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風電開發致北京霧霾？
來源：中國國家地理雜志 | 0評論 | 4979查看 | 2014-11-24 12:25:00    
　　當北京頻頻遭遇霧霾已不是新聞的時候，“等風來”，已經成為飽受霧霾之苦的首都人民的熱切呼喚。APEC會議召開期間，北京的天氣更是萬眾矚目，連習近平主席都坦言：“每天早晨起來以后的第一件事，就是看看北京空氣質量如何。”可見解決北京的霧霾問題確實已經迫在眉睫。

　　好在“人努力，天幫忙”，APEC會議期間，北京終于出現了久違的“APEC藍”。而“APEC藍”要保持下去，除了大力推動節能減排之外，最重要的還要看北京的“風情”是否給力。可是近年來，北京的霧霾可謂“八風吹不動”，究竟是誰“偷走”了北京的風呢？

　　令人驚詫的巧合

　　隨著冬天的到來，大規模的霧霾又將籠罩京津冀地區。人們不斷地探索消除霧霾的有效方式，但目前為止，效果最立竿見影的似乎就是等來一場呼嘯而至的大風。而事與愿違的是，近年來北方的風總是非常不給力。人們一邊在霧霾中自強不“吸”，一邊苦苦思索著大風減弱的緣由。

　　京津冀地區冬季多刮偏北風，然而從2008年以來，在中國北方的“大風口”內蒙古地區，正發生著另外一場能源巨變。為發展新能源產業，內蒙古地區傾力打造“風電三峽”，裝機容量從2007年底的58萬千瓦，發展到目前的1848.86萬千瓦，五年內暴增了近32倍，躍居全國第一，為中國的風電建設書寫了濃墨重彩的一筆。

　　巧合的是，京津冀地區霧霾天氣的劇增，也正是從2008年前后開始。以北京為例，根據2008年4月至2014年3月收集到的PM2.5數據顯示，2028天當中，“非常不健康”天數約有311天，“有毒害”天數約94天，大大高于往年。

　　內蒙古的風電大發展與京津冀爆發大面積霧霾之間，究竟是純粹的巧合，還是略有影響，抑或構成因果關系？目前并沒有可靠的研究和確鑿的結論。但這并不妨礙人們對此進行深入思考。畢竟，亞馬遜雨林中一只蝴蝶偶扇翅膀，都可能會在大洋彼岸引發一場龍卷風，更何況是如此大規模的風力阻滯呢？

　　長久以來，人們的傳統觀念一直認為，風能是永不枯竭的清潔能源，風力發電站可以任意截留，對氣候并不會造成任何影響。但近年來，中外科學家的一些研究認為，實際情況可能并非如此。

　　美國斯坦福大學土木與環境工程教授Archer和Mark Jacobson的研究顯示，海上的風力發電機組可以降低地球上最狂暴的颶風風速。研究人員發現，風力渦輪發電機會讓颶風的外旋風波高下降，降低空氣往颶風中心的運動速度，從而增加中心部位的壓力，加快颶風能量的消耗，并最終導致颶風減弱。

　　清華大學地球系統科學研究中心教授趙宗慈也認為，國內外的相關研究基本上一致認為，風電場對局地風速有明顯影響。比如在丹麥一個風電場進行的觀測表明，進入風電場的風速是8至9米/秒，經過風電場運行對風量的吸收后，在風電場的下風的風速明顯減弱，其下風處6公里的風速與原有風速比率為0.86，下風11公里處的比率是0.90。研究結果與人們的常識極為相符。

　　有人認為，風電場最多只會影響到近地面風速，對高空的大風沒有太多影響。而這也是個值得商榷的問題。如果風力發電機數量較少，這也許問題不大。但如果風力發電機數量極為龐大，導致近地面風速大幅降低，那么高空風能會順勢下墜成為低空風能，從而對整體風力產生削弱作用。

　　而關于風力發電削減整體風能的現象，最早恰恰是風電企業自己發現的。由于近地面風力衰減會在20公里范圍內保持最大，而隨著距離的延伸，近地面風速又會開始回升；風速衰減的距離則根據地形不同，大概會在30至60公里左右。因此，風電企業會在幾個層級風電場之間保持一定的距離，以防相互干擾影響發電的效率。

　　斷崖式的突變

　　北京這個超級大都市中的風力減弱的趨勢，其實早就在不知不覺地發生。

　　據中國氣象局國家氣候中心首席科學家姜彤提供的數據，從上世紀70年代至今，北京城內的風速呈現整體下降趨勢，平均每年下降0.014米每秒，其中以冬、春季節尤為明顯。另有分析顯示，將北京1993-2002年與2003-2012年兩個10年間的1月份風力資料進行比對，年均1月風速從2.5米每秒，減至2.3米每秒；相應的，霧霾天日數從2.1天升至4.4天，霾日則從0.8天升至3.9天。

　　風力減弱在北京早已經是一個趨勢化事件，但這依然是一個相對緩慢的過程。歷史上，北京地區每年有大風(氣象領域中將瞬間風力大于17米/秒的風稱為大風，即相當于八級風力)的日子在25－30天左右，冬春季大風日數多于夏秋季，春季風力最大，其中4月份平均風力位居一年四季各月之首。

　　然而在今年年初，一份《北京地區2013年氣候公報》卻讓氣象學家們也迷惑不解。公報數據顯示，2013年北京地區僅有1天出現大風，比常年(12.6天)、近十年均值(7.8天)明顯偏少，為1951年以來最少的年份。不出意料，這一年的霾日也暴增至223天，相比2012年(124天)明顯偏多。

　　2013年北京的風力如同斷崖式的暴減，引發了人們的諸多猜想。有人認為是三北防護林工程開始發揮作用，但整個防護林工程規劃長達70年，并非什么突發性事件。無獨有偶的是，在2012年初內蒙古電網風電裝機容量尚為1004萬千瓦，僅僅一年多的時間，就驟增至2013年的1848.86萬千瓦，兩者之間的同步性倒是令人咋舌。更令人不安的是，在北京的上風口張家口地區，風力發電也突飛猛進，到2013年底，全市風電裝機容量達到585萬千瓦，成為名副其實的“中國風電第一市”。

　　面對2013年北京大風驟減的現象，北京市氣象臺高級工程師張明英的氣象學解釋為：冷空氣系統不強。一般來說，大風天的產生是由冷空氣強度決定的。對氣象學家來說，冷空氣過境情況是無法預測的，所以人們也無法預測以后大風天的天數是否會發生新的變化。

　　根據中國氣象局風能太陽能資源中心朱瑞兆教授的研究，影響中國的冷空氣有5大發源地，而如果我們能像氣象衛星一樣置身太空，或許就能極其直觀而生動地看到冷空氣強力入侵的路徑。

　　第一條路徑來自俄羅斯新地島以東附近的北冰洋，從西北方向進入蒙古國西部，再東移南下影響我國；第二條是源于新地島以西北冰洋面，經俄羅斯、蒙古國進入我國；第三條源于地中海附近，東移到蒙古國西部再影響我國；第四條是源于太梅爾半島附近洋面，向南移入蒙古國，然后再向東南影響我國；第五條源于貝加爾湖以東的東西伯利亞地區，進入我國東北及華北地區。

　　可以看出，除了第五條冷空氣路徑由東北轉入華北，其他四條冷空氣路徑都要經過蒙古高原。

　　出于對風能資源的研究，朱瑞兆教授也認為，風速與冷空氣性質存在著很大的相關性。在冷空氣活動與山脈組合形成的三北地區(即西北、華北和東北)，風能資源最為豐富。每當冷空氣南下，就會伴隨一次大風過程。三北地區首當其沖風速最大，但越向南寒冷的空氣慢慢變性，勢力變弱，風速也會越來越小。

　　根據能量守恒定理，架在內蒙古地區的無數風機必然要截取巨量的風能。對風力風能造成哪些影響，人們尚且不能確定，但對冷空氣氣流的消耗，很多人卻是有著切身的感受的。

　　不難想象，由于超大規模的風力發電廠的消耗，很大一部分冷空氣已經很難像以往那樣越過陜西、山西，到達中部的河南，形成降雨。它們驟然停滯在了華北平原，再與京津超級城市群中的熱空氣發生強烈對流作用，形成突如其來的降雨，卻使得中東部地區遭遇連綿干旱。

　　近年來，中國遭遇的各類極端氣候災害，似乎正是這一運轉模式的翻版。特別是2011年，北京市年降雨量突破700毫米，創13年來之最；2012年夏季，北京又遭遇1951年以來最大降雨，城區平均降雨量達215毫米。北京這些標志性的突發氣候事件，或許并不是無緣無故發生的。

　　全球“風情”有玄機

　　由于在北京城飽受霧霾，人們已經切身感受到風力變小之苦，并開始探究在北京這樣的超級城市中籌建“城市風道”的可行性。內蒙古的風電場也時有棄風停機之舉，令風力阻隔也有間斷喘息。但令人意外的是，“風變小了”的情況，讓依靠迎風取電的大型風電場也“笑不起來”了。

　　國家氣候中心高級工程師江瀅曾到輝騰錫勒等國內幾家起步較早的風電場考察，在昔日著名的風電場，工作人員對風的減弱有了更直觀感受。江瀅表示，近年來連寒潮、沙塵暴、溫帶氣旋等天氣事件都逐年減少
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