陸地變黑引起氣候變暖，對(duì)此，以色列的科學(xué)家們計(jì)算出了光伏電站和造林項(xiàng)目抵消上述變暖影響所需要的時(shí)間。計(jì)算結(jié)果表明，在干旱地區(qū)，光伏電場(chǎng)的減碳效率可能是植樹(shù)造林的50倍以上。
土地狀況會(huì)影響減碳的效果。夏季中午，干旱地區(qū)從沙漠到造林區(qū)(A, B)和從沙漠到光伏場(chǎng)(C, D)的轉(zhuǎn)變。圖片來(lái)源：魏茨曼科學(xué)研究所，PNAS Nexus，創(chuàng)作共用協(xié)議CC BY 4.0
以色列魏茨曼科學(xué)研究所的研究人員們將地面光伏設(shè)施和植樹(shù)造林兩種方式應(yīng)對(duì)氣候變化的效果進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)前者更勝一籌。
科學(xué)家們?cè)谒麄兊哪M試驗(yàn)中，創(chuàng)造了一種全新的度量標(biāo)準(zhǔn)，他們稱之為“收支平衡時(shí)間”(BET)。它計(jì)算出這兩種技術(shù)對(duì)碳排放量產(chǎn)生影響和抵消由于土地變黑而造成的變暖影響可能需要的時(shí)間。
“光伏發(fā)電可以顯著減少人為碳排放。植樹(shù)造林可以通過(guò)提供積極清除大氣碳的直接手段，在減緩氣候變化的努力中發(fā)揮重要的補(bǔ)充作用，”研究人員說(shuō)，“然而，兩者都對(duì)土地面積有很高的需求，這可能導(dǎo)致對(duì)適林地區(qū)土地的競(jìng)爭(zhēng)。”
為了檢測(cè)哪一種土地使用方式對(duì)減碳更為有效，科學(xué)家們?cè)谝陨心喜窟M(jìn)行了一系列的測(cè)量。他們表示，這里的旱地具有高度的代表性�！昂档卣嫉厍蜿懙乇砻娴暮艽笠徊糠�，其中近一半為半干旱區(qū)，這也引起了潛在造林項(xiàng)目的關(guān)注。然而，這些旱地也可能大量用于建設(shè)公用事業(yè)規(guī)模的光伏電場(chǎng)，”該集團(tuán)解釋說(shuō)。
研究發(fā)現(xiàn)
關(guān)于光伏設(shè)施對(duì)地表溫度的影響，學(xué)者們?cè)谝陨蠥rava山谷毗鄰kibbutz Ketura的一個(gè)超干旱地區(qū)的光伏發(fā)電場(chǎng)內(nèi)展開(kāi)了研究。該光伏電場(chǎng)占地75,600平方米，裝機(jī)容量為4.9 MW，學(xué)者們將獲得的結(jié)果與同一地區(qū)的背景測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了比較。
根據(jù)他們的測(cè)量，光伏電站的顯熱為每平方米359 W。相比之下，電站周圍區(qū)域的背景測(cè)量結(jié)果為每平方米199 W，兩者的反照率分別為0.2和0.37。根據(jù)計(jì)算，每平方米光伏電站每年將減少14.9公斤的碳排放。
關(guān)于植樹(shù)造林對(duì)熱量水平的影響，科學(xué)家們?cè)谝陨袃?nèi)蓋夫沙漠北部邊緣的Yatir森林進(jìn)行了測(cè)量。該森林占地2800公頃，主要樹(shù)種為耶路撒冷松樹(shù)�？茖W(xué)家們把從這里收集到的數(shù)據(jù)，與從沙漠背景中收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。
在本例中，測(cè)量結(jié)果表明，造林區(qū)的顯熱為每平方米522 W，背景區(qū)顯熱為每平方米225 W。林地反照率為0.12，荒漠反照率為0.27。根據(jù)計(jì)算，由于光合作用的影響，該林區(qū)每平方米的碳固存速率為每年0.15 公斤。
“研究結(jié)果表明，在干旱地區(qū)，光伏電站的減碳效率是植樹(shù)造林的50倍以上，”研究人員們說(shuō)。同時(shí)，他們還表示，在干旱地區(qū)，光伏電站大約需要1.4至3.6年達(dá)到收支平衡時(shí)間，而植樹(shù)造林到達(dá)收支平衡時(shí)間需要94至175年。
溫帶和熱帶氣候
此外，研究人員們還基于先前在德國(guó)和巴拿馬開(kāi)展研究時(shí)獲得的數(shù)據(jù)，利用這種方法，對(duì)溫帶和熱帶等氣候條件下，光伏電站和植樹(shù)造林的收支平衡時(shí)間進(jìn)行了計(jì)算。該研究結(jié)果發(fā)表在《PNAS Nexus》雜志的一篇文章中，題為《在全球氣候變化減緩戰(zhàn)略中，光伏發(fā)電場(chǎng)的減碳效率大幅優(yōu)于植樹(shù)造林》。
他們補(bǔ)充說(shuō)：“盡管在更濕潤(rùn)的氣候條件下，植樹(shù)造林的相對(duì)效率與光伏電站相比有了顯著的提升，但光伏電站的收支平衡時(shí)間(BET)仍然比植樹(shù)造林快20倍左右�！彼麄冎赋�，在熱帶和溫帶氣候條件下，光伏電站的BET不到一年，而溫帶造林的BET為18.5年，熱帶造林的BET為15.4年。
“光伏發(fā)電減少的碳排放比植樹(shù)造林吸收的碳排放量要多得多，”他們總結(jié)道，“然而，主動(dòng)去除過(guò)去已排放的碳，并可能將其長(zhǎng)期儲(chǔ)存為生物質(zhì)和土壤有機(jī)質(zhì)，是植樹(shù)造林的一個(gè)重要的優(yōu)勢(shì)。與這種純粹的氣候觀點(diǎn)相比，森林提供了許多其他的生態(tài)效益。”
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