科學家：這個方案不僅能發電 還會綠化撒哈拉沙漠

記者 虞涵棋

如果在非洲撒哈拉沙漠地區大規模部署風電與太陽能發電，在理想的情況下，不僅能滿足全球的能源需求，還能使該區域的降水量提高一倍，植被覆蓋率增加20%。

這是由美國馬里蘭大學、伊利諾伊大學、北京師範大學、意大利國際理論物理中心、中科院大氣所科學家組成的一個國際團隊，進行動態氣候模擬實驗的結果。相關論文北京時間9月7日凌晨發表在國際頂級學術期刊《科學》上。

“這是一個令人興奮的結果，”論文的第一作者、伊利諾伊大學的李琰博士在接受澎湃新聞（www.thepaper.cn）時表示，“為了緩解全球變暖，現在的可再生能源還不夠。之前，我們還擔心如果在撒哈拉沙漠上修建這麼大規模的可再生能源設施，會有什麼負面影響。結果卻是多重的好處。”他即將加入北京師範大學地理學部。

這項研究起源於李琰在馬里蘭大學的導師卡妮（Eugenia Kalnay）的一個“反向思維”。 卡妮曾是麻省理工學院氣象系的第一位女博士，師從著名氣象學家朱爾·查尼（Jule Charney）。查尼在1975年時提出了一項機制，用以解釋撒哈拉南部過渡區域薩赫爾（Sahel）的乾旱：過度放牧增加了地面反射率，減少降水，再進一步降低了植被覆蓋率，形成惡性循環。

卡妮隨後想到了一種逆向的可能性：大規模的光伏板會降低地面反射率，由此產生相反的作用。

相似地，風電裝置會提高地表粗糙度，降低風速，增強空氣的匯聚而形成上升氣流，提高降水。降水促進植被生長，降低地面反射率。

國際團隊就此建立了動態的氣象模型，計算大氣、陸地、植被、水循環等組分之間的相互影響，就像一個天氣預報系統。

模式模擬結果發現風電建設會帶來區域温度升高（+2.16K），日均降水量在風電覆蓋區域平均了增加0.25毫米，相當於整個撒哈拉區域降水增加一倍。特別在薩赫爾地區，日均降水增加可達1.12毫米。

太陽能板也會引發類似的反照率－降水－植被正反饋機制，增加日均降水量約0.13毫米。

當風電與光電同時建設時，降水量的增加幅度最大可達到日均0.35毫米。

據李琰介紹，該研究最大的亮點是加入了動態的植被反饋。在風電實驗中，植被的反饋作用佔模擬降水量增加的80%。此前，只考慮靜態植被的氣候模式低估了風電和太陽能發電對氣候的影響。

撒哈拉沙漠是世界上最大的沙漠，人煙稀少，風電和光伏設施不會佔用農業用地。該地區對土地變化高度敏感。此外，撒哈拉沙漠位於非洲，靠近歐洲和中東，這些地區都有巨大且不斷增長的能源需求。據估算，如果900萬平方公里的撒哈拉沙漠上全部覆蓋風電和太陽能發電，每年分別可以提供3太瓦（10的12次方瓦特）和79太瓦電能，完全可以滿足現在和未來全球的能源需求。

模擬實驗中風電和太陽能帶來降水和植被的增加，可大幅助益這一地區雨養農業和牲畜業發展。此外，產生的大量清潔能源還可用於海水淡化，運輸至淡水稀缺嚴重的地區，從而改善公共衞生，擴大農業和糧食生產，帶來深遠的社會、經濟和生態影響。

不過，李琰強調，這只是理想情況下的模型。在現實中建立巨大的風電和太陽能發電設施，存在許多技術、經濟、環境和社會方面的挑戰，但可能性正在逐漸增加中。

團隊也試圖在全球其他沙漠上進行了類似的模擬，但其氣候影響都不如撒哈拉顯著。李琰解釋道，這可能是由於其他沙漠面積小、分佈零散，也有可能需要更精準的模型。需要承認的是，模式本身還存在很多不確定性，尤其是在中尺度天氣過程和現實小尺度風電和太陽能效應的分析上。

論文鏈接：http://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.aar5629