北京的風是被風電偷走的嗎?
北京的風是被風電偷走的嗎?【專家解說】:2013年北京風力斷崖式暴跌是假 減弱是真《誰偷走了北京的風》通過北京2013年大風日數(shù)得出北京2013年風力斷崖式暴跌的結論,顯然是不合理
《誰偷走了北京的風》通過北京2013年大風日數(shù)得出北京2013年風力斷崖式暴跌的結論,顯然是不合理的。這就好比,因為全年級考試得滿分的人少了,就判斷全年級學生的成績都是大幅退步了。且文中說北京2013年大風日數(shù)(瞬時風速超過17米/秒)為1天并不屬實,應為3天。
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從北京年平均風速和大風日數(shù)對比圖中可以發(fā)現(xiàn),風速大的年份,大風日數(shù)不一定是偏多的。反過來,大風日數(shù)少的年份,平均風速未必偏弱。以1983年和1981年對比為例,1983年大風日數(shù)(29天)幾乎是1981年(15天)的2倍,但平均風速比1981年還少了0.1米/秒!因此,光看大風日數(shù)來說北京的風速暴跌,顯然是站不住腳的。
但不可否認的是,北京的風速最近3年確實減少了。那么問題來了,這是因為風電大發(fā)展導致的嗎?
風電影響風速就像螞蟻絆倒大象
為了搞清楚風電發(fā)展和北京風速變小的關系,數(shù)據(jù)帝決定把目光放到更長遠的時間周期中。從上世紀60年代以來,北京的風速在波動中減小。其中,60年代后期到70年代初期,北京的平均風速較大,1972年達到了頂峰(3.2米/秒)。從70年后期開始,北京風速就在減小,1990年減小到了低谷(1.8米/秒)。
按照《誰偷走了北京的風》報道,風電裝機量主要是2008年以后突飛猛進的,因此在1972年-1990年這段時間風速減小,顯然是不能算在風電頭上的。那么,2008年風電大發(fā)展以后呢?
報道中提到河北張家口地區(qū)風電發(fā)展迅猛,是中國風電第一市,在北京上風口,令人不安。數(shù)據(jù)帝選擇了風電場附近相鄰的兩個站點張家口和張北來進行風速對比,兩地相距40多公里。如果風電真的對風力有影響,張家口和張北的風速應該減小。事實是2008年風電大發(fā)展后,兩地的風速不降反升。
風電場一般集中在張家口北部的張北、尚義等壩上地區(qū),張家口市處于其下游。2007-2010年,張北風速增加,張家口沒有變化。如果上游風電發(fā)展導致下游風速減小的假設成立,那么2011年張北風速減小,張家口的風速也應該減小,但事實上卻維持不變,尤其是2012-2013年,張北風速有所加大,張家口增速更快。不但沒有因為風電設備增多,拉開差距,反而縮小了差距。由此可見,風電發(fā)展對臨近地區(qū)風速的影響并不大。
這個結論從國外的實驗研究也能找到依據(jù)。丹麥科技大學Risoe實驗室Frandsen通過設置9000平方公里范圍的大規(guī)模風電場,用數(shù)值模擬方法研究大型風電場的局地大氣環(huán)境影響效應,結果表明,大型風電場下風向風速減弱的影響經(jīng)過約30~60公里的距離以后就可以恢復。在風電大戶中,河北張家口距離北京上百公里,內(nèi)蒙古距離北京就更遠了。因此,北京上游的內(nèi)蒙古、河北開發(fā)風電資源,對北京風速的變化影響微乎其微。好比一只大象馬上要摔倒,就算大象腳下的螞蟻伸了一下腿,也不能認為是螞蟻絆倒了大象。
美國斯坦福大學Maria通過建立風電機組葉片與大氣相互作用的動量參數(shù)化關系,估算由于大型風電場建設帶來的全球和區(qū)域大氣能量的損失,結果顯示,如果用風能滿足全球?qū)δ茉吹男枨螅L能開發(fā)對1公里以下大氣層能量的損失大約0.006%~0.008%,影響微弱。
到底是誰偷走了北京的風?
不是因為風電發(fā)展,那北京風速減弱到底是什么原因呢?其實,風的本質(zhì)是空氣流動,導致空氣流動的根源是空氣溫度和密度的差異。由于陸地和海洋性質(zhì)不同,冷熱變化有差異,冬季陸地冷于海洋,風從亞歐大陸的腹地(西伯利亞)吹向太平洋,所以北京冬季多西北風。
由于全球變暖,尤其是80年代以后暖冬的增多,減小了冬季海洋和歐亞大陸的溫差,因此空氣的流動也就不如之前快,風速也相對應減小。從冬半年強冷空氣和寒潮次數(shù)的年代變化來看,60-70年代的寒潮和強冷空氣相對較多,80年代明顯減少,90年代以后又稍有增多;對應風速變化來看,60-70年代北京平均風速較大,80年代明顯減小,90年代又有所增大。如此看來,北京的風速變化還是自然因素起了主要作用。當然,全球變暖也有很多原因被歸結為人類活動,科學界一直有爭議,但是自然和人為因素應該都是存在的。
除了全球變暖,城市化發(fā)展增加了地面附近的摩擦作用,高大的城市群會產(chǎn)生繞流*阻力,也使得風速可能會減弱。除了北京,同樣的風速變化也表現(xiàn)在北方其他一些城市,比如鄭州、沈陽、西寧也出現(xiàn)了風速先下降、之后又有所提升、總體震蕩下降的趨勢。不過,天津21世紀以來風速還呈現(xiàn)加大趨勢,這可能因為天津臨海,城市熱島效應使得海陸風的作用加強。
注:繞流就是流體遇到障礙物,一般從其周邊繞過,這個在自然中很常見,比如在河流中的石頭,水流會從旁邊繞行。在地球上,青藏高原的繞流作用也很明顯,在其下風處的四川盆地,風速就很小。
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為了感受城市發(fā)展對風速變化的影響,數(shù)據(jù)帝還選擇了甘肅民勤(騰格里和巴丹吉林沙漠邊緣)、內(nèi)蒙古錫林浩特(錫林郭勒草原邊緣)、內(nèi)蒙古小二溝(大興安嶺森林邊緣)這三個接近自然環(huán)境的站點,三個站點90年代的風速雖然也弱于60-70年代,但沒有北方省會級城市那么明顯。
因此北方城市風速的減小,應該是自然因素和人為因素共同導致的結果。
風電發(fā)展對治霾有功無罪
北京的風速變化既有自然原因,也有城市發(fā)展的影響。要是歸結于風電發(fā)展,那就冤枉了。從這種聯(lián)系中推導出風電發(fā)展會加重華北霧霾,更是冤上加冤。上期中提到了,風電作為清潔能源,替代煤炭、石油等礦物質(zhì)能源,可以減少污染物排放,是治理霧霾的一大希望,不應該被錯殺和扼殺。
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