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奋
斗
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风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。科学研究机构在长期监测风力发电场的环境过程中发现:风力发电对当地气候造成影响，能让地面显著升温。下图是风力发电景观照片，据此完成9-11题。
9.近地面大气对流运动显著是因为（ ）
A.太阳辐射垂直差异
B.水平气压差异
C.大气气温垂直差异
D.地面性质差异
10.风力发电导致（ ）
A.白天大气垂直温差加大
B.白天大气产生了水平运动
C.夜间大气垂直温差减小
D.夜间大气形成了逆温现象
11.风力发电过程使地面温度升高最显著的时段是（ ）
A.上午
B.正午
C.傍晚
D.夜间
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思考时间，不许看答案
答案：CCD
解析：
1、地面是近地面大气的直接热源，垂直方向上气温上冷下热，有利于空气对流。垂直温差越大，对流越明显。（见下图）。答案选C。
2、3、风力发电机就像一座高耸的空气搅动机，叶片在不停地搅动上下方的空气，因此在垂直方向上会加强空气的流动，这就会对温度造成影响。在大气层结稳定（ 出现逆温 ）的情况下，上层的空气温度更高，下层的更低，在叶片的搅动下，上层的空气被带到下面，导致下层的空气温度升高。 风电场具有地表增温效应，并且这种效应夜间强于白天，夏季强于冬季，尤其以夏季夜间的增暖效应最为强烈。因此，10题答案为C，11题答案为D.
名师点睛：扰动法（风扇）防止霜冻
在夜间局部地区出现辐射冷却，地面温度低，而距离地面10-20米高度高气温高时的气象条件叫做逆温，这时也常常出现霜冻，人们常常开动大的风扇吹风扰动使上暖下冷的空气混合，提高地面温度进行防霜冻措施。
名师点睛：大规模修建风电场对气候有何影响
阅读材料，完成下列问题。
内蒙古灰腾梁百万千瓦级风力发电基地，是亚洲最大的风电场。 该地处阴山山脉东段，东北部为锡林郭勒自然保护区，北部为火山喷发形成的平顶山地貌，南部为浑善达克沙地自然保护区。该地全年妻8级大风日数70~90天，尤以冬春季多大风，特定的气候环境使当地风能资源十分丰富．近年来，在风机处于正常情况下，却出现部分风机暂停发电的弃风限电现象。下图示意灰腾梁发电厂地理位置。
(l）指出灰腾梁成为亚洲最大风电场的主要有利因素。（6分）
(2）说明灰腾梁建设风电场对周边地区生态环境可能产生的影响。（6分）
(3）近年来灰腾梁地区弃风限电现象严重，分析其中的原因。（6分）
(4）就未来灰腾梁风电的发展方向，选择下面其中一种观点展开分析。（6分）
观点①：坚持加强风电站建设，并与周边火电站相结合，建设成我国绿色能源基地。
观点②：根据市场需求的变化，有人建议减少风电的规模，并把风电站转移至东部经济发达地区，保护当地生态，请说出其不合理之处。
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思考时间、不许看答案
【解析】
（l）风力发电主要是风力资源丰富，其次要电力市场，再就是要有建设的场地。灰腾梁附近冬季风源地，大风日数多，风力强，风能资源丰富；土地而积大，地势平坦开阔，有利于风电站建设；周边多自然保护区和荒汝，人日少，受人类活动影响小。
(2）风电场建设对环境的影响最大是生态环境的影响，风电场施上建设过程中破坏草地等地表植被，加剧该地荒漠化；风电场占川大而积土地，破坏土地使用的整体性；风塔运行过程中增加飞鸟飞行的危险性，影响当地生物生存，可能导致生物多样性减少。
(3）主要从风电市场条件和风电自身的不稳定性分析回答。当地人口城市少，经济水平低，能源需求量小，且煤炭资源丰富；距离东部发达地区远，远距离输电建设滞后；风电发电受风力大小和风向变化影响大．具有不稳定性的特点。
(4）各个观点都有合理和不合理的面，要根据自己的理解说明理由。观点①：当地已经具有相当规模的风电优势；与周边火电相结合可以弥补风电不稳定性的缺点；我国能源紧缺，大力发展风电可以缓解我国能源紧缺的现状；风电属于绿色循环能源．大力发展能减少温室气休排放，减少对环境的污染，符合我国能源结构调整的大趋势。
或观点②：风电站建设初始成本高，投资大，限电和减少风电规模会造成严重的资源浪费；风电发展属于清洁能源，限制风电不符合我国绿色能源发展方向；将风电站进行转移成本高，难度大；东部地区可利用土地空间有限，不能够承受如此大规模风电站转移。
【答案】
（l）称近冬季风源地，大风日数多，风力强，风能资源丰富；土地而积大，地势平坦开阔，有利于风电站建设；周边多自然保护区和荒汝，人日少，受人类活动影响小。
(2）风电场施上建设过程中破坏草地等地表植被，加剧该地荒漠化；风电场占川大而积土地，破坏土地使用的整体性；风塔运行过程中增加飞鸟飞行的危险性，影响当地生物生存，可能导致生物多样性减少。
(3）当地人口城市少，经济水平低，能源需求量小，且煤炭资源丰富；距离东部发达地区远，远距离输电建设滞后；风电发电受风力大小和风向变化影响大．具有不稳定性的特点。
(4）观点①：当地已经具有相当规模的风电优势；与周边火电相结合可以弥补风电不稳定性的缺点；我国能源紧缺，大力发展风电可以缓解我国能源紧缺的现状；风电属于绿色循环能源．大力发展能减少温室气休排放，减少对环境的污染，符合我国能源结构调整的大趋势。
或观点②：风电站建设初始成本高，投资大，限电和减少风电规模会造成严重的资源浪费；风电发展属于清洁能源，限制风电不符合我国绿色能源发展方向；将风电站进行转移成本高，难度大；东部地区可利用土地空间有限，不能够承受如此大规模风电站转移。
大规模修建风电场对气候有何影响
当今，全球大规模修建风电场。风力发电机就像一座座高耸的空气搅动机，它使局地风速明显减小，而大气层结稳定度则决定着风电场产生增温或降温效应。
撒哈拉沙漠面积900多万平方公里，这里地广人稀，看起来一片荒芜。然而荒芜背后却蕴藏着巨大的宝藏。如果将这个宝藏充分开发出来，这一大片区域都可能发生巨大变化。
这个宝藏就是可再生能源。有研究表明，如果在此区域大规模修建风电场或光伏发电场，其产生的电能是当前全球每年消耗电能的四倍多。但更令人意想不到的是，此举还可以使该区域的降水量翻倍，增加植被覆盖率，而植被生长又将进一步增加降水，形成良性循环。但这样的良性循环并不一定会发生在每个地方，如今，在风力发电的潜力被普遍看好之后，越来越多的研究指向了更深一层的问题——大规模修建风电场会对气候产生怎样的影响。
减小局地风速
从直观上看，风电场群产生的最直接影响就是会改变风速。如果你去过风电场就会发现，风力涡轮机的旋转叶片很大，一般为几十米长，有的甚至超过百米。当风吹过叶片时，由于叶片横截面的形状上下不对称，风在通过叶片上方的时候流速大，下方的时候流速小。这就会导致叶片上方的压强小，下方的压强大，这种压力差会产生升力，令叶片旋转。中国气象局专业气象服务首席专家、湖北省气象服务中心副主任陈正洪说。他在最近发表的文章《近20年来风电场（群）对气候的影响研究进展》中，对国内外风电场群对气候影响的相关研究成果进行了总结。
可以想见的是，风电场其实相当于一道有缝隙的屏障，因此当风通过时会降低风速。有研究者利用数值模拟方法，在900平方公里的范围内分别设置1、9、36个风电场，计算相应风速在不同位置的变化，最后发现风电场效应使得风速明显衰减：进入风电场的风速是8-9米/秒，风电场最大衰减后风速只有5米/秒，在20公里以外风速开始回升。
陈正洪说，风力发电机运行过程中，会吸收气流的动量，增加地表的摩擦力，这会导致风电场内部及下游地区的风速衰减，并且风速的恢复需要一定的距离。风速衰减的影响范围为 5-60公里，随着风电场规模的增加和扩大，一般风电场内部风速可减小8%-16%，并且随着环境风速的增加而减小。
多产生增温效应
风力发电机就像一座高耸的空气搅动机，叶片在不停地搅动上下方的空气，因此在垂直方向上会加强空气的流动，这就会对温度造成影响。 在大气层结稳定的情况下，上层的空气温度更高，下层的更低，在叶片的搅动下，上层的空气被带到下面，导致下层的空气温度升高。 陈正洪说，另外，由于风电场内部和下游地区的风速减小，如果这个区域的下垫面恰好又比较潮湿的话，蒸发就会减弱，从而导致温度上升。
目前大多数研究得出的结果都是风电场具有地表增温效应，并且这种效应夜间强于白天，夏季强于冬季，尤其以夏季夜间的增暖效应最为强烈。不同规模大小的风电场可使其地表温度增加0.18℃-0.7℃。当然，也有发现降温效应的。这主要取决于近地层大气层结的稳定度，不同的稳定度造成风电场对近地层气温产生或上升或下降效应。
至于风电场对降水量的影响，目前的研究还相对较少。风电场的设置改变了近地层的感热和潜热通量以及动量和风速，从而会间接改变降水量和云量。如前所述，在撒哈拉沙漠中大规模修建风电场可以增加降水量。但在具体研究中需要综合考虑热量和水分传输、风速变化、地形等多种因素才能知道局地降水量最终是增加还是减少。
风电场的全球气候效应
如果未来风能发电达到一定规模，比如占全球总发电量的10%甚至更高，那么这将对全球气候产生何种影响？
研究者假定到2100年全球使用风能占总能源的10%以上，即在全球大约5800万平方公里的陆地上（相当于全球陆地面积的39%）设置风电场，沿海水深小于200米的地区（1000万平方公里左右）也设置风电场，考虑风机设置高度不同，旋转叶片直径不同，以及风机间距不同，做多组试验，从而产生不同的风电量，模式各运行60年。结果发现，陆地风电场设置使全球陆地年平均气温升高0.15℃，而沿海风电场试验中全球年平均气温没有变化。
IPCC第五次评估报告结果显示，在模拟的多个排放情景下，相对于1850年至1900年，21世纪末期（2081年至2100年）全球地表温度变化可能超过1.5℃。可见，风电场对全球造成的变暖效应远低于人类活动排放的温室气体造成的变暖效应，但仍不可忽视。
当前，全球能源系统正在发生深刻变革，随着可再生能源技术的发展，风力发电的成本将进一步下降，最终可与传统能源相抗衡。陈正洪认为，风能利用是减少碳排放的关键，我们需要加强影响机理的研究，找出主要的影响因子，构建更加完善的模型，同时根据影响原理寻求可行的低影响风电开发方案。
图片全部来自网络
资料转自 中国气象报
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