Virš JAV Ilinojaus valstijos skraidantys palydovai užfiksavo neįprastą vaizdą: didelių vėjo elektrinių teritorijose naktimis susidaro aiškiai matomas šiluminis pėdsakas. Tyrėjai pabrėžia, kad tai nėra nei duomenų klaida, nei bendro klimato šiltėjimo „triukšmas“ – šilimas pasireiškia labai konkrečiu, kryptingu raštu.
Pagrindinis signalas – nakties metu žemės paviršius po turbinais ir pavėjui tampa šiltesnis, o dieną tokio efekto beveik nematyti. Tai rodo, kad poveikis susijęs su tuo, kaip vėjo jėgainės keičia oro sluoksnių maišymą, kai po saulėlydžio atmosferoje susidaro stabilesnė temperatūros struktūra.
Kaip palydovai pamatė pokytį
Ilinojaus šiaurinėje dalyje, La Salle, Livingston ir Grundy apygardose, analizuoti trys dideli vėjo parkai. Duomenys rinkti 11 metų, remiantis NASA palydovų „Terra“ ir „Aqua“ stebėjimais, leidžiančiais vertinti žemės paviršiaus temperatūrą.
Tyrime nagrinėta 490 turbinų sistema: dalies bokštų aukštis siekė apie 80 metrų, o rotorių skersmuo – apie 87 metrus. Mokslininkai lygino vėjo parkų teritorijų duomenis su šalia esančiomis kontrolinėmis vietovėmis, palikdami maždaug 2 kilometrų atskyrimą, kad sumažintų gretimų zonų persidengimą.
Net ir atmetus ryškius orų svyravimus, ilgalaikiuose matavimuose išliko nuoseklus žemo dažnio signalas: naktimis paviršius po jėgainėmis šilo. Be to, šilumos „dėmė“ nebuvo atsitiktinė – ji turėjo struktūrą, atitinkančią vėjo kryptis ir parkų išsidėstymą.
Kodėl šyla būtent naktimis?
Tyrėjai aiškina, kad dieną saulė įšildo žemę, šiltesnis oras kyla aukštyn ir natūraliai maišosi su aukštesniais atmosferos sluoksniais, todėl papildomas turbinų sukeltas maišymas mažiau pastebimas. Tačiau naktį dažnai susidaro temperatūros inversija: prie pat žemės įkalinamas vėsesnis oro sluoksnis, o kiek aukščiau laikosi šiltesnis.
Vėjo turbinų mentės sukuria turbulenciją ir vadinamąjį pratekėjimo pėdsaką, kuris „sumaišo“ šiuos sluoksnius. Dalis šiltesnio oro iš aukščiau nuleidžiama žemyn, todėl fiksuojamas paviršiaus temperatūros padidėjimas būtent tamsiu paros metu.
Šis efektas nėra vienodas visus metus. Didžiausias vidutinis naktinis šilimas stebėtas žiemą ir siekė apie 0,39 C laipsnio, o vasarą – apie 0,18 C laipsnio. Skirtumai aiškinami tuo, kad skirtingais sezonais inversijos stiprumas ir aukštis kinta, todėl keičiasi ir sąlygos turbinoms maišyti orą.
Ką reiškia kryptinis šiluminis pėdsakas?
Šiltesnis oras dažniausiai slenka pavėjui į šiaurės rytus, nes šiame regione vyrauja vėjai iš pietų ir vakarų. Papildomi vietos meteorologinių stočių ir meteorologinių balionų duomenys rodo, kad stipresnis vėjas susijęs su ryškesniu šiluminiu pėdsaku pavėjui.
Mokslininkai taip pat tikrino, ar šilčiausi taškai galėtų „susiklijuoti“ virš vėjo parkų atsitiktinai. Vasarą, kai naktinė inversija gali būti palyginti žema ir ryški, šilčiausių pikselių sutapimas su turbinų išsidėstymu pasirodė statistiškai reikšmingas – tokia sankaupa atsitiktinai būtų mažai tikėtina.
Nors šiluminis pėdsakas rodo aiškų mikroklimato pokytį, tyrėjai pabrėžia, kad tai nėra tas pats, kas ilgalaikė klimato kaita. Veikiau kalbama apie lokalius, su konkrečiomis fizikinėmis sąlygomis susijusius pokyčius, kuriuos galima matyti net iš kosmoso.
Praktiškai toks naktinis paviršiaus sušilimas gali turėti ir teigiamų pasekmių – pavyzdžiui, sumažinti šalnų riziką tam tikrose situacijose. Vis dėlto mokslininkai ragina poveikį vertinti kompleksiškai: vėjo energetika mažina iškastinio kuro poreikį, bet kartu keičia oro srautus ir temperatūros pasiskirstymą vietiniu mastu.
Tyrimo rezultatai paskelbti moksliniame žurnale „Sensors“ straipsnyje „Observed Thermal Impacts of Wind Farms Over Northern Illinois“.
