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【2014-11-21 第23期】 往期回顧
信欣:人稱“信半仙兒”,喜歡琢磨天氣和生活、體育、歷史、科學(xué)的聯(lián)系。
風(fēng)電真能“偷走”北京的風(fēng)嗎?
最近一篇《誰(shuí)“偷走”了北京的風(fēng)》的報(bào)道在網(wǎng)上流傳,認(rèn)為風(fēng)電大發(fā)展和京津冀霧霾增多是同步的,2013年北京風(fēng)力呈現(xiàn)斷崖式暴跌。難道這兩年北京的風(fēng)真的驟減?而且是被風(fēng)電“偷走”了? 【詳情】

2013年北京風(fēng)力斷崖式暴跌是假 減弱是真

《誰(shuí)“偷走”了北京的風(fēng)》通過(guò)北京2013年大風(fēng)日數(shù)得出北京2013年風(fēng)力斷崖式暴跌的結(jié)論,顯然是不合理的。這就好比,因?yàn)槿昙?jí)考試得滿分的人少了,就判斷全年級(jí)學(xué)生的成績(jī)都是大幅退步了。且文中說(shuō)北京2013年大風(fēng)日數(shù)(瞬時(shí)風(fēng)速超過(guò)17米/秒)為1天并不屬實(shí),應(yīng)為3天。

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從北京年平均風(fēng)速和大風(fēng)日數(shù)對(duì)比圖中可以發(fā)現(xiàn),風(fēng)速大的年份,大風(fēng)日數(shù)不一定是偏多的。反過(guò)來(lái),大風(fēng)日數(shù)少的年份,平均風(fēng)速未必偏弱。以1983年和1981年對(duì)比為例,1983年大風(fēng)日數(shù)(29天)幾乎是1981年(15天)的2倍,但平均風(fēng)速比1981年還少了0.1米/秒!因此,光看大風(fēng)日數(shù)來(lái)說(shuō)北京的風(fēng)速暴跌,顯然是站不住腳的。

但不可否認(rèn)的是,北京的風(fēng)速最近3年確實(shí)減少了。那么問(wèn)題來(lái)了,這是因?yàn)轱L(fēng)電大發(fā)展導(dǎo)致的嗎?

風(fēng)電影響風(fēng)速就像螞蟻絆倒大象

為了搞清楚風(fēng)電發(fā)展和北京風(fēng)速變小的關(guān)系,數(shù)據(jù)帝決定把目光放到更長(zhǎng)遠(yuǎn)的時(shí)間周期中。從上世紀(jì)60年代以來(lái),北京的風(fēng)速在波動(dòng)中減小。其中,60年代后期到70年代初期,北京的平均風(fēng)速較大,1972年達(dá)到了頂峰(3.2米/秒)。從70年后期開始,北京風(fēng)速就在減小,1990年減小到了低谷(1.8米/秒)。

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按照《誰(shuí)“偷走”了北京的風(fēng)》報(bào)道,風(fēng)電裝機(jī)量主要是2008年以后突飛猛進(jìn)的,因此在1972年-1990年這段時(shí)間風(fēng)速減小,顯然是不能算在風(fēng)電頭上的。那么,2008年風(fēng)電大發(fā)展以后呢?

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報(bào)道中提到河北張家口地區(qū)風(fēng)電發(fā)展迅猛,是“中國(guó)風(fēng)電第一市”,在北京上風(fēng)口,令人不安。數(shù)據(jù)帝選擇了風(fēng)電場(chǎng)附近相鄰的兩個(gè)站點(diǎn)——張家口和張北來(lái)進(jìn)行風(fēng)速對(duì)比,兩地相距40多公里。如果風(fēng)電真的對(duì)風(fēng)力有影響,張家口和張北的風(fēng)速應(yīng)該減小。事實(shí)是2008年風(fēng)電大發(fā)展后,兩地的風(fēng)速不降反升。

風(fēng)電場(chǎng)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(fēng)速增加,張家口沒(méi)有變化。如果上游風(fēng)電發(fā)展導(dǎo)致下游風(fēng)速減小的假設(shè)成立,那么2011年張北風(fēng)速減小,張家口的風(fēng)速也應(yīng)該減小,但事實(shí)上卻維持不變,尤其是2012-2013年,張北風(fēng)速有所加大,張家口增速更快。不但沒(méi)有因?yàn)轱L(fēng)電設(shè)備增多,拉開差距,反而縮小了差距。由此可見(jiàn),風(fēng)電發(fā)展對(duì)臨近地區(qū)風(fēng)速的影響并不大。

這個(gè)結(jié)論從國(guó)外的實(shí)驗(yàn)研究也能找到依據(jù)。丹麥科技大學(xué)Risoe實(shí)驗(yàn)室Frandsen通過(guò)設(shè)置9000平方公里范圍的大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng),用數(shù)值模擬方法研究大型風(fēng)電場(chǎng)的局地大氣環(huán)境影響效應(yīng),結(jié)果表明,大型風(fēng)電場(chǎng)下風(fēng)向風(fēng)速減弱的影響經(jīng)過(guò)約30~60公里的距離以后就可以恢復(fù)。在風(fēng)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(yuǎn)了。因此,北京上游的內(nèi)蒙古、河北開發(fā)風(fēng)電資源,對(duì)北京風(fēng)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(rèn)為是螞蟻絆倒了大象。

美國(guó)斯坦福大學(xué)Maria通過(guò)建立風(fēng)電機(jī)組葉片與大氣相互作用的動(dòng)量參數(shù)化關(guān)系,估算由于大型風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)帶來(lái)的全球和區(qū)域大氣能量的損失,結(jié)果顯示,如果用風(fēng)能滿足全球?qū)δ茉吹男枨?,風(fēng)能開發(fā)對(duì)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(shuí)“偷走”了北京的風(fēng)?

不是因?yàn)轱L(fēng)電發(fā)展,那北京風(fēng)速減弱到底是什么原因呢?其實(shí),風(fēng)的本質(zhì)是空氣流動(dòng),導(dǎo)致空氣流動(dòng)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(fēng)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(fēng)。

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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(dòng)也就不如之前快,風(fēng)速也相對(duì)應(yīng)減小。從冬半年強(qiáng)冷空氣和寒潮次數(shù)的年代變化來(lái)看,60-70年代的寒潮和強(qiáng)冷空氣相對(duì)較多,80年代明顯減少,90年代以后又稍有增多;對(duì)應(yīng)風(fēng)速變化來(lái)看,60-70年代北京平均風(fēng)速較大,80年代明顯減小,90年代又有所增大。如此看來(lái),北京的風(fēng)速變化還是自然因素起了主要作用。當(dāng)然,全球變暖也有很多原因被歸結(jié)為人類活動(dòng),科學(xué)界一直有爭(zhēng)議,但是自然和人為因素應(yīng)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(huì)產(chǎn)生繞流阻力,也使得風(fēng)速可能會(huì)減弱。除了北京,同樣的風(fēng)速變化也表現(xiàn)在北方其他一些城市,比如鄭州、沈陽(yáng)、西寧也出現(xiàn)了風(fēng)速先下降、之后又有所提升、總體震蕩下降的趨勢(shì)。不過(guò),天津21世紀(jì)以來(lái)風(fēng)速還呈現(xiàn)加大趨勢(shì),這可能因?yàn)樘旖蚺R海,城市熱島效應(yīng)使得海陸風(fēng)的作用加強(qiáng)。

小注:繞流,就是流體遇到障礙物,一般從其周邊繞過(guò),這個(gè)在自然中很常見(jiàn),比如在河流中的石頭,水流會(huì)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(fēng)處的四川盆地,風(fēng)速就很小。

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為了感受城市發(fā)展對(duì)風(fēng)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(gè)接近自然環(huán)境的站點(diǎn),三個(gè)站點(diǎn)90年代的風(fēng)速雖然也弱于60-70年代,但沒(méi)有北方省會(huì)級(jí)城市那么明顯。

因此北方城市風(fēng)速的減小,應(yīng)該是自然因素和人為因素共同導(dǎo)致的結(jié)果。

結(jié)語(yǔ):風(fēng)電發(fā)展對(duì)治霾有功無(wú)罪

北京的風(fēng)速變化既有自然原因,也有城市發(fā)展的影響。要是歸結(jié)于風(fēng)電發(fā)展,那就冤枉了。從這種聯(lián)系中推導(dǎo)出風(fēng)電發(fā)展會(huì)加重華北霧霾,更是冤上加冤。上期APEC藍(lán)的啟示中提到了,風(fēng)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(yīng)該被錯(cuò)殺和扼殺。

注:本文所述屬專家個(gè)人觀點(diǎn),不代表本網(wǎng)立場(chǎng)。

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