Як сонячні електростанції впливають на місцевий клімат і рослинність у посушливих регіонах

Дослідники з Китайської академії наук (CAS) досліджували ефект прохолодного острова (CIE), спричинений фотоелектричними установками, у посушливих регіонах і виявили, що він суттєво впливає на навколишню рослинність, причому напрямок і величина його впливу залежить від географічного контексту та сезонних факторів.

CIE означає стан, за якого певна область холодніша, ніж її оточення, через відмінності у властивостях поверхні та енергетичному балансі. У фотоелектричних установках це може статися через затінення панелей, зменшене-поглинання сонця від землі, перетворення сонячного світла на електрику та посилене конвективне розсіювання тепла.

«Ми проаналізували вісім фотоелектричних установок у посушливих регіонах Китаю за допомогою Landsat-8 температури поверхні землі, нормалізованого індексу різниці рослинності, буферного аналізу та часткового моделювання структурних рівнянь найменших квадратів (PLS-SEM)», — пояснила група. «Для цього дослідження було відібрано вісім фотоелектричних електростанцій, які розташовані в посушливих регіонах Китаю, зокрема в Сіньцзяні, Внутрішній Монголії, Ганьсу та Цінхаї».

Вчені використовували дані про температуру поверхні землі (LST) за 2022 рік, отримані з сезонних зображень, отриманих Landsat 8. Ці набори даних LST використовувалися для кількісної оцінки ефекту прохолодного острова, спричиненого фотоелектричними (PV) установками, за допомогою двох ключових показників: інтенсивності охолодження (XD), що визначається як різниця температур між зоною фотоелектричної установки та навколишнім середовищем, і відстані охолодження (Dist), яка описує, наскільки далеко охолоджується. вплив поширюється назовні від установки.

Крім того, ті самі дані дистанційного зондування використовувалися для розрахунку індексів рослинності, зокрема ядерного -нормалізованого індексу різниці рослинності (kNDVI), щоб оцінити реакцію рослинності як у межах охолодженої зони, так і в суміжних областях поза її впливом. Це дозволило дослідникам оцінити не тільки просторовий ступінь ефекту охолодження, але й його екологічний вплив на динаміку росту рослин у різних зонах.

Результати показали, що інтенсивність охолодження (XD) досягла найвищого значення в 3,1 C влітку в місті Учжун (WZ), тоді як найнижче значення в 0,02 C спостерігалося восени в місті Хуншаган, округ Мінкінь, провінція Ганьсу (HSG). Крім того, ефект прохолодного острова (CIE) не був присутній у певні сезони на кількох сайтах, включаючи Urad Banner (WLTQ) навесні, Huanghuatan Town (HHT) восени та Hami (HM) взимку.

Крім того, результати показали, що влітку загалом спостерігалися підвищені значення XD, включаючи 2,1 C у Dalad Banner (DLT) і пік 3,1 C у Wuzhong City. Навпаки, зимові умови показали більшу просторову мінливість: округ Гунхе (GH) зафіксував відносно високий XD 2,6 C, тоді як у містах Huanghuatan Town і Dalad Banner залишалися значно нижчими, 0,31 C і 0,9 C відповідно.

Було виявлено, що в усіх восьми досліджуваних місцях відстань охолодження суттєво різниться, коливаючись від 120 м до 540 м, підкреслюючи значні-специфічні відмінності в просторовому масштабі ефекту острова прохолоди.

Моделювання структурних рівнянь часткових найменших квадратів (PLS-SEM) також показало, що морфологічна складність є домінуючим фактором ефекту охолодження, тоді як більший розмір фотоелектричної установки має сильний пригнічуючий вплив. Було виявлено, що кліматичні умови також позитивно впливають, хоча й у меншій мірі. У сукупності ці фактори пояснюють приблизно 63% спостережуваних коливань інтенсивності та ступеня охолодження.

Аналіз також показав, що реакція рослинності є дуже неоднорідною в залежності від місцевості та пори року, залежно як від місцевих кліматичних умов, так і від сили ефекту охолодження.

«Ми запропонували географічно диференційовану структуру «PV CIE–реакція рослинності». Середньо{1}}масштабні, децентралізовані рослини з надзвичайною складністю форми є кращими у відносно сухих і теплих регіонах», – підсумували вчені. «Однак у холодних,-високогірних районах регулювання нахилу та зменшення щільності панелей може зменшити ризики рослинності».

Їхні висновки опубліковані в «Кількісній оцінці ефекту прохолодного острова, викликаного фотоелектричними електростанціями, і реакції рослинності в посушливих регіонах», опублікованому в журналі Ecological Indicators. У дослідженні взяли участь дослідники з Китайської академії наук, китайської енергетичної корпорації Huadian Gansu, PowerChina Beijing Engineering Corporation та Редінгського університету Сполученого Королівства.