可再生能源項目或使綠植重現撒哈拉

編譯 | 張雪偉

若想扭轉全球變暖的趨勢，以可再生能源逐步取代化石燃料是必不可少的。但是，在發展綠色能源的過程中，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模應用可再生能源技術對當地氣候的影響。

試想一下，如果將撒哈拉沙漠變為大型太陽能電站與風電場，結果將會如何？這是伊利諾伊大學的李琰博士與同事在《科學》雜志發表的新論文論題。李琰博士對媒體表示，“我們想探究一下，如果在撒哈拉沙漠建設可為全人類提供清潔能源的大型風電場和太陽能電站，會對當地氣候有何種影響。”他們發現，如果在撒哈拉沙漠安裝風電機組和太陽能電池板，周邊地區會變得更加溫暖、雨量更大，甚至可使撒哈拉部分地區4500年來首次重現生機，改善部分不宜居住地區的情況。

研究中，科學家調查了撒哈拉沙漠及南部薩赫勒地區太陽能和風能的資源可開發量最大值。之所以挑選這兩個地區進行研究，是因為這里距電力負荷較大的歐洲和中東較近，并且對土地使用的要求相對較少，相對適合大型可再生能源項目的建設。兩地都有豐富的風能和太陽能資源。李琰博士及同事認為，特別是薩赫勒地區可從經濟發展中獲益，也可獲取大量能源用于淡化海水，從而為城市及農業提供水資源。

由于兩地面積廣大，上述研究中模擬的太陽能電站和風電場面積與數個國家的國土面積相當——比英國國土面積大38倍。上述模擬發電項目遠遠大于任何現有的太陽能電站和風電場，可提供的能源相當于當前全球能源消耗總量的四倍。

這將極大地改變當地環境。例如，大規模風電場會將氣溫提高2℃左右，這與人們關注的全球變暖產生的氣溫升高相似。太陽能電站也會導致氣溫升高1℃左右。風電場可帶來的日降雨量增加為0.25毫米，這一數字看起來毫不起眼，卻幾乎是此前降雨量的兩倍。與溫度增加相似，太陽能電站可帶來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。

溫度和濕度增加的原因

風電場會引起溫度變化，這是因為風電機組葉片將暖空氣帶至地表，夜間效果尤其顯著。諸多實地研究和遙感利用已經證明了這一點。隨著暖空氣的到來，空氣濕度將會增加。

太陽能電池板的存在意味著更多太陽輻射被吸收，反射回宇宙的太陽能較少，這會導致地表溫度提高。不過，有實驗顯示，化石燃料的碳排放導致氣候變暖，其程度比太陽能光伏發電設施吸收太陽輻射帶來的升溫程度嚴重30倍。各太陽能電站在不同季節導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能資源最豐富

圖2 模擬撒哈拉地區大型風電和太陽能發電項目對降雨量的影響

在模擬研究中，風電機組阻擋了自由流動的空氣、降低了空氣流動速度、減小了地球自轉對空氣流動的影響，從而增加了降雨量。氣壓因此降低，而撒哈拉地區與附近區域的氣壓差導致空氣向撒哈拉流動。氣流相遇或聚集時，撒哈拉的空氣無處可去，只能爬升。隨著氣流上升，水蒸氣凝結，形成降雨。

太陽能電站方面，過程略有不同。太陽能電池板加熱了空氣，隨后氣流爬升。這一過程也會導致氣壓降低，空氣進而匯入此處、聚集、爬升。

降雨量增大，植物也會增多。植物增多后，會像風電機組一樣增加地表粗糙度，也會像太陽能電池板一樣吸收更多太陽輻射。這個強化循環為“氣候反饋”，李琰博士和同事所做研究的一個新奇方面便是合并植物反饋。

來自馬里蘭大學的薩法·莫帖夏瑞（Safa Motesharrei）博士，也是《科學》雜志上發表的那篇論文的一位主要作者。他表示，“模型預測出降水將增多，由此該地區的雨育農業將發生實質性變化，植被面積增大，畜牧業也將隨之發展。”

他還表示，撒哈拉、薩赫勒、中東有世界上極為干燥的地區，但這里的人口在增加、貧困程度在加劇。這項研究對解決上述地區能源、水、食物關系的錯綜復雜的可持續發展問題意義重大。

模擬何時成真

雖然在撒哈拉建設大量清潔能源項目聽起來很好，但是否能切實促進經濟發展尚不明朗。毫無疑問，在撒哈拉和薩赫勒地區發展大規模可再生能源發電站會帶來積極影響，但同時要考慮的還有很多其他因素。

理論上，撒哈拉和薩赫勒地區人口稀少，適合可再生能源項目的建設。但是，這里畢竟有人居住，這里的地形對當地居民而言有文化價值。為了向歐洲和中東供能就“奪走”這塊土地，這樣真的好嗎？

就一國家而言，保持能源政策一以貫之且基本穩定尚且困難，更遑論考慮到所有潛在政治影響與能源安全問題，國與國之間也要保持穩定持續的能源政策。

全球變暖已經在撒哈拉沙漠產生影響，加之過度放牧等對土地的不良管理，其附近的耕地逐漸荒漠化。研究人員總結稱，如合理開發，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致的進一步沙漠化。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中拯救人類。”

總之，這項研究有趣又重要，將研究結果與社會、經濟、環境、技術等相結合，可確保情況不會每況愈下。

（編譯自The Conversation網站、英國《獨立報》）