Wind plants can impact long-term local atmospheric conditions

Bodini, N., Lundquist, J.K. & Moriarty, P. Wind plants can impact long-term local atmospheric conditions. Sci Rep 11, 22939 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-021-02089-2 

Πηγή: https://www.nature.com/articles/s41598-021-02089-2#citeas 

Abstract

Long-term weather and climate observatories can be affected by the changing environments in their vicinity, such as the growth of urban areas or changing vegetation. Wind plants can also impact local atmospheric conditions through their wakes, characterized by reduced wind speed and increased turbulence. We explore the extent to which the wind plants near an atmospheric measurement site in the central United States have affected their long-term measurements. Both direct observations and mesoscale numerical weather prediction simulations demonstrate how the wind plants induce a wind deficit aloft, especially in stable conditions, and a wind speed acceleration near the surface, which extend  km downwind of the wind plant. Turbulence kinetic energy is significantly enhanced within the wind plant wake in stable conditions, with near-surface observations seeing an increase of more than 30% a few kilometers downwind of the plants.

Περίληψη

Τα μακροχρόνια παρατηρητήρια καιρού και κλίματος μπορούν να επηρεαστούν από τις μεταβολές του περιβάλλοντος στον περιβάλλοντα χώρο τους, όπως η αστική ανάπτυξη ή οι αλλαγές στη βλάστηση. Οι αιολικοί σταθμοί (αιολικά πάρκα) μπορούν επίσης να επηρεάσουν τις τοπικές ατμοσφαιρικές συνθήκες μέσω των αερορευμάτων (wakes) τους, τα οποία χαρακτηρίζονται από μειωμένη ταχύτητα ανέμου και αυξημένη τυρβώδη ροή.

Ερευνούμε την έκταση στην οποία οι αιολικοί σταθμοί πλησίον μιας θέσης ατμοσφαιρικών μετρήσεων στις κεντρικές Ηνωμένες Πολιτείες έχουν επηρεάσει τις μακροχρόνιες μετρήσεις τους. Τόσο οι άμεσες παρατηρήσεις όσο και οι προσομοιώσεις μεσοκλίμακας αριθμητικής πρόγνωσης καιρού καταδεικνύουν πώς οι αιολικοί σταθμοί προκαλούν έλλειμμα ανέμου (wind deficit) στα ανώτερα στρώματα —ιδιαίτερα σε συνθήκες ευστάθειας— και μια επιτάχυνση της ταχύτητας του ανέμου κοντά στην επιφάνεια, η οποία εκτείνεται για [X] χιλιόμετρα υπήνεμα του αιολικού σταθμού. Η κινητική ενέργεια τύρβης (Turbulence kinetic energy) ενισχύεται σημαντικά εντός του αερορεύματος του αιολικού σταθμού σε συνθήκες ευστάθειας, με τις επιφανειακές παρατηρήσεις να καταγράφουν αύξηση άνω του 30% λίγα χιλιόμετρα υπήνεμα των εγκαταστάσεων.