气溶胶污染减缓风速并减少降雨

导读 在地球表面附近吹来的风有两个有益的影响:它们提供可再生的清洁能源,它们蒸发水分,帮助雨云积聚。但是,由汽车尾气和其他污染物产生的雾

在地球表面附近吹来的风有两个有益的影响:它们提供可再生的清洁能源,它们蒸发水分,帮助雨云积聚。但是,由汽车尾气和其他污染物产生的雾化颗粒会在大气层中积聚并降低靠近地球表面的风速,从而减少可用于风力涡轮机电力的风力,同时降低降水量。斯坦福和NASA的研究人员。

“这些气溶胶颗粒在全球范围内对陆地上的风速产生影响;风速减缓,也反过来降雨,”土木与环境工程学院副教授Mark Z. Jacobson说,该研究的合着者与美国宇航局戈达德太空飞行中心的已故Yoram J. Kaufman于2006年5月去世。“我们发现降雨减少,这可能导致干旱和供水减少。”

雅各布森和考夫曼的研究基于美国宇航局的气溶胶积聚卫星数据,加利福尼亚州和中国南海岸流域的风速测量,以及整个加利福尼亚和南海岸流域的计算机模拟模拟,于12月27日在线发表在地球物理研究快报。研究人员利用模型和数据研究了气溶胶粒子对风速和降雨的影响。

风较慢,雨少

漂浮在大气中的气溶胶颗粒吸收或散射太阳辐射,并防止其到达地面。这样可以冷却地球表面,减少白天的垂直对流,将地面附近的较慢风与较高海拔的较快风混合在一起。总体效果是近地面风的速度降低,雅各布森计算在加利福尼亚州的速度降低了8%。

据加州能源委员会称,清洁和可再生能源占2005年金州能源组合的1.5%。但与其他能源(如化石燃料)相比,较慢的阵风可能会降低风的经济竞争力。

“污染越多,风速的降低就越大,”雅各布森说。气溶胶颗粒可能是造成全球风速减缓的原因。据雅各布森称,风能占全球电力的1%左右。缓慢的风可能会阻碍中国的风力发电,而中国则需要替代肮脏的燃煤电厂。其他研究发现,气溶胶减少风也可以解释亚洲季风季风的减少和中国“消失的风”。此外,在丹麦和德国等国家进行大规模风电投资的欧洲,气流减少可能会影响能源效率。

较慢的风会减少来自海洋,河流和湖泊的水分。此外,由气溶胶颗粒引起的地面冷却减少了土壤水的蒸发。

更重要的是,气溶胶颗粒在大气中的积累使得云层持续更长时间而不会释放雨水。原因如下:大气水在天然存在的颗粒(如灰尘)上形成沉积物,形成云层。但如果大气中存在污染,水必须沉积在更多的颗粒上。水稀薄,水形成较小的水滴。较小的液滴反过来需要更长时间才能聚结并形成雨滴。事实上,雨可能永远不会发生,因为如果云层持续更长时间,它们最终会移动到更干燥的空气区并蒸发。

增加加州的水资源危机

“在加利福尼亚州,[减少风力]可能意味着供水量减少2%至5%,相当于每年减少0.5至125万英尺的水量”雅各布森说。(一英尺英尺是占地一英亩表面积到一英尺深度所需的水量。)这导致该州的水资源短缺,随着人口的增长,将需要额外的400万到600万英尺的土地。据加州水务协会协会称,到2010年供水。

事实上,州长阿诺德施瓦辛格最近呼吁在加利福尼亚州北部和弗雷斯诺附近建造新的水坝,以储存更多来自Sierra snowmelt的水 - 这是环保主义者强烈批评的一项倡议。雅各布森说,消除气溶胶污染将通过增加雨水供应来抵消一些对额外水坝的需求。

“加利福尼亚州的气溶胶污染可能导致每年的供水损失相当于计划的上圣华金河大坝的储水量,其容量为130万英亩,”雅各布森说。

雅各布森主张用更清洁的汽车替换现有的汽车,例如可再生能源动力电池和氢燃料汽车,并用网络化风电场替代污染发电厂。他说,这些措施可以将颗粒物排放量降低到零。第二个最佳选择是为现有车辆和其他污染源添加颗粒陷阱。

“如果我们想要解决全球变暖问题,我们必须用风能和其他可再生能源取代现有的大部分能源基础设施,”雅各布森说,他的下一步将是研究温室气体对风的影响。

雅各布森的研究得到了美国宇航局和加州能源委员会的资助,并涉及在加利福尼亚州山景城艾姆斯研究中心使用美国宇航局的高端计算中心。

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