Hvordan solfarme former lokalt klima og vegetation i tørre områder

Forskere fra Det Kinesiske Videnskabsakademi (CAS) har undersøgt den solcelleanlæg-inducerede kølige ø-effekt (CIE) i tørre områder og fundet ud af, at den i væsentlig grad påvirker omgivende vegetation, med retningen og størrelsen af ​​dens påvirkning styret af geografisk kontekst og sæsonbestemte faktorer.

CIE refererer til en tilstand, hvor et specifikt område er køligere end omgivelserne på grund af forskelle i overfladeegenskaber og energibalance. I PV-anlæg kan dette forekomme på grund af panelskygge, reduceret-solabsorption på jordniveau, omdannelse af sollys til elektricitet og forbedret konvektiv varmeafledning.

"Vi analyserede otte solcelleanlæg i de tørre regioner i Kina ved hjælp af Landsat-8 jordoverfladetemperatur, kernenormaliseret vegetationsforskel, bufferanalyse og partiel mindste kvadraters strukturel ligningsmodellering (PLS-SEM)," forklarede gruppen. "Otte PV-kraftværker blev udvalgt til denne undersøgelse, som er placeret i de tørre regioner i Kina, specifikt i Xinjiang, Indre Mongoliet, Gansu og Qinghai."

Forskerne brugte jordoverfladetemperatur-data (LST) fra 2022, afledt af sæsonbestemte billeder taget af Landsat 8. Disse LST-datasæt blev brugt til at kvantificere den fotovoltaiske (PV)-anlæg-inducerede kølige ø-effekt gennem to nøglemålinger: afkølingsintensitet (XD), defineret som temperaturforskellen mellem dets omgivende miljø og hvor langt, dets omgivende miljø, og hvor langt beskriver dets omgivende miljø, kølepåvirkning strækker sig udad fra installationen.

Derudover blev de samme fjernmålingsdata brugt til at beregne vegetationsindekser, især kernel-normalized difference vegetation index (kNDVI), til at evaluere vegetationsresponser både inden for den afkølede zone og i tilstødende områder uden for dens indflydelse. Dette gjorde det muligt for forskerne at vurdere ikke kun den rumlige udstrækning af køleeffekten, men også dens økologiske indvirkning på plantevækstdynamikken på tværs af forskellige zoner.

Resultaterne viste, at afkølingsintensiteten (XD) nåede sin højeste værdi på 3,1 C om sommeren i Wuzhong City (WZ), mens den laveste værdi på 0,02 C blev observeret om efteråret i Hongshagang Town, Minqin County, Gansu-provinsen (HSG). Derudover var den kølige ø-effekt (CIE) ikke til stede i visse årstider på flere steder, herunder Urad Banner (WLTQ) om foråret, Huanghuatan Town (HHT) om efteråret og Hami (HM) om vinteren.

Desuden indikerede resultaterne, at sommeren generelt udviste forhøjede XD-værdier, herunder 2,1 C ved Dalad Banner (DLT) og en top på 3,1 C ved Wuzhong City. I modsætning hertil viste vinterforholdene større rumlig variation: Gonghe County (GH) registrerede en relativt høj XD på 2,6 C, hvorimod Huanghuatan Town og Dalad Banner forblev betydeligt lavere med henholdsvis 0,31 C og 0,9 C.

På tværs af alle otte undersøgelsessteder viste det sig, at afkølingsafstanden varierede betydeligt, varierende fra 120 m til 540 m, hvilket fremhæver store -stedspecifikke forskelle i den rumlige udstrækning af den kølige ø-effekt.

Partial mindste kvadraters strukturel ligningsmodellering (PLS-SEM) afslørede yderligere, at morfologisk kompleksitet er den dominerende drivkraft for køleeffekten, mens større solcelleanlægs størrelse udøver en stærk undertrykkende indflydelse. De klimatiske forhold viste sig også at bidrage positivt, dog i mindre grad. Tilsammen forklarede disse faktorer cirka 63 % af den observerede variation i afkølingsintensitet og -udstrækning.

Analysen antydede desuden, at vegetationsresponser er meget heterogene på tværs af lokaliteter og årstider, afhængigt af både lokale klimatiske forhold og styrken af ​​den kølende effekt.

"Vi foreslog en geografisk differentieret 'PV CIE-vegetation response'-ramme. Mellem-skala, decentraliserede planter med overlegen formkompleksitet er at foretrække i relativt tørre og varme områder," konkluderede akademikerne. "I kolde områder i-høj højde kan justering af hældning og reduktion af paneldensitet dog mindske risici for vegetation."

Deres resultater dukkede op i "Kvantificering af fotovoltaisk kraftværk-induceret kølig ø-effekt og vegetationsrespons i tørre områder," offentliggjort i Ecological Indicators. Forskere fra det kinesiske videnskabsakademi, Kinas Huadian Gansu Energy Corporation, PowerChina Beijing Engineering Corporation og Storbritanniens University of Reading har bidraget til undersøgelsen.