科研進(jìn)展
中國北方大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)群潛在區(qū)域氣候與生態(tài)效應(yīng)研究獲新進(jìn)展
我國“三北”地區(qū)已建成全球規(guī)模最大的陸上風(fēng)電場(chǎng)群，且裝機(jī)容量仍在快速增長。數(shù)以萬計(jì)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)持續(xù)從大氣中提取動(dòng)能，深刻改變下墊面動(dòng)力粗糙度與大氣邊界層結(jié)構(gòu)。面對(duì)這一規(guī)模空前、持續(xù)擴(kuò)張的新型下墊面強(qiáng)迫，其潛在的區(qū)域氣候效應(yīng)及生態(tài)響應(yīng)機(jī)理研究尚不明晰。
中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院余曄研究員團(tuán)隊(duì)，利用耦合風(fēng)電場(chǎng)參數(shù)化方案與動(dòng)態(tài)植被模塊的區(qū)域氣候模式，系統(tǒng)模擬評(píng)估了我國北方大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)群的潛在環(huán)境影響，揭示了風(fēng)電場(chǎng)群擾動(dòng)局地及區(qū)域氣候、進(jìn)而影響植被生長的作用機(jī)制。
研究表明，風(fēng)電場(chǎng)群在局地至區(qū)域尺度上可顯著改變大氣邊界層動(dòng)力過程，導(dǎo)致近地面風(fēng)速減弱、湍流增強(qiáng)，而對(duì)熱力場(chǎng)的直接擾動(dòng)相對(duì)較弱。更為重要的是，風(fēng)機(jī)陣列通過動(dòng)力阻礙作用，可誘導(dǎo)低層水汽輻合、強(qiáng)迫氣流抬升，間接增加對(duì)流有效位能，使北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶夏季對(duì)流性降水增加，從而促進(jìn)區(qū)域植被生長。模擬結(jié)果顯示，上述氣候生態(tài)效應(yīng)會(huì)隨風(fēng)機(jī)尺寸和風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大而增強(qiáng)。
研究強(qiáng)調(diào)了大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)群具有潛在正向生態(tài)效應(yīng)。通過降低近地面風(fēng)速、增加局地對(duì)流性降水，可有效抑制土壤風(fēng)蝕、促進(jìn)植被恢復(fù)。提出將風(fēng)電基地建設(shè)與“三北”防護(hù)林工程深度融合，在防護(hù)林外圍規(guī)劃建設(shè)風(fēng)電屏障帶，構(gòu)建“風(fēng)電先行削弱風(fēng)力，防護(hù)林帶鞏固屏障”的新型防護(hù)體系，為提升區(qū)域生態(tài)屏障韌性、推動(dòng)風(fēng)電開發(fā)與荒漠化防治協(xié)同發(fā)展提供了新思路。
相關(guān)研究成果以Potential impacts of large-scale wind farms on regional climate and vegetation in northern China: Insights from modeling studies為題，發(fā)表于國際權(quán)威期刊Energy。該研究得到內(nèi)蒙古自治區(qū)“揭榜掛帥”項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金等的資助。
論文鏈接：https://authors.elsevier.com/a/1mbEA1H%7Ec%7EX4wV
大型風(fēng)電場(chǎng)群對(duì)100米高度處年平均風(fēng)速（a, c）和動(dòng)能（TKE）（b, d）的影響
大型風(fēng)電場(chǎng)群對(duì)100米高度處年平均氣溫的影響（a, c）白天，（b, d）夜間
大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)群對(duì)夏季(a, b)總降水量、(c, d)對(duì)流性降水量及(e, f)非對(duì)流性降水量的影響
大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)群建設(shè)前后植被覆蓋度差異的空間分布（a, b）夏季，（c, d）秋季
