梁红1, 2, 3 魏科1 马骄1, 4
1.中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心，北京 100190
2.云南大学大气科学系，昆明 650091
3.中山大学海洋科学学院，广州 510275
4.中国科学院大学，北京 100049
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摘要: 作为取之不尽的清洁能源，太阳能和风能将是未来潜力最大的可再生能源，是解决全球变暖、能源短缺、环境恶化等问题的有效途径。然而太阳能和风能的能量密度偏小，大规模建设太阳能和风能发电场将改变大面积的地表属性，有可能通过陆气相互作用过程，改变局地和区域气候，甚至有可能通过遥相关过程，产生更大的气候影响。本文利用RegCM4.5区域数值模式，模拟了在我国西北干旱和半干旱区域建设太阳能和风力发电场的气候效应，分析表明：（1）在西北地区大规模建立太阳能和风能发电场将导致局地地面净短波辐射增加，地表感热通量升高，近地面气温升高，增加新疆西部地区、河西走廊地区和我国黄淮等地的降水量，而华北部分地区降水减少。（2）地表反照率对气候的影响大于地表粗糙度对气候的影响，因此太阳能利用导致的气候效应大于风能利用的影响。（3）反照率改变导致低层形成气旋性环流，我国中部地区出现南风异常，西北地区产生异常东风；在高层形成反气旋环流，可以影响我国大部分地区。（4）当只在西北地区20%的面积上建立太阳能和风能发电场时，局地近地面气温不会产生明显的改变，河西走廊地区的降水稍有增加，环流的改变较弱，基本不会有显著的气候影响。
图 1 中国及周边地区的土地覆盖类型：（a）参照试验；（b）敏感试验
图 7 敏感试验减去参照试验年平均总降水量变化的百分比：（a）太阳能发电场试验（敏感试验1）；（b）风力发电场试验（敏感试验2）；（c）太阳能+风能发电场试验1（敏感试验3）；（d）太阳能+风能发电场试验2（敏感试验4）。打点地区代表达到90%信度水平
图 12 在我国西北地区大规模建立太阳能发电场引起局地和区域环流变化的过程机理
