Global markbunden stillhet

Global markstillställning är minskningen av vindhastigheten som observerats nära jordens yta (~10-meters höjd) under de senaste tre decennierna (främst sedan 1980-talet), ursprungligen kallad "stilla". Denna avmattning av markvindar nära ytan har främst påverkat regioner på mitten av latituderna på båda halvkloten, med en global genomsnittlig minskning på -0,140 ms ^-1 dec ^-1 (meter per sekund per decennium) eller mellan 5 och 15% under de senaste 50 år. Med hög latitud (> 75° från ekvatorn) visar ökningar i båda halvkloten. I motsats till den observerade försvagningen av vindar över kontinentala ytor, har vindar tenderat att förstärkas över havsområdena . Under de senaste åren har ett avbrott i denna landbaserade minskning av vindhastigheten upptäckts, vilket tyder på en återhämtning på global skala sedan 2013.

Den exakta orsaken/orsakerna till det globala markstillståndet är osäkra och har huvudsakligen tillskrivits två huvudfaktorer: (i) förändringar i storskalig atmosfärisk cirkulation och (ii) en ökning av ytjämnheten på grund av t.ex. skogstillväxt , markanvändning förändringar och urbanisering .

Med tanke på klimatförändringarna är förändringar i vindhastighet för närvarande ett potentiellt problem för samhället, på grund av deras inverkan på ett brett spektrum av sfärer, såsom vindkraftsproduktion , ekohydrologiska konsekvenser för jordbruk och hydrologi , vindrelaterade faror och katastrofer , eller luftkvalitet och människors hälsa , bland många andra.

Orsaker

Tillskrivningen av denna försvagning av marknära vindhastighet är inte avgörande, troligen på grund av flera faktorer som samverkar samtidigt och kan förändras i rummet med tiden. Forskare har påpekat olika huvudorsaker som påverkar denna avmattning i vindhastighet:

(i) Ökningen av markytans ojämnhet (t.ex. skogstillväxt, förändringar i markanvändning och urbanisering) nära meteorologiska stationer där vindmätarinstrument mäter vind leder till en förstärkning av friktionskraften som försvagar låga vindar.

(ii) Variabiliteten av storskalig atmosfärisk cirkulation , associerad med polutvidgningen av Hadley-cellen och förskjutningen av handlingscentra (dvs. anticykloner och cykloner ) som kontrollerar förändringar i vindhastighet nära ytan.

(iii) Förändringarna i hur vindhastigheten mäts, inklusive försämring eller instrumentell drift hos vindmätaranordningar; den tekniska förbättringen av vindmätare; anemometer höjd förändringar; förändringar i mätplatser; förändringar i miljön runt övervakningsstationen; kalibreringsproblem ; och mäta tidsintervall.

(iv) Den " globala dimningen ", dvs. minskningen av mängden solstrålning som når jordens yta på grund av ökade aerosol- och växthusgaskoncentrationer , tvingar fram en stabilisering av atmosfären vilket resulterar i svaga vindar.

(v) Andra orsaker, såsom ökande trender i tillgänglig markfuktighet och astronomiska förändringar har framförts.

Men de exakta orsakerna till global stilla på jorden är fortfarande olösta på grund av de många osäkerheterna bakom detta fenomen över hela världen.

Oklarheter

Den "globala terrestra stillheten" påverkar inte på samma sätt hela jordens yta över både land- och havsytor. Rumsligt har ökande vindhastighetstrender rapporterats för vissa regioner, särskilt för höga latituder, kustnära och för havsytor där olika författare har visat en ökad global trend av vindhastighet med hjälp av satellitmätningar under de senaste 30–40 åren. Nyligen genomförda studier har visat på ett avbrott i den negativa tendensen för markvindhastigheter, med en nyligen utbredd återhämtning/förstärkning av vindhastigheten sedan omkring 2013. Detta skapar osäkerhet i förståelsen av fenomenet.

De flesta av osäkerheterna bakom debatten om "global terrestrisk stilla" ligger i (i) tillgängligheten av data om korta vindhastigheter, med serier som började på 1960-talet, (ii) vindhastighetsstudier huvudsakligen utförda på medellatitudregioner där majoriteten av långtidsmätningarna finns tillgängliga; och (iii) den låga kvaliteten på vindmätarposter som påpekats av den femte utvärderingsrapporten (AR5) från den mellanstatliga panelen för klimatförändringar (IPCC).

Den låga kvaliteten i vindhastighetsserier beror främst på att icke-klimatiska faktorer (t.ex. observation av praxisförändringar, stationsflyttning, vindmätarhöjdsförändringar) påverkar dessa rekord, vilket resulterar i att de inte är representativa för de faktiska vindhastighetsvariationerna över tiden. Specifika homogeniseringsprotokoll för vindhastighetsserier har utvecklats för att upptäcka och justera potentiella inhomogeniteter.

Pågående forskning

Den aktuella forskningen om att bedöma och tillskriva detta fenomen har fokuserat på att minska begränsningen av kort tillgänglighet och låg kvalitet på vindhastighetsdata. Det europeiskt finansierade forskningsprojektet STILLING är ett aktuellt (2016–2018) initiativ som syftar till att minska denna begränsning genom att rädda, homogenisera och återställa den längsta och högkvalitativa vindhastighetsserien över hela världen. Projektet sammanställer för närvarande vindhastighetsrekord med början på 1880-talet och ger forskarna cirka 130-åriga rekord, ungefär 80 år mer än tidigare studier tillgängliga i den vetenskapliga litteraturen. Den bättre kunskapen om det tidigare vindhastighetsklimatet är avgörande för att förstå det nuvarande fenomenet "global terrestrisk stilla" och upptäcka om klimatförändringarna ligger bakom denna avmattning av vind eller liknande trendcykler som inträffat i det förflutna och kan förväntas för framtiden. Det vill säga med längre rekord kan dekadalcykler upptäckas.

Konsekvenser av förändringar i vindhastighet

Fenomenet "global terrestrisk stilla" är av stort vetenskapligt, socioekonomiskt och miljömässigt intresse på grund av den avgörande inverkan av även små vindhastighetsförändringar på atmosfärens och havsdynamiken och relaterade områden såsom: (i) förnybar vindenergi; (ii) jordbruk och hydrologi på grund av evapotranspiration; (iii) migration av vindspridda växtarter; iv) Vindrelaterade naturkatastrofer. v) Havs- och kustpåverkan till följd av vinddrivna stormfloder och vågor. vi) Spridning av luftföroreningar. bland många andra socioekonomiska och miljömässiga sfärer. Men för vindkraft observeras ytnära vindhastigheter främst inom 10 m från landytan, och med turbiner placerade cirka 60–80 m över landytan behövs fler studier här. Fler studier behövs också på platser i högre höjder, vilket ofta är områden som ger mycket av vår sötvattenförsörjning, så kallade vattentorn, eftersom vindhastigheterna där har visat sig minska snabbare än de förändringar som registrerats på lägre höjder, och där finns flera kinesiska tidningar som visar detta för Tibetplatån.