Как слънчевите ферми оформят местния климат и растителност в сухите региони

Изследователи от Китайската академия на науките (CAS) са изследвали предизвикания от фотоволтаичните централи ефект на хладен остров (CIE) в сухите региони и са открили, че той значително влияе върху заобикалящата растителност, като посоката и степента на неговото въздействие се определят от географския контекст и сезонните фактори.

CIE се отнася до състояние, при което определена област е по-хладна от заобикалящата я среда поради разлики в свойствата на повърхността и енергийния баланс. Във фотоволтаичните инсталации това може да се случи поради засенчване на панела, намалено-слънчево поглъщане на нивото на земята, преобразуване на слънчевата светлина в електричество и подобрено конвективно разсейване на топлината.

„Ние анализирахме осем фотоволтаични централи в сухите райони на Китай, използвайки Landsat-8 температура на земната повърхност, индекс на нормализирана разлика в ядрото, буферен анализ и частично моделиране на структурни уравнения на най-малките квадрати (PLS-SEM)“, обясниха от групата. „Осем фотоволтаични електроцентрали бяха избрани за това проучване, които се намират в сухите райони на Китай, по-специално в Синдзян, Вътрешна Монголия, Гансу и Цинхай.“

Учените са използвали данни за температурата на земната повърхност (LST) от 2022 г., получени от сезонни изображения, заснети от Landsat 8. Тези набори от LST данни са използвани за количествено определяне на предизвикания от фотоволтаичните (PV) инсталации хладен островен ефект чрез два ключови показателя: интензивност на охлаждане (XD), дефинирана като температурна разлика между зоната на фотоволтаичната инсталация и заобикалящата я среда, и разстоянието на охлаждане (Dist), което описва колко далеч е охлаждането влиянието се простира навън от инсталацията.

В допълнение, същите данни от дистанционно наблюдение бяха използвани за изчисляване на вегетационните индекси, по-специално kernel{0}}нормализирания вегетационен индекс на разликата (kNDVI), за оценка на реакциите на растителността както в охладената зона, така и в съседните области извън нейното влияние. Това позволи на изследователите да оценят не само пространствената степен на охлаждащия ефект, но и неговото екологично въздействие върху динамиката на растежа на растенията в различни зони.

Резултатите показват, че интензитетът на охлаждане (XD) достига най-високата си стойност от 3,1 C през лятото в Wuzhong City (WZ), докато най-ниската стойност от 0,02 C се наблюдава през есента в Hongshagang Town, Minqin County, Gansu Province (HSG). В допълнение, ефектът на хладния остров (CIE) не присъства през определени сезони на няколко места, включително Urad Banner (WLTQ) през пролетта, Huanghuatan Town (HHT) през есента и Hami (HM) през зимата.

Освен това резултатите показват, че лятото като цяло показва повишени стойности на XD, включително 2,1 C в Dalad Banner (DLT) и пик от 3,1 C в Wuzhong City. Обратно, зимните условия показват по-голяма пространствена променливост: окръг Gonghe (GH) регистрира относително висок XD от 2,6 C, докато Huanghuatan Town и Dalad Banner остават значително по-ниски, съответно при 0,31 C и 0,9 C.

Във всичките осем места на изследване беше установено, че разстоянието на охлаждане варира значително, вариращо от 120 m до 540 m, което подчертава големи-специфични разлики в пространствената степен на ефекта на хладния остров.

Частично моделиране на структурни уравнения на най-малките квадрати (PLS-SEM) допълнително разкри, че морфологичната сложност е доминиращият двигател на охлаждащия ефект, докато по-големият размер на фотоволтаичната централа упражнява силно потискащо влияние. Установено е, че климатичните условия също допринасят положително, макар и в по-малка степен. Взети заедно, тези фактори обясняват приблизително 63% от наблюдаваната вариация в интензивността и степента на охлаждане.

Анализът допълнително предполага, че отговорите на растителността са силно разнородни в различните места и сезони, в зависимост както от местните климатични условия, така и от силата на охлаждащия ефект.

„Ние предложихме географски диференцирана рамка „PV CIE – отговор на растителността“. -Средно мащабни, децентрализирани растения с превъзходна сложност на формата са за предпочитане в относително сухи и топли региони“, заключиха учените. „Въпреки това, в студени райони с висока -надморска височина регулирането на наклона и намаляването на плътността на панелите може да смекчи рисковете от растителността.“

Техните констатации се появяват в „Количествено определяне на ефекта на хладния остров, предизвикан от фотоволтаични електроцентрали, и реакцията на растителността в сухите региони“, публикувано в Ecological Indicators. Изследователи от Китайската академия на науките, китайската Huadian Gansu Energy Corporation, PowerChina Beijing Engineering Corporation и университета в Рединг на Обединеното кралство са допринесли за изследването.