5年前的警告被证实；风速减慢的人为因素及其带来的危害

                杨学祥，杨冬红

   2010年10月23日我们发表了科学网的博文：破坏大气环流的元凶：北半球最近30年风速减慢的人为因素。

   我们在博文中指出，风速减慢对风能利用也提出了新的挑战：

   首先，从1979年到2008年，大部分地方的风速都有所下降，风速下降幅度介于5%到15%之间。这可能意味着风力发电机的发电能力同比下降5%到15%之间。就像地下水资源逐渐枯竭一样，伴随全球风能利用率的增大，风能也是有限的资源。

   其次，过度的城市高层建筑开发和过度利用风能将导致大气环流功能的减弱甚至降低到影响人类正常生活的水平，城市扩张和开发风能也应该受到合理的限制。

   第三，人类应该汲取浪费清洁的空气、无污染的淡水、净化环境的森林的无数教训，慎重对待风能的开发，重视能源利用的负面效应。

   近期有人提出，土地利用变化对全球气候的影响亟待关注。中国科学院地理资源所研究员刘纪远表示：“人类活动作为主导因素所导致的土地利用与土地覆盖变化（LUCC）通过地球生物物理过程影响全球气候变化的研究，没有得到应有的重视，这不利于科学界为制定全球变化策略提供全面系统的科学支撑。”工业革命以来，土地利用、土地覆被发生快速变化，增加地球表层生态系统的脆弱性，同时也成为全球气候变化的驱动因素之一。“中国当代土地利用变化剧烈，会导致什么生态与气候后果？”刘纪远表示，“国际对比可以提高我们的科学认识。”刘纪远表示，本项目研究将在土地规划、生态保护与修复规划、城市布局、气候外交谈判等方面提供决策支持【3】。

   国际上有学者认为，通过合理调控土地利用变化缓减气候变化，可能是比减少温室气体排放更有效的途径【3】。自然和人为的风速变化可以改变大气环流的动态和效率，合理的人为调整也可能是比减少温室气体排放更有效的途径。更为重要的启示是，破坏和阻挡大气环流的自然因素和人为因素同样是环境恶化的重要原因，城市高层建筑的无序扩张和风能利用也在其中。

   正如国外研究者所说，气候变化研究更应注重风速变化。北半球最近30年风速减慢及其自然原因和人为原因的研究应该受到全球变化研究的关注。

   我们不能等到大气环流恶化了、风能利用受限制了、城市灾害频发了，再做事后的调整和修补。“发然而后禁，则悍格而不胜”，“预则立，不预则废”，科学研究必须要有预见性。

   5年过去了，中国的雾霾已经成为全球关注的头等事件，制约了中国公众的正常生活，忽视科学的警告已经带来严重的后果。

   应该强调的是，城市内涝、雾霾等城市灾害的泛滥与城市的无序扩张密不可分，与过度的城市高层建筑开发和过度利用风能将导致大气环流功能的减弱甚至降低到影响人类正常生活的水平有关。

   城市不仅是雾霾的产生地，而且是雾霾的藏身地。高大的城市建筑阻挡自然风的流通，高达建筑的背风处为雾霾提供了安全的空间。

   城市建筑物聚集，高低大小不等，风流动时增加了阻力，因而城市风速一般来说比郊外小；城市减小风速。例如，我国最大城市上海，据多年平均资料，上海市区年平均风速都在3米／秒以下，其中风速最小的杨浦区和徐汇区仅为2.3-2.4米／秒。而近郊8县一般都在3-4米／秒之间，远郊的祟明、南汇更大于4米／秒。但具体说来城市减小风速的数值还因风速大小而有不同：大风减小得多而小风减小得少。例如，北京气象台八里庄旧址80年代末期四周开始出现高楼群，结果使风级较高的大风日数大大减少，而风级较低的大风日数则减少不多。气流流经城市，除了风速减小以外，风向也会有所变化。

   古老乡村的烟雾可以靠自然风吹散，这样的生活方式在现代大城市已不复存在：不改变以煤炭为主的能源结果，大城市的雾霾问题就无法解决。

   5年前的警告已经被证实：我们不能等到大气环流恶化了、风能利用受限制了、城市灾害频发了，再做事后的调整和修补。“发然而后禁，则悍格而不胜”，“预则立，不预则废”，科学研究必须要有预见性。    

相关报道：

破坏大气环流的元凶：北半球最近30年风速减慢的人为因素

已有 2625 次阅读 2010-10-23 04:15 |个人分类:科技点评|系统分类:观点评述|关键词:风速减慢，全球变化，风能利用，大气环流，灾害频发    推荐到群组

破坏大气环流的元凶：

——北半球最近30年风速减慢的人为因素

                     杨学祥，杨冬红

   研究称北半球最近30年风速减慢，这是一个国际研究小组在分析了欧洲、亚洲、北美的800多个气象观测点的数据后得出的结论。该小组在新一期英国《自然—地球科学》（Nature Geosciences）杂志上报告说，法国和英国研究人员分析了欧洲、亚洲、北美的822个气象观测点的风速记录，结果显示，从1979年到2008年，大部分地方的风速都有所下降，风速下降幅度介于5%到15%之间。研究人员认为，风速下降可能有多种原因，比如气候变化可能影响了气流的传统活动模式，导致风速下降。一些地方的森林植被恢复和增长使得地球表面更为“粗糙”，也会起到降低风速的效果。这一变化对风力发电行业的影响目前还难以评估。因为气象观测点大多测量10米左右高度的风速，而风力发电机组的风轮叶片多在距地面50米到100米的高度，对这个高度的风速，目前还缺乏全球性的数据【1】。

   澳大利亚科工组织（CSIRO）土地与水研究所的首席研究员Tim McVicar博士研究小组新近在《地球物理学研究通讯》(Geophysical Research Letters)杂志上发表了题为“澳大利亚风速气候学和1975-2006的风速变化趋势”的文章。作者基于澳大利亚1976至2006的近地表风速观测资料，建立了0.01度分辨率的澳大利亚日风速数据库。通过分析，他们发现近30年来澳大利亚平均风速以每年0.009米每秒的速度递减，该递减的现象遍布88%的国土范围。不只是大洋洲，已有的文献表明，包括亚洲、欧洲和北美州在内的中纬度的世界，好像真的都正在变得风平浪静了。研究者认为气候变化研究更应注重风速变化，【2】。

   中国科学院地理科学与资源研究所莫兴国研究员的研究小组也发现华北平原风速在过去50多年有明显的下降趋势。与McVicar博士合作，采用他们建立的具有物理机制的基于过程的生态水文作物模型，简称VIP模型，借助于遥感信息，模拟华北平原的玉米和小麦作物产量、耗水和作物水分利用效率，是探讨气候变化对农业和水资源影响的一条有效研究途径，受到国际学术界的广泛重视【2】。

   北半球最近30年风速减慢的研究提出如下两个重要课题：其一，风速减慢是否与人为因素有关？其二，利用风能是否存在负面效应。

   上述研究认为，一些地方的森林植被恢复和增长使得地球表面更为“粗糙”，会起到降低风速的效果。事实上，大陆集中在北半球，比森林高得多的城市高层建筑密布在沿海地区，阻挡陆海之间的季风循环，是北半球最近30年风速减慢的人为原因。密布在大陆内部的高架桥、高速公路、高速铁路如蜘蛛网，也是减慢内陆风速的重要原因。风力发电机利用风能发电，更是风速减慢的重要人为因素，这表明，天下没有免费的午餐，风能利用也要付出相应的代价。

   城市建筑物聚集，高低大小不等，风流动时增加了阻力，因而城市风速一般来说比郊外小；城市减小风速。例如，我国最大城市上海，据多年平均资料，上海市区年平均风速都在3米／秒以下，其中风速最小的杨浦区和徐汇区仅为2.3-2.4米／秒。而近郊8县一般都在3-4米／秒之间，远郊的祟明、南汇更大于4米／秒。但具体说来城市减小风速的数值还因风速大小而有不同：大风减小得多而小风减小得少。例如，北京气象台八里庄旧址80年代末期四周开始出现高楼群，结果使风级较高的大风日数大大减少，而风级较低的大风日数则减少不多。气流流经城市，除了风速减小以外，风向也会有所变化。这是因为城区中风速减小时，气流受到的地转偏向力也同时减小，因而会使气流微向左偏。例如，美国俄克拉荷马城400米高度上的气球实验中，在南风13米／秒情况下，由于城区风速减小引起的向低压侧左偏的风速分量就有l米／秒。

   由温差产生的大气环流是信风和季风形成的主要原因，其结果是均衡赤道和两级、大陆和海洋之间的温差，营造全球正常均衡的气候变化。人为降低风速，阻碍大气环流的正常运作，可造成热带地区更热、寒带地区更冷的极端气候频发，是严重气象灾害发生的根本原因。近年来频繁发生的城市内涝与城市减慢风速、云层阻挡在城市上空有关。由于城市减慢风速和改变风的方向，大城市的无序扩张将导致周围农村大气环流的改变和洪涝灾害的频繁发生，这些问题需要认真深入地研究和解决。

   风速减慢对风能利用也提出了新的挑战：

   首先，从1979年到2008年，大部分地方的风速都有所下降，风速下降幅度介于5%到15%之间。这可能意味着风力发电机的发电能力同比下降5%到15%之间。就像地下水资源逐渐枯竭一样，伴随全球风能利用率的增大，风能也是有限的资源。

   其次，过度的城市高层建筑开发和过度利用风能将导致大气环流功能的减弱甚至降低到影响人类正常生活的水平，城市扩张和开发风能也应该受到合理的限制。

   第三，人类应该汲取浪费清洁的空气、无污染的淡水、净化环境的森林的无数教训，慎重对待风能的开发，重视能源利用的负面效应。

   近期有人提出，土地利用变化对全球气候的影响亟待关注。中国科学院地理资源所研究员刘纪远表示：“人类活动作为主导因素所导致的土地利用与土地覆盖变化（LUCC）通过地球生物物理过程影响全球气候变化的研究，没有得到应有的重视，这不利于科学界为制定全球变化策略提供全面系统的科学支撑。”工业革命以来，土地利用、土地覆被发生快速变化，增加地球表层生态系统的脆弱性，同时也成为全球气候变化的驱动因素之一。“中国当代土地利用变化剧烈，会导致什么生态与气候后果？”刘纪远表示，“国际对比可以提高我们的科学认识。”刘纪远表示，本项目研究将在土地规划、生态保护与修复规划、城市布局、气候外交谈判等方面提供决策支持【3】。

   国际上有学者认为，通过合理调控土地利用变化缓减气候变化，可能是比减少温室气体排放更有效的途径【3】。自然和人为的风速变化可以改变大气环流的动态和效率，合理的人为调整也可能是比减少温室气体排放更有效的途径。更为重要的启示是，破坏和阻挡大气环流的自然因素和人为因素同样是环境恶化的重要原因，城市高层建筑的无序扩张和风能利用也在其中。

   正如国外研究者所说，气候变化研究更应注重风速变化。北半球最近30年风速减慢及其自然原因和人为原因的研究应该受到全球变化研究的关注。

   我们不能等到大气环流恶化了、风能利用受限制了、城市灾害频发了，再做事后的调整和修补。“发然而后禁，则悍格而不胜”，“预则立，不预则废”，科学研究必须要有预见性。

参考文献

1．  Robert Vautard。研究发现北半球最近30年风速减慢。《自然—地球科学》。2010-10-18 15:19:33（来源：新华网 黄堃）。 科学网。http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/201010181593384412807.shtm

2．  作者：Tim McVicar等。气候变化研究更应注重风速变化。 期刊：《地球物理学研究通讯》。 发布时间：2008-11-13（来源：中科院地理科学与资源研究所 刘苏峡）10:48:29 科学网。http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/200811131050494854073.html

3．  “大尺度土地利用变化对全球气候的影响”项目启动。《科学时报》 (2010-10-21 A1 要闻) http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2010/10/239032.shtm

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-376098.html

风电场偷走大风导致北京雾霾？科学家说不可能

2016-03-17 08:51　来源：中华网　 我有话说

　　在北京深陷雾霾困扰时，一场可以吹散污染物的大风，被视作最为立竿见影的解决办法。而按照这样的逻辑，距离北京200公里的内蒙古风电场，因为偷走了经由内蒙古南下的风，成为导致北京雾霾的罪魁祸首之一。

　　正是出于降低排放、减少雾霾的考量，风能等可再生能源受到越来越多的关注。风能资源丰富的内蒙古有大批风力发电场拔地而起，其装机容量已超过22GW，占到全国总量的约1/5。

　　风电场致霾假设自提出以来，就引发了正反两方的争论，不过这场争论并未对风电场将如何影响环境形成定论。

　　近日，美国国家可再生能源实验室（下称实验室）联合远景能源科技有限公司共同发布的一份报告，打算终结这场围绕风电场的争论。这份名为《内蒙古的风电场会影响北京的空气质量吗？》（下称《空气质量》）的报告称，内蒙古风电场对中国首都的雾霾并没有做出什么贡献。

　　《空气质量》报告的第一作者伦德奎斯特（Julie Lundquist）通过电子邮件告诉界面新闻记者，由于其工作的实验室在模拟风电场对气候影响方面有一定经验，他们经常被问起风电场会如何改变周边环境这一问题。该实验室隶属于美国能源部。

　　伦德奎斯特称，她也是在今年1月才知道存在着内蒙古风电场会影响北京空气质量的提法。

　　在风电发展较早的欧美国家，多年前就曾有过风电场将如何影响周边地区风速的疑问，并吸引了科学家们通过发电场观测和数字仿真等方式进行研究，这些成果形成了书面论文公开发表。伦德奎斯特和她的同事选取了其中具有参考价值的结论整理成文，希望借此回答《空气质量》报告标题中所提出的问题。

　　他们得出的结论听起来并不复杂：内蒙古的风电场对下风向风速的影响至多维持在30公里范围内，而内蒙古和北京的距离为200公里，因此它们很难改变北京的风速。

　　远景能源副总经理王晓宇做了一个形象的比喻，把手指竖直地伸入湍急的小溪，在距离手指几厘米的范围内，溪水的速度会减缓，但在远一些的地方，流速又会得以恢复。风电场的风机，就好比这根伸进水中的手指，只能在一定范围内改变下风方向的风速。

　　《空气质量》报告中，引用了一篇去年发表的北海海上风电场观测结论。雷达监测显示，这座容量为165MW的风场会使得下风方向5公里范围内出现 0.25m/s的风速减弱。在气象意义上，能让树叶有轻微响声的被定义为微风，其风速达到1.6-3.3m/s，在数值上数倍于0.25m/s。而到了 12公里范围，这座风电场对风速的影响降至0.15m/s；在下风方向30公里处，风速已经与正常情况一致。

　　根据远景休斯顿全球创新中心负责人张锋介绍，由于海面的粗糙程度相比陆地小，因此海上风电场能在更大范围内影响风速。换言之，如果海上风电场对风速的影响范围在30公里内，那么陆上风电场的影响区间则会小于30公里。

　　这也可以解释，为何在规划山地风电场时，风机之间不必间隔很远，而在架设海上风机时则需要对间距更为谨慎的原因。前者的风速在受风机作用后很快就能恢复，而后者则会有更大范围的影响。

　　伦德奎斯特在回复界面新闻记者的邮件中称，内蒙古和北京之间还隔着许多山脉，这一地理因素也将削减内蒙古风电场对北京风速可能带来的影响。“如果人们关心北京的空气质量，那么减少颗粒物排放才是更需要关注的问题。”这位实验室的科学家表示。返回光明网首页

[责任编辑:赵艳艳]

http://life.gmw.cn/2016-03/17/content_19321090.htm

国家气象局原局长：说风电加重雾霾是不懂科学

2015-03-28 17:24:06来源：搜狐财经 作者：董丽玲

　　博鳌亚洲论坛2015年年会将于3月26日至29日在海南博鳌召开，本届年会“亚洲新未来：迈向命运共同体”主题设置了宏观经济、区域合作等六大领域议题，1772名来自世界各地的政商代表将在4天内开展77场正式讨论。

　　与会嘉宾们除了讨论经济，环境也是重要议题。本届论坛开设了多个分论坛专门探讨环境。

　　在去年，《中国国家地理》发表文章《谁偷了北京的风？》，该文引用多名科学家的理论推断出一个观点，即内蒙古地区的风电场减小了进入华北地区的风速，风力强度大大削弱，导致北京的雾霾经久不散。当时社交媒体还有观点认为，由于当年为了治理沙尘暴而种的防护林，在拦截沙尘的同时，也把风速减弱了。

　　在2015博鳌亚洲论坛上，中国治理雾霾,中科院院士、国家气象局原局长秦大河对搜狐财经表示“那不可能，完全是外行的话，他们不大懂科学。”

　　据统计，内蒙古的风力发电规模在五年内暴增了近32倍的风电装机容量。

　　但根据中国气象局首席气象服务专家朱蓉研究了1961年-2013年气象站观测风速的长年变化。她研究发现，河北北部及周边内蒙古区域内目前规模的风电场建设，对整个区域的地面风速变化没有明显影响，地面风速的变化基本上是渐进的，尤其是在2006年-2010年风电开发突飞猛进期间，也没有看出有外力影响下的突变。

　　据媒体引述大气物理专家韩永翔的观点认为，北京的风速减小，是基于全球的气候背景。正是由于全球气候变暖，使得大陆与海洋温差缩小，气压差缩小，“不但北京、中国，甚至全球的风速都在下降。”

　　当搜狐财经问询秦大河数年内北京风会不会变小时，秦大河表示：“自然界的情况我们说不上那么远的事，我们连天气预报都难以报得准确无误。”

　　“食品安全 国际共治”分论坛上，秦大河还表示要治理好雾霾，“取决于科技、政府、民众、和人们观念的变化。但是十年之内我觉得很难快速解决，因为我们的能源结构仍然是以煤为主。”

(责任编辑：UF041)

http://business.sohu.com/20150328/n410469509.shtml