可再生能源項(xiàng)目或使綠植重現(xiàn)撒哈拉

編譯 | 張雪偉

若想扭轉(zhuǎn)全球變暖的趨勢(shì)，以可再生能源逐步取代化石燃料是必不可少的。但是，在發(fā)展綠色能源的過(guò)程中，也需要注意其他情理之中與意料之外的“副作用”，這其中就包括了大規(guī)模應(yīng)用可再生能源技術(shù)對(duì)當(dāng)?shù)貧夂虻挠绊憽?/p>

試想一下，如果將撒哈拉沙漠變?yōu)榇笮吞?yáng)能電站與風(fēng)電場(chǎng)，結(jié)果將會(huì)如何？這是伊利諾伊大學(xué)的李琰博士與同事在《科學(xué)》雜志發(fā)表的新論文論題。李琰博士對(duì)媒體表示，“我們想探究一下，如果在撒哈拉沙漠建設(shè)可為全人類(lèi)提供清潔能源的大型風(fēng)電場(chǎng)和太陽(yáng)能電站，會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)貧夂蛴泻畏N影響?！彼麄儼l(fā)現(xiàn)，如果在撒哈拉沙漠安裝風(fēng)電機(jī)組和太陽(yáng)能電池板，周邊地區(qū)會(huì)變得更加溫暖、雨量更大，甚至可使撒哈拉部分地區(qū)4500年來(lái)首次重現(xiàn)生機(jī)，改善部分不宜居住地區(qū)的情況。

研究中，科學(xué)家調(diào)查了撒哈拉沙漠及南部薩赫勒地區(qū)太陽(yáng)能和風(fēng)能的資源可開(kāi)發(fā)量最大值。之所以挑選這兩個(gè)地區(qū)進(jìn)行研究，是因?yàn)檫@里距電力負(fù)荷較大的歐洲和中東較近，并且對(duì)土地使用的要求相對(duì)較少，相對(duì)適合大型可再生能源項(xiàng)目的建設(shè)。兩地都有豐富的風(fēng)能和太陽(yáng)能資源。李琰博士及同事認(rèn)為，特別是薩赫勒地區(qū)可從經(jīng)濟(jì)發(fā)展中獲益，也可獲取大量能源用于淡化海水，從而為城市及農(nóng)業(yè)提供水資源。

由于兩地面積廣大，上述研究中模擬的太陽(yáng)能電站和風(fēng)電場(chǎng)面積與數(shù)個(gè)國(guó)家的國(guó)土面積相當(dāng)——比英國(guó)國(guó)土面積大38倍。上述模擬發(fā)電項(xiàng)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于任何現(xiàn)有的太陽(yáng)能電站和風(fēng)電場(chǎng)，可提供的能源相當(dāng)于當(dāng)前全球能源消耗總量的四倍。

這將極大地改變當(dāng)?shù)丨h(huán)境。例如，大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)會(huì)將氣溫提高2℃左右，這與人們關(guān)注的全球變暖產(chǎn)生的氣溫升高相似。太陽(yáng)能電站也會(huì)導(dǎo)致氣溫升高1℃左右。風(fēng)電場(chǎng)可帶來(lái)的日降雨量增加為0.25毫米，這一數(shù)字看起來(lái)毫不起眼，卻幾乎是此前降雨量的兩倍。與溫度增加相似，太陽(yáng)能電站可帶來(lái)的日降雨量增加要小一些，為0.13毫米。但如果日積月累，年降雨量仍非常可觀(guān)。

溫度和濕度增加的原因

風(fēng)電場(chǎng)會(huì)引起溫度變化，這是因?yàn)轱L(fēng)電機(jī)組葉片將暖空氣帶至地表，夜間效果尤其顯著。諸多實(shí)地研究和遙感利用已經(jīng)證明了這一點(diǎn)。隨著暖空氣的到來(lái)，空氣濕度將會(huì)增加。

太陽(yáng)能電池板的存在意味著更多太陽(yáng)輻射被吸收，反射回宇宙的太陽(yáng)能較少，這會(huì)導(dǎo)致地表溫度提高。不過(guò)，有實(shí)驗(yàn)顯示，化石燃料的碳排放導(dǎo)致氣候變暖，其程度比太陽(yáng)能光伏發(fā)電設(shè)施吸收太陽(yáng)輻射帶來(lái)的升溫程度嚴(yán)重30倍。各太陽(yáng)能電站在不同季節(jié)導(dǎo)致的氣溫變化幅度有所不同。

圖1 目前非洲在所有大陸中太陽(yáng)能資源最豐富

圖2 模擬撒哈拉地區(qū)大型風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目對(duì)降雨量的影響

在模擬研究中，風(fēng)電機(jī)組阻擋了自由流動(dòng)的空氣、降低了空氣流動(dòng)速度、減小了地球自轉(zhuǎn)對(duì)空氣流動(dòng)的影響，從而增加了降雨量。氣壓因此降低，而撒哈拉地區(qū)與附近區(qū)域的氣壓差導(dǎo)致空氣向撒哈拉流動(dòng)。氣流相遇或聚集時(shí)，撒哈拉的空氣無(wú)處可去，只能爬升。隨著氣流上升，水蒸氣凝結(jié)，形成降雨。

太陽(yáng)能電站方面，過(guò)程略有不同。太陽(yáng)能電池板加熱了空氣，隨后氣流爬升。這一過(guò)程也會(huì)導(dǎo)致氣壓降低，空氣進(jìn)而匯入此處、聚集、爬升。

降雨量增大，植物也會(huì)增多。植物增多后，會(huì)像風(fēng)電機(jī)組一樣增加地表粗糙度，也會(huì)像太陽(yáng)能電池板一樣吸收更多太陽(yáng)輻射。這個(gè)強(qiáng)化循環(huán)為“氣候反饋”，李琰博士和同事所做研究的一個(gè)新奇方面便是合并植物反饋。

來(lái)自馬里蘭大學(xué)的薩法·莫帖夏瑞（Safa Motesharrei）博士，也是《科學(xué)》雜志上發(fā)表的那篇論文的一位主要作者。他表示，“模型預(yù)測(cè)出降水將增多，由此該地區(qū)的雨育農(nóng)業(yè)將發(fā)生實(shí)質(zhì)性變化，植被面積增大，畜牧業(yè)也將隨之發(fā)展?！?/p>

他還表示，撒哈拉、薩赫勒、中東有世界上極為干燥的地區(qū)，但這里的人口在增加、貧困程度在加劇。這項(xiàng)研究對(duì)解決上述地區(qū)能源、水、食物關(guān)系的錯(cuò)綜復(fù)雜的可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題意義重大。

模擬何時(shí)成真

雖然在撒哈拉建設(shè)大量清潔能源項(xiàng)目聽(tīng)起來(lái)很好，但是否能切實(shí)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展尚不明朗。毫無(wú)疑問(wèn)，在撒哈拉和薩赫勒地區(qū)發(fā)展大規(guī)模可再生能源發(fā)電站會(huì)帶來(lái)積極影響，但同時(shí)要考慮的還有很多其他因素。

理論上，撒哈拉和薩赫勒地區(qū)人口稀少，適合可再生能源項(xiàng)目的建設(shè)。但是，這里畢竟有人居住，這里的地形對(duì)當(dāng)?shù)鼐用穸杂形幕瘍r(jià)值。為了向歐洲和中東供能就“奪走”這塊土地，這樣真的好嗎？

就一國(guó)家而言，保持能源政策一以貫之且基本穩(wěn)定尚且困難，更遑論考慮到所有潛在政治影響與能源安全問(wèn)題，國(guó)與國(guó)之間也要保持穩(wěn)定持續(xù)的能源政策。

全球變暖已經(jīng)在撒哈拉沙漠產(chǎn)生影響，加之過(guò)度放牧等對(duì)土地的不良管理，其附近的耕地逐漸荒漠化。研究人員總結(jié)稱(chēng)，如合理開(kāi)發(fā)，可再生能源資源不僅可為該地供電，而且可防止全球變暖導(dǎo)致的進(jìn)一步沙漠化。李琰博士表示，“我相信，加大可再生能源的利用力度，可于全球變暖的危機(jī)中拯救人類(lèi)?！?/p>

總之，這項(xiàng)研究有趣又重要，將研究結(jié)果與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、技術(shù)等相結(jié)合，可確保情況不會(huì)每況愈下。

（編譯自The Conversation網(wǎng)站、英國(guó)《獨(dú)立報(bào)》）