太陽光発電所が乾燥地域の地域気候と植生をどのように形成するか

中国科学院（CAS）の研究者らは、乾燥地域における太陽光発電所誘発クールアイランド効果（CIE）を調査し、その影響の方向と大きさが地理的背景と季節的要因によって左右され、周囲の植生に大きな影響を与えることを発見した。

CIE は、表面特性とエネルギー バランスの違いにより、特定の領域が周囲よりも低温になる状態を指します。太陽光発電所では、これはパネルの陰影、地上レベルでの太陽光吸収の減少、太陽光の電気への変換、対流熱の放散の促進によって発生する可能性があります。-

「私たちは、Landsat-8 地表面温度、カーネル正規化差異植生指数、緩衝解析、部分最小二乗構造方程式モデリング (PLS-SEM) を使用して、中国の乾燥地域にある 8 つの太陽光発電所を分析しました」と研究グループは説明しました。 「この研究のために、中国の乾燥地域、特に新疆、内モンゴル、甘粛省、青海省にある 8 つの太陽光発電所が選ばれました。」

科学者らは、Landsat 8 が捉えた季節画像から得られた 2022 年の地表面温度 (LST) データを使用しました。これらの LST データセットは、太陽光発電 (PV) 発電所によって引き起こされるクール アイランド効果を 2 つの主要な指標を通じて定量化するために使用されました。1 つは、太陽光発電所のエリアとその周囲環境との温度差として定義される冷却強度 (XD)、もう 1 つは冷却の影響が施設から外側にどの程度及ぶかを表す冷却距離 (Dist) です。

さらに、同じリモート センシング データを使用して植生指数、特にカーネル正規化差分植生指数（kNDVI）を計算し、冷却帯内とその影響を超えた隣接地域の両方の植生反応を評価しました。{0}これにより研究者らは、冷却効果の空間的範囲だけでなく、さまざまなゾーンにわたる植物の成長ダイナミクスに対するその生態学的影響も評価することができました。

その結果、呉中市(WZ)では夏に冷房強度(XD)が最高値の3.1℃に達し、甘粛省ミンチン県紅沙港鎮(HSG)では秋に最低値の0.02℃が観測されたことが示された。さらに、春のウラドバナー（WLTQ）、秋の黄花潭鎮（HHT）、冬のハミ（HM）など、いくつかの地点ではクールアイランド効果（CIE）が特定の季節に存在しませんでした。

さらに、その結​​果は、ダラド・バナー（DLT）での2.1℃や呉中市でのピーク3.1℃など、夏は一般的にXD値の上昇を示したことを示した。対照的に、冬の条件はより大きな空間変動を示しました。貢河県（GH）は 2.6 ℃という比較的高い XD を記録しましたが、黄花潭鎮とダラドバナーはそれぞれ 0.31 ℃と 0.9 ℃とかなり低いままでした。

8 つの調査地点すべてにわたって、冷却距離は 120 m から 540 m の範囲で大幅に異なることが判明し、クール アイランド効果の空間範囲における大規模サイト特有の違いが浮き彫りになりました。-

部分最小二乗構造方程式モデリング（PLS-SEM）により、形態の複雑さが冷却効果の主な要因である一方、太陽光発電所のサイズが大きくなると強い抑制効果が生じることがさらに明らかになりました。程度は低いものの、気候条件もプラスに寄与していることが判明しました。これらの要因を総合すると、観察された冷却の強度と程度の変動の約 63% が説明されました。

さらに、分析では、植生の反応は、地域の気候条件と冷却効果の強さの両方に応じて、場所や季節によって非常に不均一であることが示唆されました。

「私たちは、地理的に区別された『PV CIE – 植生反応』フレームワークを提案しました。比較的乾燥した温暖な地域では、優れた形状の複雑さを備えた中規模の分散型植物が好ましいです。」と学者らは結論付けています。 「ただし、寒くて標高の高い地域では、傾きを調整してパネル密度を下げると、植生のリスクが軽減される可能性があります。」-

彼らの発見は、『Ecological Indicators』誌に掲載された「乾燥地域における太陽光発電所誘発のクールアイランド効果と植生反応の定量化」に掲載されました。中国科学院、中国の華甸甘粛エネルギー公司、パワーチャイナ北京工程公司、英国のレディング大学の研究者らがこの研究に貢献した。