چگونه مزارع خورشیدی آب و هوا و پوشش گیاهی محلی را در مناطق خشک شکل می دهند

محققان آکادمی علوم چین (CAS) اثر جزیره خنک ناشی از نیروگاه فتوولتائیک (CIE) را در مناطق خشک بررسی کرده‌اند و دریافتند که به طور قابل‌توجهی بر پوشش گیاهی اطراف تأثیر می‌گذارد، با جهت و میزان تأثیر آن تحت تأثیر بافت جغرافیایی و عوامل فصلی.

CIE به شرایطی اطلاق می شود که در آن یک منطقه خاص به دلیل تفاوت در خواص سطح و تعادل انرژی خنک تر از محیط اطراف خود است. در نیروگاه‌های PV، این ممکن است به دلیل سایه‌اندازی پانل، کاهش جذب خورشیدی در سطح زمین، تبدیل نور خورشید به الکتریسیته، و افزایش اتلاف گرمای همرفتی رخ دهد.

این گروه توضیح داد: "ما هشت نیروگاه PV را در مناطق خشک چین با استفاده از Landsat{1}}8 دمای سطح زمین، شاخص گیاهی تفاوت نرمال شده هسته، تحلیل بافر و مدل‌سازی معادلات ساختاری حداقل مربعات جزئی (PLS-SEM) تجزیه و تحلیل کردیم. هشت نیروگاه PV برای این مطالعه انتخاب شدند که در مناطق خشک چین، به ویژه در سین کیانگ، مغولستان داخلی، گانسو و چینگهای قرار دارند.

دانشمندان از داده‌های دمای سطح زمین (LST) در سال 2022 استفاده کردند که از تصاویر فصلی گرفته شده توسط Landsat 8 به دست آمده بود. این مجموعه داده‌های LST برای تعیین کمیت اثر جزیره خنک ناشی از نیروگاه فتوولتائیک (PV) از طریق دو معیار کلیدی استفاده شد: شدت خنک‌کننده (XD)، که به عنوان تفاوت دمایی بین محیط اطراف و مساحت دمای محیط اطراف آن تعریف می‌شود. نفوذ خنک کننده از نصب به بیرون گسترش می یابد.

علاوه بر این، از همان داده‌های سنجش از دور برای محاسبه شاخص‌های پوشش گیاهی، به‌ویژه هسته{0}}شاخص گیاهی تفاوت نرمال‌شده (kNDVI)، برای ارزیابی پاسخ‌های گیاهی هم در منطقه خنک‌شده و هم در مناطق مجاور فراتر از تأثیر آن استفاده شد. این به محققان اجازه داد تا نه تنها میزان فضایی اثر خنک کننده، بلکه تأثیر اکولوژیکی آن را بر پویایی رشد گیاهان در مناطق مختلف ارزیابی کنند.

نتایج نشان داد که شدت سرمایش (XD) در تابستان در شهر Wuzhong (WZ) به بالاترین مقدار خود یعنی 3.1 C رسید، در حالی که کمترین مقدار C 0.02 در پاییز در شهر Hongshagang، شهرستان Minqin، استان گانسو (HSG) مشاهده شد. علاوه بر این، اثر جزیره خنک (CIE) در فصول خاصی در چندین مکان وجود نداشت، از جمله بنر Urad (WLTQ) در بهار، شهر هوانگ‌هواتان (HHT) در پاییز و Hami (HM) در زمستان.

علاوه بر این، نتایج نشان داد که تابستان به طور کلی مقادیر XD را افزایش می‌دهد، از جمله 2.1 درجه سانتیگراد در Dalad Banner (DLT) و اوج 3.1 درجه سانتیگراد در شهر Wuzhong. در مقابل، شرایط زمستانی تنوع فضایی بیشتری را نشان داد: شهرستان گونگه (GH) یک XD نسبتاً بالای 2.6 درجه سانتی‌گراد را ثبت کرد، در حالی که شهر Huanghuatan و Dalad Banner به‌ترتیب در دمای 0.31 و 0.9 درجه سانتی‌گراد پایین‌تر بودند.

در هر هشت مکان مطالعه، فاصله خنک‌کننده به طور قابل‌توجهی متفاوت بود، از 120 متر تا 540 متر، که تفاوت‌های خاص سایت-در وسعت فضایی اثر جزیره خنک را برجسته می‌کند.

مدل‌سازی معادلات ساختاری حداقل مربعات جزئی (PLS-SEM) بیشتر نشان داد که پیچیدگی مورفولوژیکی محرک غالب اثر خنک‌کننده است، در حالی که اندازه نیروگاه فتوولتائیک بزرگ‌تر یک تأثیر سرکوب‌کننده قوی دارد. شرایط آب و هوایی نیز به طور مثبت، البته به میزان کمتر، کمک می کند. در مجموع، این عوامل تقریباً 63 درصد از تغییرات مشاهده شده در شدت و وسعت سرمایش را توضیح دادند.

تجزیه و تحلیل علاوه بر این نشان داد که واکنش‌های پوشش گیاهی در بین مکان‌ها و فصول بسیار ناهمگن هستند، بسته به شرایط آب و هوایی محلی و قدرت اثر خنک‌کننده.

دانشگاهیان نتیجه گرفتند: "ما یک چارچوب "PV CIE-واکنش گیاهی" متمایز جغرافیایی پیشنهاد کردیم. گیاهان غیرمتمرکز با مقیاس متوسط-با پیچیدگی شکل برتر در مناطق نسبتا خشک و گرم ترجیح داده می شوند." "با این حال، در مناطق سرد- با ارتفاع زیاد، تنظیم شیب و کاهش تراکم پانل ممکن است خطرات پوشش گیاهی را کاهش دهد."

یافته‌های آن‌ها در «کمی‌سازی اثر جزیره خنک ناشی از نیروگاه فتوولتائیک و واکنش پوشش گیاهی در مناطق خشک» منتشر شده در Ecological Indicators منتشر شد. محققان آکادمی علوم چین، شرکت انرژی Huadian Gansu چین، شرکت مهندسی PowerChina Beijing و دانشگاه ریدینگ بریتانیا در این مطالعه مشارکت داشته اند.