powiązana zawartość
- Czy możemy przechwytywać energię z huraganu?
Siła natury została ponownie odkryta w zeszłym miesiącu, gdy dwie tropikalne burze grasowały w Azji Południowo-Wschodniej i południowo-wschodnich Stanach Zjednoczonych. Super Typhoon Mangkhut, uważany za jeden z najpotężniejszych cyklonów, który uderzył w Filipiny od dziesięcioleci, wykorzenił domy i zmienił drogi w gwałtowne rzeki. Zabił co najmniej 81 osób, zanim przekręcił się nad Morzem Południowochińskim i wkroczył na kontynent chiński, gdzie liczba ofiar śmiertelnych wzrosła. Na wschodnim wybrzeżu USA huragan Florence spowodował powszechne powodzie, zabił co najmniej 37 osób i pozostawił miliony bez władzy. Podobnie jak w przypadku huraganu Harvey w 2017 roku, Florencja utknęła na kontynencie, padając jeszcze bardziej długo po lądowaniu.
W obliczu tak surowego pokazu furii natury może się wydawać, że niewiele można zrobić, aby zmniejszyć uderzenie huraganu. Jednak według nowych badań pomoc w złagodzeniu siły huraganów może kiedyś pochodzić z nieoczekiwanego źródła: morskich farm wiatrowych.
Pomysł celowej modyfikacji pogody za pomocą turbin wiatrowych istnieje od dziesięcioleci, ale niewiele zrobiono, aby obliczyć, czy to naprawdę może działać. W 2014 r. Grupa naukowców, w tym Cristina Archer, inżynier budownictwa lądowego i środowiska z University of Delaware, pokazała, w jaki sposób wykorzystanie armii turbin wiatrowych do wydobywania energii kinetycznej z powietrza może potencjalnie uspokoić huragany. Zespół obliczył, że ogromna sieć 78 000 turbin może zredukować gwałtowne fale przybrzeżne - takie jak huragan Katrina zepchnięty na Nowy Orlean w 2005 r. - nawet o 79 procent.
W ramach nowych działań następczych Archer i jej koledzy wykazali, że turbiny wiatrowe mogą również siąść deszcz z huraganów.
Obliczenia Archer wykonano przy użyciu modelu prognozy pogody, do którego włączyła dane atmosferyczne z Hurricane Harvey, która zatopiła południowo-wschodnie Stany Zjednoczone 100 trylionami litrów wody w sierpniu 2017 r. Zawierała również obliczenia odzwierciedlające wpływ turbin wiatrowych na lokalną atmosferę poprzez zwiększenie turbulencji i przeciągnij. Wyniki pokazują, w jaki sposób szereg turbin wiatrowych wpływałby na prędkość wiatru i kierunek nadciągającego huraganu, potencjalnie zmniejszając opady deszczu.
Zespół Archera przetestował interakcję farm wiatrowych o różnych rozmiarach i różnej gęstości turbin. Według ich obliczeń pluton składający się z około 59 000 turbin rozmieszczonych w odległości 900 metrów zmniejszyłby opady deszczu Houston w Harvey o ponad 20 procent.
„Nie wyeliminujesz uszkodzeń spowodowanych przez huragan, ale je zmniejszysz”, wyjaśnia Archer. „Jedną rzeczą jest mieć kałuże na ulicy, a drugą, gdy masz wodę na pierwszym piętrze domów ludzi”.
Zaskakujący wynik wynika z faktu, że huraganowe wiatry zwykle zwalniają, gdy burza dociera do lądu. Powierzchnia lądu jest mniej równomierna niż morze, a ten wzrost szorstkości powoduje, że wiatr zwalnia, zbiega się i zostaje skierowany w górę. Gdy wilgotne powietrze unosi się, ochładza się, uwalniając wilgoć jak deszcz. Turbiny wiatrowe mają podobny wpływ na wiatr, zwiększając ilość deszczu w i wokół układu turbin. „W pewnym sensie wyciskasz wilgoć z huraganu” - mówi Archer.
Mike Biggerstaff, meteorolog z University of Oklahoma, mówi, że pomysł wydaje się działać na papierze, ale chciałby zobaczyć znacznie bardziej szczegółowe symulacje niż Archer i jej koledzy zastosowali w swoich testach. Uważa również, że turbiny musiałyby być bardzo ciasno rozmieszczone, aby mieć taki wpływ na wiatr.
„Wyniki nie powinny powodować, że przywódcy polityczni sądzą, że uderzenia huraganu można tak łatwo złagodzić”, mówi. „Ale powinno to motywować do bardziej wyrafinowanych badań.”
Ronald Smith, meteorolog z Uniwersytetu Yale w Connecticut, zastanawia się, czy turbiny mogłyby przetrwać nawet wiatry o sile huraganu. „Mają dobre układy hamulcowe, ale prawdopodobnie nie dla huraganów kategorii 5”, mówi.
Archer przyznaje, że pomysł stworzenia morskiej farmy wiatrowej o mocy 60 000 turbin jest bardzo udany - największa na świecie farma wiatrowa na skraju pustyni Gobi w Chinach ma około 7 000 turbin. Największa morska farma wiatrowa na Morzu Irlandzkim ma zaledwie 87 turbin rozmieszczonych na 145 kilometrów kwadratowych. Zamiast tego Archer ma nadzieję, że te badania zainspirują do dalszych badań. „To dopiero początek potencjalnie interesującego nowego obszaru badań” - mówi.
Biorąc jednak pod uwagę, że duże układy turbin wiatrowych mogą potencjalnie spowalniać wiatry i łagodzić opady deszczu z huraganu, czy istniejące farmy wiatrowe mogą już zmieniać lokalne wzorce pogodowe?
Według Lee Millera, inżyniera środowiska z Harvard University w Massachusetts, są. „W badaniach obserwacyjnych wokół farm wiatrowych określono ilościowo różnice nie tylko prędkości wiatru, ale także temperatury powierzchni, turbulencji, parowania i stężenia dwutlenku węgla” - mówi Miller.
W pewnym sensie te zmiany meteorologiczne można uznać za łagodną formę geoinżynierii. W tej chwili efekty są niewielkie, ale wraz ze wzrostem wielkości farm wiatrowych wpływ na lokalne wzorce pogodowe może rosnąć proporcjonalnie.
Miller wspiera wysiłki Archera. „Biorąc pod uwagę oczekiwanie, że rozwiązaniem ograniczającym przyszłe zmiany klimatu jest powszechne zastosowanie niskoemisyjnych źródeł energii, takich jak energia wiatrowa i słoneczna, głębsze zrozumienie wpływu klimatu wydaje się zarówno krytyczne, jak i terminowe”.
Tegoroczny sezon huraganów jest już niszczycielski, ale to jeszcze nie koniec. Co więcej, oczekuje się, że ekstremalne warunki pogodowe nasilą się w nadchodzących dziesięcioleciach. „W cieniu przyszłych zmian klimatu” - mówi Miller - „należy aktywnie zachęcać do tego proaktywnego rodzaju badań”.
Powiązane artykuły z magazynu Hakai:
- Zakład w Hamburgu za pół miliarda dolarów
- W obliczu huraganu
