Kuinka aurinkovoimalat muokkaavat paikallista ilmastoa ja kasvillisuutta kuivilla alueilla

Kiinan tiedeakatemian (CAS) tutkijat ovat tutkineet aurinkosähkön aiheuttamaa viileää saarivaikutusta (CIE) kuivilla alueilla ja havainneet, että se vaikuttaa merkittävästi ympäröivään kasvillisuuteen, ja sen vaikutuksen suuntaa ja suuruutta säätelevät maantieteellinen konteksti ja vuodenaikojen tekijät.

CIE viittaa tilaan, jossa tietty alue on pintaominaisuuksien ja energiatasapainon erojen vuoksi kylmempää kuin sen ympäristö. Aurinkosähkölaitoksissa tämä voi johtua paneelien varjostuksesta, heikentyneestä-maatason auringon absorboinnista, auringonvalon muuntamisesta sähköksi ja tehostuneesta konvektiivisesta lämmönpoistosta.

"Analysoimme kahdeksan aurinkosähkölaitosta Kiinan kuivilla alueilla käyttämällä Landsat-8 maan pinnan lämpötilaa, ytimen normalisoitua kasvillisuusindeksiä, puskurianalyysiä ja osittaisen pienimmän neliösumman rakenneyhtälömallinnusta (PLS-SEM)," ryhmä selitti. "Tähän tutkimukseen valittiin kahdeksan aurinkovoimalaa, jotka sijaitsevat Kiinan kuivilla alueilla, erityisesti Xinjiangissa, Sisä-Mongoliassa, Gansussa ja Qinghaissa."

Tiedemiehet käyttivät vuoden 2022 maan pinnan lämpötilan (LST) tietoja, jotka on saatu Landsat 8:n ottamista kausittaisista kuvista. Näitä LST-tietosarjoja käytettiin kvantifioimaan aurinkosähkön (PV) kasvien aiheuttama viileä saarivaikutus kahden keskeisen mittarin avulla: jäähdytysintensiteetti (XD), joka määritellään lämpötilaerona PV-laitoksen alueen ja jäähdytysetäisyyden pidentymiseen (D) ulospäin asennuksesta.

Lisäksi samoja kaukokartoitustietoja käytettiin kasvillisuusindeksien, erityisesti ydin{0}}normalisoidun kasvillisuusindeksin (kNDVI) laskemiseen, kasvillisuuden vasteiden arvioimiseksi sekä jäähdytetyllä vyöhykkeellä että sen vaikutuksen ulkopuolella olevilla viereisillä alueilla. Tämän ansiosta tutkijat pystyivät arvioimaan paitsi jäähdytysvaikutuksen alueellista laajuutta myös sen ekologista vaikutusta kasvien kasvudynamiikkaan eri vyöhykkeillä.

Tulokset osoittivat, että jäähdytysintensiteetti (XD) saavutti korkeimman arvon 3,1 C kesällä Wuzhong Cityssä (WZ), kun taas alin arvo 0,02 C havaittiin syksyllä Hongshagang Townissa Minqinin piirikunnassa Gansun maakunnassa (HSG). Lisäksi viileää saariefektiä (CIE) ei esiintynyt tiettyinä vuodenaikoina useissa kohteissa, mukaan lukien Urad Banner (WLTQ) keväällä, Huanghuatan Town (HHT) syksyllä ja Hami (HM) talvella.

Lisäksi tulokset osoittivat, että kesällä oli yleensä kohonneita XD-arvoja, mukaan lukien 2,1 C Dalad Bannerissa (DLT) ja huippu 3,1 C Wuzhong Cityssä. Sitä vastoin talviolosuhteet osoittivat suurempaa alueellista vaihtelua: Gonghe County (GH) kirjasi suhteellisen korkean XD:n 2,6 C, kun taas Huanghuatan Town ja Dalad Banner pysyivät huomattavasti alempana, 0,31 C ja 0,9 C.

Kaikissa kahdeksassa tutkimuspaikassa jäähdytysetäisyyden havaittiin vaihtelevan huomattavasti 120 metristä 540 metriin, mikä korostaa suuria paikkakohtaisia ​​eroja viileän saarivaikutuksen alueellisessa laajuudessa.

Osittainen pienimmän neliösumman rakenneyhtälömallinnus (PLS-SEM) paljasti lisäksi, että morfologinen monimutkaisuus on hallitseva jäähdytysvaikutuksen tekijä, kun taas suuremmalla aurinkosähkölaitoksella on voimakas vaimennusvaikutus. Myös ilmasto-olosuhteet vaikuttivat myönteisesti, joskin vähäisemmässä määrin. Yhdessä nämä tekijät selittivät noin 63 % havaitusta jäähdytyksen intensiteetin ja laajuuden vaihtelusta.

Analyysi osoitti lisäksi, että kasvillisuuden vasteet ovat erittäin heterogeenisia eri paikoissa ja vuodenaikoina riippuen sekä paikallisista ilmasto-olosuhteista että jäähdytysvaikutuksen voimakkuudesta.

"Ehdoimme maantieteellisesti eriytettyä 'PV CIE – kasvillisuuden vaste' -kehystä. Keskikokoiset, hajautetut kasvit, joiden muoto on erittäin monimutkainen, ovat suositeltavia suhteellisen kuivilla ja lämpimillä alueilla", tutkijat päättelivät. "Kuitenkin kylmillä ja korkealla{3}}korkeilla alueilla kallistuksen säätäminen ja paneelien tiheyden vähentäminen voivat vähentää kasvillisuusriskejä."

Heidän havainnot ilmestyivät Ecological Indicators -lehdessä julkaistussa artikkelissa "Aurinkosähkövoimalan aiheuttaman viileän saarivaikutuksen ja kasvillisuuden vasteen määrittäminen kuivilla alueilla". Tutkimukseen ovat osallistuneet Kiinan tiedeakatemian, kiinalaisen Huadian Gansu Energy Corporationin, PowerChina Beijing Engineering Corporationin ja Yhdistyneen kuningaskunnan Readingin yliopiston tutkijat.