海上風(fēng)電場竟能“克”颶風(fēng)并將其馴服

矗立在海岸旁的一列列風(fēng)力渦輪機(jī)已成為人類發(fā)展新能源的一道亮麗風(fēng)景線。而隨著氣候變暖、極端氣候頻現(xiàn)，當(dāng)颶風(fēng)來襲時，這些海上風(fēng)電場是否能夠抗住大風(fēng)不被摧毀呢?在最近一期的《自然·氣候變化》在線版上，美國斯坦福大學(xué)和特拉華大學(xué)的研究人員發(fā)表的研究成果揭示，海上風(fēng)電場不但不會被颶風(fēng)“干掉”，反而能夠在它登陸之前將其馴服。

海上風(fēng)電場竟能“克”颶風(fēng)?這是怎么回事?

斯坦福大學(xué)和特拉華大學(xué)的研究人員采用計算機(jī)模擬表明，成千上萬個風(fēng)力渦輪機(jī)組成的海上風(fēng)電場可能削弱現(xiàn)實(shí)生活中颶風(fēng)的力量，顯著降低它們的風(fēng)力及伴隨的風(fēng)暴潮，并可能防止數(shù)十億美元的損失。

海上風(fēng)電場竟能“克”颶風(fēng)?

計算機(jī)模型模擬卡特里娜颶風(fēng)的情況顯示，在新奧爾良近海岸的78000個風(fēng)力渦輪機(jī)陣列很可能顯著減弱了登陸之前的颶風(fēng)。

在過去的24年當(dāng)中，斯坦福大學(xué)土木與環(huán)境工程系教授馬克˙Z˙雅各布森一直在開發(fā)一個復(fù)雜的計算機(jī)模型來研究空氣污染、能源、天氣和氣候。該模型近期應(yīng)用于模擬颶風(fēng)，以及確定風(fēng)力渦輪機(jī)可以從全球風(fēng)流中提取多少能源。

鑒于最近利用該模型對颶風(fēng)桑迪和卡特里娜的研究，雅各布森說，人們很自然地想知道：如果颶風(fēng)遇到大量的海上風(fēng)力渦輪機(jī)陣列會發(fā)生什么?由于風(fēng)暴旋轉(zhuǎn)渦輪機(jī)葉片，能源提取中會減緩大風(fēng)和減弱颶風(fēng)，還是颶風(fēng)會摧毀渦輪機(jī)呢?

于是，他著手進(jìn)一步開發(fā)模型，模擬如果颶風(fēng)“遭遇”一個綿延在沿海海岸數(shù)英里的巨大風(fēng)力發(fā)電場可能會發(fā)生什么。令人驚訝的是，研究發(fā)現(xiàn)風(fēng)力渦輪機(jī)可能會足夠破壞一個風(fēng)速峰值每小時高達(dá)92英里的颶風(fēng)，并減少風(fēng)暴潮多達(dá)79%。

風(fēng)力渦輪機(jī)可能會足夠破壞一個風(fēng)暴潮

他們模擬了三場颶風(fēng)：2012年分別襲擊新奧爾良的桑迪和以撒颶風(fēng)，2005年摧毀新奧爾良的卡特里娜颶風(fēng)。

雅各布森說：“我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)風(fēng)力渦輪機(jī)存在時，它們放慢了颶風(fēng)的外旋轉(zhuǎn)風(fēng)。這個反饋減少波形高度，降低了空氣朝向颶風(fēng)中心的運(yùn)動，增加了中央的壓力，從而減緩了整個颶風(fēng)的風(fēng)速，并使其更快消散。”

該模型顯示，在卡特里娜颶風(fēng)的情況下，新奧爾良海岸的78000個風(fēng)力渦輪機(jī)陣列會顯著減弱登陸之前的颶風(fēng)。

當(dāng)颶風(fēng)到達(dá)陸地時，其模擬的風(fēng)速每秒下降了36到44米(每小時80到98英里)和減少風(fēng)暴潮多達(dá)79%。颶風(fēng)桑迪每秒減少了35到39米的風(fēng)速(每小時78到87英里)和風(fēng)暴潮跌幅高達(dá)34%。

雅各布森認(rèn)為，由于政治上存在的阻力，美國目前只安裝了幾百個海上風(fēng)力渦輪機(jī)，更不用說數(shù)以萬計了。

海上風(fēng)力渦輪機(jī)每次安裝費(fèi)用為100億到400億美元

但是，有兩個財政激勵措施可以促使?fàn)顩r的改變：一、降低颶風(fēng)的破壞成本。嚴(yán)重的颶風(fēng)引發(fā)的大風(fēng)和與風(fēng)暴潮有關(guān)的泛濫，損害可達(dá)數(shù)十億美元。

比如，颶風(fēng)桑迪曾造成橫跨三個州大致820億美元的損失;二、從長遠(yuǎn)的角度看，風(fēng)力渦輪機(jī)通過生成正常的電力可以支付其本身的成本，同時減少空氣污染和全球變暖，并提供穩(wěn)定的能源。而要降低海上渦輪機(jī)的社會成本，應(yīng)該大力激勵它們的發(fā)展。

保護(hù)沿海城市的替代計劃涉及大規(guī)模的海堤建設(shè)。雅各布森說，雖然這些可能會阻止風(fēng)暴潮，但它們不會明顯影響到颶風(fēng)風(fēng)速。

而且，其造價的成本同樣不菲，據(jù)估計每次安裝費(fèi)用為100億到400億美元。

他說，目前的渦輪機(jī)可以承受2到3級颶風(fēng)的風(fēng)速范圍，高達(dá)每小時112英里。研究表明，現(xiàn)在巨大的渦輪機(jī)陣列可能會阻止颶風(fēng)達(dá)到這樣的速度。