yīng)，而且這種效應(yīng)很明顯。”趙宗慈說。

　　江瀅介紹說，國外專家利用區(qū)域大氣模擬系統(tǒng)，選擇2008年至2009年四個(gè)季節(jié)作了306個(gè)模擬試驗(yàn)。設(shè)計(jì)在美國西部加入一個(gè)小風(fēng)電場，共有21個(gè)風(fēng)機(jī)，每個(gè)渦輪高100米，旋轉(zhuǎn)葉片直徑100米。利用數(shù)值模式計(jì)算，得到了與觀測數(shù)據(jù)基本一致的結(jié)果。

　　是什么原因?qū)е铝孙L(fēng)電場對氣溫的影響?這種影響又為什么是時(shí)而增溫、時(shí)而降溫?趙宗慈解釋說，風(fēng)電場在工作期間加強(qiáng)了垂直混合：夜間穩(wěn)定大氣的暖層在冷層之上，加強(qiáng)垂直混合，造成暖空氣下行冷空氣上行，導(dǎo)致近地面變暖;白天不穩(wěn)定大氣的冷空氣在暖空氣上面，湍流促進(jìn)混合，冷空氣下行暖空氣上行，造成近地面變冷。風(fēng)電場對氣溫的影響取決于近地大氣層的穩(wěn)定度，不同的穩(wěn)定度造成風(fēng)電場對近地層氣溫或變暖或變冷的效應(yīng)。

　　對全球氣候變化的影響尚待研究

　　在研究風(fēng)電場對局地氣候影響的同時(shí)，風(fēng)電場對全球氣候的影響，也是國內(nèi)外氣象專家研究和爭論的另一個(gè)重點(diǎn)。據(jù)專家介紹，國外一些數(shù)值模擬研究表明，全球大面積風(fēng)電場的建立和運(yùn)行可能對氣候變化產(chǎn)生影響。例如，可能造成到21世紀(jì)后期全球年平均增暖0.05℃至0.73℃，全球風(fēng)速將可能明顯減小，還可能引起相應(yīng)其它的氣候變化。

　　江瀅說，國外有些科學(xué)家曾利用美國兩個(gè)全球大氣環(huán)流模式，在北美中部、歐洲和東亞三個(gè)風(fēng)能資源豐富的區(qū)域設(shè)置風(fēng)電場，假設(shè)到2100年全球使用風(fēng)能占總能源的10%以上，研究對全球氣候的影響。數(shù)值計(jì)算得出這樣的結(jié)論，即風(fēng)電場的影響不只是局地的，大面積風(fēng)電場的設(shè)置對全球和洲際尺度氣候變化的影響不可忽視，特別是風(fēng)電場對某些地區(qū)近地層氣溫影響可高達(dá)±1℃至2℃。

　　但是，趙宗慈也坦言，到目前為止國內(nèi)外的研究只是基于氣候模式得出的結(jié)論。由于風(fēng)電場對全球氣候變化影響的研究還比較少，加之氣候模式的不確定性以及風(fēng)電場模擬試驗(yàn)設(shè)計(jì)的不確定性，因此大面積建立風(fēng)電場的全球氣候效應(yīng)在業(yè)內(nèi)還存在很多分歧和爭論，需要做更多的數(shù)值試驗(yàn)和研究。

　　由于風(fēng)電場對局地氣候會產(chǎn)生一定的影響，專家建議，在風(fēng)電場的建設(shè)中需要注意風(fēng)電場之間的間距，以便減小風(fēng)電場之間不必要的相互干擾和影響;另外，氣象觀測場需要與風(fēng)電場保持一定距離，以確保氣象觀測資料的準(zhǔn)確性和不受風(fēng)電場干擾;同時(shí)，可以通過改造風(fēng)機(jī)，提高風(fēng)機(jī)效益，選取風(fēng)力資源豐富、下墊面適合的地區(qū)建立風(fēng)電場，以減小風(fēng)電場對局地氣候的影響。