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廣設太陽能板導致降雨減少?專家:缺乏科學研究
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廣設太陽能板導致降雨減少?專家:缺乏科學研究

2023-05-08 記者/孫文臨

天空艷陽高照、萬里無雲,高溫飆破35度,民眾想到游泳池戲水消暑,游泳池卻因乾旱缺水而關閉。原本應該碧波萬頃的澄清湖,也因久旱未雨露出湖岸邊乾裂的黃土。

經濟部水利署指出,台灣南部地區已超過600天沒發生日雨量200毫米以上的大雨,旱象嚴峻,曾文水庫蓄水率只剩6.4%,台南市和高雄市的水情亮起減量供水的橙燈,老天爺不下雨,苦了中南部的民眾,農民無水可耕、百姓缺水可用,苦苦盼望梅雨能盡快來解渴。

近年來中南部乾旱頻傳,普遍認為是全球暖化造成氣候變遷的緣故。長期以來,颱風帶來的降雨是台灣南部重要的水資源,根據氣象局統計,高雄市7月到9月的降雨量占了全年雨量的57%,夏季又以颱風帶來的降雨為主。可是自2019年8月的白鹿颱風至今,已經連續3年8個月沒有颱風登陸台灣,是有紀錄以來最長的紀錄。

為什麼颱風愈來愈少呢?美國之音報導,氣象預報公司AccuWeather的氣象專家尼科斯(Jason Nicholls)認為,主要原因是太平洋的海水溫度升高,而降低颱風的生成機率。氣象局專家則說,太平洋高壓偏弱也是颱風路徑繞過台灣的原因。

南部旱象嚴峻 民眾質疑廣設太陽能板為主因

不過也有人質疑,台灣中南部近年來廣設大量光電場,太陽能板反射了陽光和熱能,間接導致區域降雨量減少。中國時報一篇社論則引用《科學報吿》(Scientific Reports)發表的研究指出,光電場周遭有「熱島效應」,使周圍溫度升高三到四度,且砍樹種電造成森林面積縮小,干擾微氣候系統,因而減少降雨。

對此,台灣科技媒體中心(SMC)特別邀請學者專家出面闢謠。中研院環變中心研究員林傳堯說明,水氣要成雲致雨,受到地形、鋒面、溫度等環境條件的影響,台灣是海島地形,降水主要是受海、陸風調節影響,太陽能板面積相對於台灣的國土面積非常小,且散佈各處,應該不足以改變台灣上空氣溫的條件。

有民眾質疑廣設光電板造成降雨減少,學者則指出目前缺乏相關科學研究。攝影/孫文臨

成大建築系特聘教授林子平也認為,目前太陽能板的反射對降雨影響不大,因為反射到天空的輻射屬於短波(波長小於3000奈米),大部分可穿越大氣層離開地球,對大氣加熱程度有限,不致於明顯影響降雨。他認為,要關注的並非光電板「反射」影響大氣及降雨,而是光電板面「吸熱」可能會造成材料及環境的升溫。

台大大氣系教授陳正平解釋,太陽能板是否會有熱島效應會因設置地點、設備效率不同而有差異,低效能太陽能板、設置在砂礫地、沙灘地確實可能會使周圍升溫,但若是高效能太陽能板設置在湖泊、河川等水體,則可能會降低周圍溫度而產生冷島效應,「熱島效應」是否會影響降雨也仍需進一步探究。

太陽光電板影響水氣蒸散? 學者:仍需進一步研究

陳正平指出,太陽能板的確會反射陽光,但沒有光電板的地表也一樣會反射陽光,一般而言,太陽能板反照率低於沙地、水泥地,高於水體、森林,反照率也受太陽能板新舊、水體大小等因素影響。

陳正平認為,以全球尺度而言「地表反照率越高,降水就越少」的論述可以成立,但對小範圍的單一地區就不一定適用,因為小範圍的降水,還會受其他氣象、地理因素的影響。

林傳堯說,「反照率越高降水就越少」的論述過於簡化, 反照率雖將部分太陽輻射反射回大氣,但環境風不是靜止不動,熱能會受海、陸風擾動擴散影響而降溫,因此對局部小區域而言,地表反照率與降雨關係非常微弱,應不足以改變降雨的條件。

曾文水庫是台灣最大的水庫,目前蓄水率只剩6%。攝影/孫文臨

此外,林傳堯提到,地表水氣蒸散可以降低大氣溫度,太陽能板的存在可能影響地表土壤水氣的蒸散量,但影響程度應與光電板所在土地類別有關,有待進一步研究。

氣象達人彭啟明則在臉書發文指出,受到全球暖化氣候變遷影響,颱風、梅雨都正在改變,目前南部發生的乾旱主要是過去幾年颱風擦邊而過,颱風降雨不如預期才會缺水,屬於大氣環流的變動,和短期、小範圍的降雨關聯性較低。

此外,彭啟明也說,相較於太陽能板,都市化導致綠地消失對降雨的影響更大,由於目前光電場佔台灣整體面積的比例太低,很難去驗證光電板對降雨的實際影響。

太陽能板導致熱島效應? 專家:目前台灣無相關研究證實

林傳堯說,《科學報吿》發表論文的研究地點是在沙漠荒地的光電場,沙漠的日夜溫差大,很容易觀察到熱島效應,與台灣的環境條件不同,由於目前台灣並沒有針對太陽能板熱島效應的相關研究.相關問題仍需進一步探討。

陳正平解釋,由於沙漠的地表反照率偏高,因此太陽能板才會造成周遭環境升溫。臺灣地區類似的地表可能是河川沙礫地、沙灘地,若這些地方裝設太陽板的確可能會與該研究有相似的結果。但是若將太陽能板裝設在水體,如埤塘、水庫、湖泊或植被覆蓋的地表,反而有可能會冷卻周圍環境。

林子平也認為,要判斷太陽能板會不會影響周遭溫度,取決是地面型或屋頂型光電。如果是屋頂型光電,若設計得當可以創造牆面、窗戶、屋頂的陰影,或阻絕太陽光進入室內,讓室內降溫,這麼一來,反而能有效讓都市降溫。

如果是地面型光電場,因光電板、支架、地面都是人工材料,所以會比自然地表吸收更多熱量,釋放出較多熱輻射,使周圍氣溫微幅上升。不過,地面型的光電板通常設置在建築物較少的郊區,加上風速散熱,不致於產生嚴重的都市熱島效應。

林子平說,從地球能量平衡的角度來看,地表反照率愈高,愈有助於地球降溫。因此許多國家推動高反射的屋頂、鋪面,希望能讓太陽的熱量反射回宇宙,幫地球降溫。

學者指出,太陽光電設備對降雨的影響仍需要進一步的科學研究,。攝影/孫文臨

不過,林子平也提到,如果從生物視覺的角度來看,高反射的材料會造成眩光的問題,對人類、鳥類都會有影響,可能會造成動物視覺干擾,影響人類居住及活動品質。

光電板未必造成熱島效應 熱島效應對降雨影響亦須進一步研究 

陳正平指出,鋒面、颱風等天氣系統的降水不太容易受到熱島效應影響,熱島效應可能讓午後對流降水的位置發生偏移,但是否會影響集水區的降水量仍須持續關注。

林傳堯說,都市熱島效確實可能會影響降雨的位置跟強度,但「人造熱」必須有足夠大的面積,且所在位置足以改變熱力對流才會發生此現象,以目前太陽能板設置面積與單位熱源來看,應該還不足以達到改變降雨的條件。

台南由於日照時間充裕,這幾年增加許多大型光電場。攝影/孫文臨

另一方面,林傳堯指出,都市熱島效應雖可能減少部分的水氣受海風輸送至山區,但降雨與否主要還是取決於大氣環境條件是否適合,否則即使濕度大也不易有降雨發生。此外熱島效應強度跟環境有關,例如高雄市是臨海的城市,很容易受海風調節影響而降溫,過去研究也顯示高雄的熱島效應比台北、台中來的低。

總結來看,由於目前缺乏相關科學證據支持,要說「廣設太陽光電板」影響降雨、造成乾旱仍言之過早,但科學家也提到,光電場確實可能會影響周遭環境的溫度,其對降雨、熱島效應的影響仍需進一步研究。要解決眼前乾旱的當務之急,或許不是問老天爺為什麼不下雨,而是該問如何有效運用我們僅剩不多的水資源。

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