光伏電站對地表溫度影響機制被揭示
為太陽能資源可持續利用提供科學依據
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大規模光伏電站的建設是否會引起地表溫度的顯著變化?隨著我國光伏電站的迅速發展,這一問題越來越受到人們的關注。利用高分辨率數據集與機器學習模型,中國科學院青藏高原研究所地氣作用與氣候效應團隊系統評估了我國光伏電站對地表溫度的影響。結果表明,雖然光伏電站存在“白天增溫、夜間降溫”的現象,但其日平均增溫效應僅為0.01℃,在全中國區域尺度上,這一差異幾乎可忽略不計。
隨著我國雙碳戰略的推進,光伏電站建設規模迅速擴大,其對地表溫度的影響越來越受到人們的關注,而地表溫度又是衡量地表能量平衡的重要指標,其變化直接反映了光伏電站與局地氣候的相互作用。然而,以往的研究主要集中在單個電站或有限區域,缺乏對中國全區域的關注。為此,研究團隊基於1公裡分辨率的逐日全天候地表溫度數據集及再分析資料,引入相關模型,對我國光伏電站的地表溫度效應進行了系統性量化分析。
研究數據揭示了光伏電站對地表溫度影響的復雜機制。結果顯示,光伏電站對地表溫度的影響呈現出顯著的晝夜差異,白天主要表現為增溫效應,平均幅度為0.10℃﹔夜間主要表現為降溫效應,平均幅度為-0.09℃,光伏電站的日平均增溫效應僅為0.01℃。從宏觀尺度來看,光伏電站建設並未對地表溫度造成顯著的熱環境改變。
盡管總體差異可忽略,但研究也發現了特定環境下的顯著特征。論文第一作者、中國科學院青藏高原研究所博士生段春暉介紹,光伏電站的氣候效應在不同地形和季節中存在差異,影響程度從草地、耕地到林地依次增強,其中,林地的增溫效應最為顯著,白天最高可達0.28℃。夏季白天的增溫效應(0.29℃)和冬季夜間的降溫效應(-0.13℃)最強,從日平均值看,表現為夏季微弱增溫(0.12℃),冬季微弱降溫(-0.05℃)。
中國科學院青藏高原研究所研究員韓存博、馬耀明分析,光伏電站內外地表溫度的差異是由多種關鍵因素共同主導的。這些因素包括地表反照率、歸一化植被指數、感熱通量、風速等。研究進一步發現,這些因素的貢獻程度隨著晝夜更替和季節周期發生動態變化。
該研究揭示了光伏電站通過地氣相互作用過程產生的局地尺度氣候反饋機制,消除了關於大規模光伏開發可能顯著改變地表熱環境的顧慮,為推動我國太陽能資源的可持續利用提供了重要的科學依據。(記者崔興毅)
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