В Об’єднаних Арабських Еміратах вода дорожча за нафту. Щоб задовольнити потреби своїх мешканців, що живуть у пустелі, ОАЕ покладаються на дорогі опріснювальні установки та кампанії по засіву хмар з літаків, які розпорошують частинки в хмари, що проходять, щоб викликати дощ
Але згідно з новим дослідженням моделювання, може бути інший спосіб викликати дощ: сонячні ферми розміром з місто, які створюють свою власну погоду. Тепло від великих темних сонячних панелей може викликати висхідні потоки повітря, які за правильних умов призводять до злив, забезпечуючи водою десятки тисяч людей.
“Деякі сонячні ферми вже зараз досягають потрібного розміру”, – говорить Олівер Бранч, вчений-кліматолог з Університету Хоенхайма, який керував роботою, опублікованої минулого тижня в журналі Earth System Dynamics. «Можливо, те, що ми можемо досягти такого ефекту, — це не наукова фантастика».
Бранч працює в новій галузі, яка вивчає, як відновлювані джерела енергії, ключову відповідь на зміну клімату, можуть, у свою чергу, змінити регіональні погодні умови. У дослідженні 2020 року дослідники виявили, що неймовірно великі сонячні ферми, що займають понад 1 мільйон квадратних кілометрів у пустелі Сахара, можуть збільшити кількість місцевих опадів та спричинити процвітання рослинності.
Але за цю нагороду, як виявили дослідники, доведеться заплатити: змінюючи характер вітру, сонячні ферми усунуть смуги тропічних дощів на північ.
“Якщо ви перемістите їх на північ, це не буде гарною новиною для Амазонки”, – говорить Чженяо Лу, вчений-кліматолог з Лундського університету і провідний автор дослідження 2020 року.
Бранч та його співавтори хотіли подивитися, чи зможуть сонячні ферми більш реалістичних розмірів змінити погоду. Для цього вони звернулися до провідної погодної моделі, яка була створена Національним центром атмосферних досліджень США, яка може враховувати зміни поверхні суші.
Вони змоделювали сонячні ферми як майже чорні поля, що поглинають 95% сонячного світла. Вони виявили, що коли площа сонячних ферм перевищувала 15 квадратних кілометрів, підвищене тепло, що поглинається поверхнею, на відміну від піску, що оточує їх, помітно збільшувало висхідні потоки або конвекцію, які сприяють утворенню хмар.
Однак просто зламати конвекцію було недостатньо: необхідне джерело атмосферної вологи. Модель показала, що вологих висотних вітрів із Перської затоки буде достатньо. Модель показала, що коли дозріють умови, сонячне поле площею 20 квадратних кілометрів збільшить кількість опадів майже на 600 000 кубічних метрів, що еквівалентно 1 сантиметру дощу, що випадає на площі розміром з Манхеттен.
Якби такі зливи трапилися 10 разів за одне літо, вони б забезпечили достатньо води, щоб прогодувати понад 30 000 людей протягом року.
Нова робота має сенс і “дуже стимулює”, каже Лу. “Вони націлені на реальне рішення”.
Однак викликає занепокоєння те, що сонячні панелі, що моделюються, були темнішими, ніж їх роблять більшість виробників. За словами Лу, деякі сучасні сонячні панелі навіть відбивають світло та призначені для охолодження навколишнього середовища.
Проте Бранч сподівається, що в якийсь момент цю ідею можна буде випробувати у реальному світі. За його словами, сонячні ферми, які вводяться в експлуатацію в Китаї та інших країнах, майже досить великі.
Якби вони були побудовані в правильних місцях, не потрібно багато часу, щоб максимально затемнити панелі і посадити між рядами панелей посухостійкі затемнюючі культури, такі як кущі жожоба.
ОАЕ профінансували моделювання Бранч, але поки що невідомо, чи випробуває він цю схему в реальному світі.
Країна “зобов’язується вивчити потенційну реалізацію всіх надійних стратегій, таких як оптимізація конвекції”, – говорить Аля Аль Мазруї, директор Дослідницької програми ОАЕ в галузі науки про посилення дощу. Але вона додає, що на даний момент країна глибоко віддана своїй програмі засіву хмар, виконуючи близько 300 місій щороку.
Бранч та його колеги визначили інші регіони світу, де ця схема може спрацювати, наприклад, Намібію та півострів Баха у Мексиці. Вони також намагаються підвищити реалістичність моделювання сонячних панелей своєї моделі, звіряючи їх із польовими вимірами на існуючих сонячних фермах.
Зрештою, він сподівається, що потенціал сонячних ферм із виробництва дощу стимулюватиме подальше будівництво.
«Якщо ви зможете надати докази того, що величезна сонячна ферма робить опади, — каже він, — це може так.
