【摘 要】
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人类对化石燃料的利用所导致的全球变暖已严重威胁人类社会的可持续发展,因此迫切需要采用清洁、可再生能源来代替传统的化石燃料。风能作为世界最主要的可再生能源之一,近年来得到快速发展。然而,大规模设置风电场可影响大气边界层的物质和能量交换效率,从而存在潜在的环境影响。为了探究大规模风电场的气候效应,本研究采用全球海气耦合模式SINTEX-F2,将大气中CO2含量固定在第二次工业革命之前的水平,设计控制试
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人类对化石燃料的利用所导致的全球变暖已严重威胁人类社会的可持续发展,因此迫切需要采用清洁、可再生能源来代替传统的化石燃料。风能作为世界最主要的可再生能源之一,近年来得到快速发展。然而,大规模设置风电场可影响大气边界层的物质和能量交换效率,从而存在潜在的环境影响。为了探究大规模风电场的气候效应,本研究采用全球海气耦合模式SINTEX-F2,将大气中CO2含量固定在第二次工业革命之前的水平,设计控制试验（CTL）和多组敏感性试验,分别模拟50年陆地（LWP）、沿海（OWP）以及陆地和沿海（LOWP）大规模设置风电场对全球表面温度及降水的影响,并尝试揭示物理机制。同时我们也探讨了全球变暖对大规模风电场气候效应的调节作用,设计CO2含量每年增加1%的A1B试验及在此基础上陆地和沿海都设置风电场的（WPC）试验。我们得出的主要结论如下:（1）从时间演变上看,LWP对全球平均表面温度影响不大,但OWP/LOWP使全球平均表面温度线性升高,50年后全球平均表面温度升高幅度约为0.28K/0.2K,且主要由海表温度增加所引起。LWP对全球平均降水影响不大,但OWP/LOWP使全球平均降水减少,这种减少从设置大规模风电场的第一年便出现,且50年间变化不大,降水量减小约0.028mm/0.024mm,且主要是由陆地降水减少所引起。（2）从50年平均异常的空间分布上看,LWP使欧亚以及北美大陆高纬地区年平均表面温度降低,而中南部地区升高,且赤道东太平洋上冷舌加强及相应的降水异常。OWP和LOWP所引起的年平均表面温度和降水异常的空间分布非常相似,且与LWP几乎相反:欧亚和北美大陆大部分区域表面温度降低,赤道东太平洋上冷舌减弱及相应的降水异常。从季节分布上看,总体而言,大规模风电场引起的全球表面温度及降水异常并没有明显的季节变化,相较而言,全球表面温度异常在冬季较大,而降水异常在秋季较大。（3）大规模风电场影响全球表面温度和降水的可能机制是通过改变地表粗糙度,引发大尺度Rossby波垂直和经向上的传播异常,在对流层中高层引起异常的波能量辐合辐散,并通过波流相互作用,改变纬向基本流大小,产生经向交替的异常气旋和反气旋环流异常,从而影响垂直方向的对流活动以及表面温度及降水。由于LWP与OWP/LOWP在对流层中高层所引起的Rossby波能量的异常辐合辐散几乎相反,因此所引起的大尺度环流及表面温度和降水异常也呈反位相分布。（4）对比WPC和A1B以及LOWP和CTL试验结果,我们发现全球变暖对大规模风电场气候效应的影响并不明显。
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