Styrker vindmøller, globale vinde vender årtiers afmatning og tager fart

I en velsignelse for vindmølleparker, gennemsnitlige daglige vindhastigheder stiger over det meste af kloden efter omkring 30 års gradvis afmatning. Forskning ledet af et hold ved Princeton University viser, at vindhastighederne i de nordlige midt-breddegrader er steget med omkring 7% siden 2010.

Resultaterne markerer en vending af mønsteret af aftagende vind i disse regioner siden 1980'erne - et fænomen kendt som global terrestrisk stillestilling. Med fokus på regioner i Nordamerika, Europa og Asien, hvor vindkraft er i fremmarch, forskerne analyserede vindhastighedsrekorder indsamlet mellem 1978 og 2017 fra mere end 1, 400 vejrstationer. I et papir udgivet 18. november i Natur klimaændringer , de viste, at mens vindhastighederne faldt med omkring 2,3 % pr. årti begyndende i 1978, siden 2010 er vindhastighederne steget med en hastighed, der er næsten tre gange hurtigere.

Forskningen, som kun så på regionale gennemsnit, undersøgte ikke, hvordan stigningen i vindhastigheder kunne påvirke sværhedsgraden af ​​storme, som også har været stigende.

Holdet undersøgte de potentielle årsager, der ligger til grund for global terrestrisk stilstand og dens vending. Mens ændringer i urbanisering og vegetation er blevet foreslået som bidragydere til global terrestrisk ro, disse tendenser er ikke vendt siden 2010, sagde Zhenzhong Zeng, der ledede undersøgelsen som postdoktor i samarbejde med Eric Wood, Princetons Susan Dod Brown professor i civil- og miljøteknik, Emeritus.

Zeng og hans kolleger brugte statistiske metoder til at teste sammenhænge mellem variationer i vindhastighed og en række velkarakteriserede hav-atmosfære-oscillationer. Hav-atmosfære svingninger, som ændrer fordelinger af varme og tryk, havde længe været forstået at drive havets vindhastigheder, og denne undersøgelse viste det globale forhold mellem svingningerne og landbaserede vindhastigheder.

Analysen viste, at i hver region på kloden, specifikke storstilede hav-atmosfære-oscillationer, som er drevet af mange faktorer, herunder ujævn opvarmning af jordens overflade i forskellige regioner, var sandsynlige forklaringer på de observerede tendenser i vindhastigheder.

Udvider deres resultater til vindkraftproduktion, forskerne beregnede, at en typisk vindmølle, der modtager den globale gennemsnitlige vind, ville have produceret omkring 17 % mere energi i 2017 end i 2010. Og ved at bruge klimaindeks til at fremskrive fremtidige vindhastigheder, de forudsagde en stigning på 37 % i 2024.

Vindhastighedstendenser kan stå for meget af USA's stigning i vindenergiproduktionseffektiviteten fra 2010 til 2017, der henviser til, at teknologiske innovationer i vindmøller kan have spillet en mindre rolle, end man ofte antager, sagde Zeng, som nu er lektor ved Southern University of Science and Technology i Shenzhen, Kina.

"Vi forudser, at den stigende vindhastighedstendens vil fortsætte i 10 år, men vi viser også, at fordi dette er forårsaget af hav-atmosfære-oscillationer, måske et årti senere vil det vende igen, " sagde han. Og da en vindmølles levetid normalt højst er 20 år, at have pålidelige fremskrivninger af vindhastigheder på bestemte steder kan være afgørende for at foretage smarte investeringer i vindkraft og øge den globale andel af vedvarende energi.

"At vide om mulige nedadgående tendenser i vindhastigheder på længere sigt kan faktisk være meget nyttigt for planlægning af fremtidig vindkraftinfrastruktur, sagde Charles Meneveau, en maskiningeniørprofessor ved Johns Hopkins University, som ikke var involveret i undersøgelsen. "Denne type forskning, blanding af geovidenskab og teknik for at belyse fænomener af stor samfundsmæssig betydning, er på tide og vil øge vores forståelse af de tætte forbindelser mellem klima og samfund."