18/09/2022
0Ветряная турбина на Шетландских островах в Шотландии во время засухи в сентябре прошлого года. УИЛЬЯМ ЭДВАРДС/AFP ЧЕРЕЗ GETTY IMAGES
По мере повышения уровня углекислого газа и нагревания полюсов Земли исследователи предсказывают снижение скорости ветра на планете. Это «успокоение» может повлиять на производство энергии ветра, рост растений и даже изменить течение Гольфстрима, которое влияет на большую часть климата в мире.
В прошлом году, с лета до осени, большая часть Европы испытала так называемую «ветровую засуху». Скорость ветра в среднем х снизилась примерно на 15 процентов по сравнению со среднегодовой. В некоторых местах падение было еще более заметным. Это был один из наименее ветреных периодов в Соединенном Королевстве за последние 60 лет, и его влияние на выработку электроэнергии было драматичным. Если в сентябре 2020 года ветряные электростанции производили 18 процентов электроэнергии Великобритании, то в сентябре 2021 года этот показатель упал всего до 2 процентов. Чтобы компенсировать энергетический дефицит, Великобритания была вынуждена перезапустить две законсервированные угольные электростанции.
Недавнее снижение приземных ветров над Европой усилило опасения по поводу «глобального земного затишья», связанного с изменением климата. С 1978 по 2010 год исследования показали, что по всему миру стихают ветры, скорость которых снижается на 2,3 процента за десятилетие. Однако в 2019 году группа исследователей обнаружила, что после 2010 года средняя глобальная скорость ветра фактически увеличилась — с 7 миль в час до 7,4 миль в час.
Несмотря на эти противоречивые данные, Межправительственная группа экспертов по изменению климата прогнозирует замедление ветра в ближайшие десятилетия. К 2100 году, по словам этого органа, среднегодовая скорость ветра может снизиться на 10 процентов.
«Почему у нас вообще есть ветер на планете?» — спрашивает Пол Уильямс, изучающий ветер в качестве профессора атмосферных наук в Университете Рединга в Англии. «Это из-за неравномерной температуры — очень холодно на полюсах и тепло в тропиках. Эта разница температур движет ветрами, и эта разница температур ослабевает. Арктика прогревается быстрее, чем тропики».
Замедление приземных ветров может нарушить течение Гольфстрима, способствуя засухе и более сильным зимним штормам.
Согласно недавнему исследованию, опубликованному в журнале Nature, с 1979 года Арктика нагревалась в четыре раза быстрее, чем остальной мир. Это намного быстрее, чем считали ученые ранее, и это потепление может предвещать еще более резкое ослабление ветра, чем предполагалось. Другим фактором, который, возможно, способствует затишью, является увеличение «шероховатости поверхности» — увеличение количества и размеров городских зданий, которые тормозят ветер.
Ветер был упущен из виду в исследованиях изменения климата, что помогает объяснить, почему споры об этих тенденциях продолжаются. Это молодая область, в которой данные собраны всего за 70 лет (данные о температуре имеют тысячелетнюю историю), возможно потому, что ветровые системы, как известно, трудно изучать и анализировать. Существенные годовые колебания затрудняют выявление долгосрочных тенденций, и выводы редко бывают однозначными.
Тем не менее, одно недавнее новаторское исследование пролило свет на поведение ветров. В его основе лежало исследования территориального распределения объема пыли, осевшей на Земле в эпоху плиоцена, когда температура и уровень углекислого газа были такими же, как сегодня.
«Ориентируясь на я плиоцен как аналог современного глобального потепления, с большой вероятностью можно предположить, что движение западных ветров» – это преобладающие ветры средних широт, дующие с запада на восток – «в сторону полюсов, наблюдаемое в современную эпоху, будет продолжаться с дальнейшим антропогенным потеплением», — говорит Гизела Винклер, исследователь Земной обсерватории имени Ламонта Доэрти при Колумбийском университете и автор статьи о плиоценовой пыли. Ее модели показывают, «что ветры [будут] слабее и спокойнее».
Другое недавнее исследование показало, что по мере увеличения уровня углекислого газа в Соединенных Штатах будет наблюдаться региональная и сезонная изменчивость ветров: к 2100 году скорость ветра уменьшится на большей территории западной части США и восточного побережья, но в центральной части США напротив увеличится. Несколько других исследований предсказывают аналогичную изменчивость — как региональную, так и сезонную — во всем мире.
Неопределенность, говорит Уильямс, — это «фундаментальная проблема отношения сигнал-шум, присущая природе. Из года в год наблюдается большая изменчивость, и трудно извлечь долгосрочный сигнал, когда в одно и то же время происходит много разнонаправленных изменений».
Утихание или усиление ветра может иметь серьезные последствия как для человеческого, так и для нечеловеческого мира. «Ветер влияет на рост растений, их размножение, распространение, гибель и, в конечном счете, на их эволюцию», — писал физиолог растений П.С. Нобель в статье 1981 года под названием «Ветер как экологический фактор».
Гигантские секвойи на западном побережье США, например, зависят от регулярных поставок фосфора из пустыни Гоби через Тихий океан. А приземные ветры ответственны за движение Гольфстрима, океанского течения, которое влияет на большую часть климата в мире. Замедление приземных ветров может нарушить этот конвейер, способствуя засухе, похолоданию и более сильным зимним штормам. Ветер сильнее обычного может повредить или уничтожить деревья и увеличить скорость эвапотранспирации, что является проблемой для фермеров и владельцев ранчо в уже засушливых районах. Более сильные ветры были связаны с ухудшением сезонов лесных пожаров на западе США.
«Недавняя ветровая засуха — ясное напоминание о том, насколько изменчивым может быть производство [энергии ветра], — пишет один исследователь.
Свежие ветры могут помочь облегчить города, задыхающиеся от загрязнения, и заменить застоявшийся воздух свежим. С другой стороны, более медленные ветры усугубляют страдания от волн тепла, которые, по прогнозам, станут более частыми и продолжительными. Слабый ветер также затрудняет взлет самолетов, потому что пилоты полагаются на встречный ветер в качестве подъемной силы. По словам Уильямса, за последние 30 лет максимальная взлетная масса Airbus 320 одном аэропорту Греции уменьшилась на 4 тонны, как из-за замедления встречного ветра, так и из-за повышения температуры.
Глобальное затишье, если оно произойдет, окажет огромное влияние на производство альтернативной энергии. «10-процентное падение ветра не означает 10-процентное снижение энергии», — говорит Уильямс. Турбины несколько неэффективны и имеют ограничения по количеству энергии, которую они могут извлечь из ветра. По словам Уильямса, 10-процентное снижение скорости ветра на самом деле приведет к «30-процентному падению производства энергии и это будет катастрофой».
Европа полностью использует энергию ветра как альтернативу углю и другим ископаемым видам топлива. Великобритания производит около 24 процентов своей энергии за счет более чем 11 000 наземных и морских ветряных турбин, а Европейский союз получает около 15 процентов своей электроэнергии от ветра. Этот процент растет по мере того, как в сети появляется все больше ветряных турбин. В США ветряные электростанции обеспечивают почти 10 процентов производства коммунальной электроэнергии. По прогнозам, к 2050 году количество производимой электроэнергии увеличится почти в четыре раза. Но если скорость ветра уменьшится, достичь этой цели будет труднее.
Ханна Блумфилд, научный сотрудник Бристольского университета, изучает ветер и ветровую энергию. Она считает, что до недавнего времени изменения скорости ветра находились в диапазоне изменчивости, и что сегодня нет убедительных доказательств глобального замедления ветров, вызванного изменением климата. Больше беспокоят модели будущего. «Исследования показывают, что если вы начнете двигаться вперед, после 2050 года, аргументы IPCC [в пользу усмирения] начинают выглядеть намного более убедительными».
«Недавняя ветровая засуха — ясное напоминание о том, насколько изменчивой может быть эта форма генерации, — написала она в прошлом году в The Conversation, подчеркнув что в этой связи ветровая энергетика не может быть единственным направлением инвестиций в надежную энергосистему будущего».
По словам Упману Лалл, профессора гражданского строительства Колумбийского университета, для борьбы с засухой энергии ветра потребуются новые стратегии хранения энергии и надежные альтернативы. Из-за изменчивости ветра и солнечного света альтернативная энергетика «начинает больше походить на систему водоснабжения, чем на энергетическую систему», — говорит он. Энергетическими системами на альтернативных источниках энергии приходиться управлять точно так же, как необходимо управлять водными системами с их непостоянными запасами, чтобы приспособиться к тенденциям осадков, которые происходят в годовом, десятилетнем и столетнем масштабах.
Во время прошлогоднего затухания ветра цены на природный газ в Европе выросли более чем на 450 процентов
Ослабление ветра может также усугубить волатильность (изменчивость цен М.П.) энергетических рынков. Если цены на природный газ подскочат — скажем, из-за войны на Украине или из-за особенно холодной зимы — одновременно с региональным ветровым затишьем, цены на энергоносители могут вырасти до уровня, превышающего возможности миллионов. Цены на природный газ в Европе выросли более чем на 450 процентов во время прошлогоднего европейского успокоения, а цены на электроэнергию в скандинавском регионе выросли на 470 процентов по сравнению с предыдущим годом.
В то время как в некоторых частях мира произошло затишье, отдельные сообщения из других мест свидетельствуют о том, что ветер дует сильнее и чаще, чем когда-либо прежде. Например, ранее в этом году в центральной части штата Нью-Мексико пожарные, владельцы ранчо и другие лица назвали ветровую аномалию беспрецедентной. Мартин Бака, давний производитель люцерны и владелец ранчо к югу от Альбукерке, сказал, что никогда не видел, чтобы ветер дул так часто, как в последнее время. «Вы можете поливать землю, и через пять дней она сухая», — сказал он. «Этот горячий ветер похож на фен. И нет росы [для] роста травы».
Джим Роббинс — опытный журналист из Хелены, штат Монтана. Постоянный автор Yale Environment 360, он писал для New York Times, Conde Nast Traveler и многих других изданий. Его последняя книга — «Чудо птиц: что они рассказывают нам о мире, о себе и о лучшем будущем».
