雨水幾乎從未到達撒哈拉沙漠深處。
有些角落數年才經歷一次風暴,沙子只是靜靜等待。
這是地球上最空曠、也是陽光最充足的地方。
氣候科學家們探討,如果將這片空曠之地鋪滿深色的太陽能面板,會發生什麼事。
模型模擬的結果出乎意料,竟然出現了雨雲。
這並非人們親眼所見的現象,而這一點很重要。
2018年,Yan Li、Eugenia Kalnay 和同事們在《科學》期刊上發表了一項研究,使用了一個內建了可生長植被的氣候模型。
他們在超過900萬平方公里的撒哈拉沙漠區域,模擬了風力及太陽能發電廠。
其中,僅太陽能發電部分,預計能產生約79太瓦的電力。
2017年全球能源需求為18太瓦。
這並非實際的提案,而是一個包含真實物理學的思辨實驗。
因此,模擬中的發電廠產生的電力約為人類總使用量的四倍,這顯示了我們討論的規模有多麼龐大。
接著,他們讓模型運行,沙漠開始下雨了。
這就是大多數重述內容在物理學上搞錯的地方。
太陽能面板並非讓沙漠降溫,而是讓它升溫。
沙子顏色淺,會將陽光反射回太空,而面板顏色深,會吸收陽光。
這種反射率的變化,也就是科學家所稱的「反照率」,意味著太陽能發電廠下方的地面吸收的能量,比裸露的沙漠還要多。
高溫表面會使空氣上升,上升的空氣會冷卻,冷卻的空氣會釋放出所攜帶的水分。
面板本身並未向天空增加一滴水。
它只是改變了空氣決定上升的地點。
這就是一朵雲,僅僅由一個較暗的地表所形成。
在模型中,撒哈拉沙漠及鄰近的薩赫勒地區的降雨量增加了一倍多。
風力渦輪機則透過使地表變得粗糙,並將潮濕的空氣向內陸拖曳,提供了第二重推力。
有趣的是接下來發生的事情。
雨水降落在多年未見水的沙地上,植物開始生長。
等待了數十年的種子迎來了它們的時刻。
植物比沙子顏色深,因此地面變得更暗。
更暗的地表吸收更多熱量,使更多空氣上升,並產生更多雨水。
科學家稱之為「正回饋循環」,在風力發電廠的模擬中,這約佔總降雨量增加的80%。
我們知道這是可能的,因為它已經發生過了。
大約6000年前,撒哈拉曾是綠意盎然、濕潤的,充滿湖泊、草原、河馬和人類。
當時使其綠化的相同機制,就是面板將會重新啟動的機制。
現在,是很少登上頭條的部分。
2021年,Zhengyao Lu 和同事們在一個完整的地球系統模型中再次進行了實驗,覆蓋了撒哈拉沙漠的20%和50%。
撒哈拉沙漠如前所述般綠化了。
但巨大的新熱源重塑了全球的風和洋流。
熱帶雨帶,提供了全球超過30%的降水量,向北移動了。
撒哈拉沙漠獲得的額外降雨量,幾乎等量地從亞馬遜流失,導致其陷入乾旱和森林退化。
他們的研究模型還發現了全球暖化、北極海冰融化,以及更多熱帶氣旋襲擊北美和東亞沿岸。
沙漠本身並不製造水,而是從另一個大陸的雨林中獲取。
以上這些描述,都與現今地球上的任何太陽能發電廠無關。
世界上最大的單一太陽能發電廠,覆蓋面積約為20平方公里,而撒哈拉的設想規模是其數十萬倍。
真實的沙漠太陽能陣列,例如中國的騰格里沙漠公園或摩洛哥的努爾·瓦爾扎扎特綜合設施,都太小了,不足以改變雨帶。
你家的屋頂不會因此製造天氣,你鎮外的太陽能陣列也不會。
它們確實會產生可測量的局部影響,研究人員也持續發現沙漠野生動物會遷入它們下方涼爽的陰影處。
Lu 團隊謹慎地表示,他們的研究模型仍有遺漏之處,包括吹過大西洋並為亞馬遜提供養分的撒哈拉塵埃。
所以,誠實的說法並非太陽能面板在秘密地製造雨水。
而是說,在行星尺度上,即使是太陽能面板也不再是一個安靜的物體,而是成為了天氣的一部分。
在一個地方建造足夠多的面板,天空就會注意到。
這也正是為什麼我們放置它們的位置,可能與我們建造多少一樣重要。