Windturbines en temperatuur

Op weg van Los Angeles naar Palm Spring kijk je je ogen uit bij het zien van het windpark in de San Gorgonio Pas. Zo ver als het oog reikte zie je windmolens. In die pas deden Roy en Traiteur al in 2010 onderzoek naar de invloed van windmolens op de luchttemperatuur. Ze namen temperatuureffecten waar als gevolg van versterkte verticale menging door turbulentie die veroorzaakt werd door rotoren van windturbines.

Gegevens van de metingen toonden aan dat de luchttemperaturen benedenwinds van het windpark hoger waren dan bovenwinds tijdens de nacht en vroege ochtenduren, terwijl het omgekeerde gold voor de rest van de dag. Een verklaring voor dit fenomeen is dat turbulentie gegenereerd in het kielzog van de turbines de verticale menging versterkt. In een stabiele atmosfeer, wanneer de lapse rate positief is (d.w.z. een warme laag boven een koele laag) zorgt versterkte verticale menging voor menging van warme lucht naar beneden en koude lucht naar boven, wat leidt tot een opwarming nabij het aardoppervlak. In een onstabiele atmosfeer met een negatieve lapse rate (d.w.z. koele lucht die boven warmere lucht ligt) mengen turbulente wervelingen koele lucht naar beneden en warme lucht naar boven, wat leidt tot afkoeling aan het oppervlak.

Fig.2   Bron: www.klimaatgek.nl

Harris et al (2014) onderzochten met behulp van satellietdata de invloed van een vijftal windparken in de staat Iowa. Er werden twee methoden gebruikt om de gevolgen van windparken. De eerste is een vergelijking tussen voor en na de bouw van de windpark, de tweede was een vergelijking tussen de windparken en directe omgeving zonder windturbines. Elke windpark vertoonde onweerlegbaar een signaal van nachtelijke opwarming ten opzichte van de omliggende gebieden nadat de turbines geïnstalleerd waren:

Fig.3   Bron: Harris et al (2014)

Figuur 3 toont de temperatuur-anomalie, de temperatuurverschillen tussen de periode ná de bouw van de windparken (2009-2013) minus vóór de aanleg (2003-2007) voor de drie zomermaanden om 10:30 uur. De zwarte stippen zijn individuele turbines. Duidelijk is het opwarmingseffect van de windturbines te zien bij elk van de 5 windfarms. Wel zijn er -buiten de windparken-  in elke regio ook andere gebieden met opwarmings- en afkoelingsanomalieën te zien. Die zijn vooral gerelateerd aan ofwel natuurlijke variabiliteit van de temperatuur als gevolg van terreinverschillen en/of aan fouten door wolken en aerosolvervuiling. Dat laatste is altijd een probleem met satellietdata. De donkerblauwe anomalie boven de windfarm op kaartje e wordt veroorzaakt door een meer.

Met behulp van die twee verschillende methoden en elf jaar MODIS LST-gegevens (satellite land surface temperature) heeft dit onderzoek bewijs opgeleverd voor nachtelijke opwarming aan het oppervlak door vijf windparken in Iowa. Die nachtelijke opwarming doet zich voor in elk seizoen behalve de winter.

Fig.4   Bron: Qin et al (2022)

Een recent onderzoek van de hand van Qin et al (2022) op basis van maar liefst 319 windparken in de USA leverde nieuwe aanwijzingen dat windparken van invloed zijn op de luchttemperatuur aan het oppervlak, en ook op de vegetatie.

Figuur 4a  toont de ruimtelijke verdeling van 319 windparken en hun type vegetatie. 4b is een voorbeeld van een windpark in Colorado. De rode punten geven individuele windturbines op het windparkgebied aan. De blauwe gordels geven niet-windparkgebieden (NWF) aan, gedefinieerd door 2 km brede bufferzones op verschillende afstanden tot windparken, waaronder 2-4 km (NWF2_4), NWF4_6, NWF6_8 en NWF8_10.

Figuur 4c toont van kaartje 4b twee tijdreeksen van de jaarlijkse nachtelijke temperatuur aan het oppervlak voor de windfarm (WF) (ononderbroken rode lijn) en NWF8_10 (ononderbroken blauwe lijn) van 2009 tot 2019. De verticale zwarte stippellijn toont het bouwjaar van het windpark in 2015. De blauwe en rode stippellijnen zijn lineaire trendlijnen van de LST voor WF en NWF. Van 2013 tot 2017 was de LST-trend (0,14 °C/jr) van WF groter dan die van NWF (0,06 °C/jr), wat duidt op de opwarmende effecten van windparken op de oppervlaktetemperatuur.

Fig.6   Bron: Atlas Leefomgeving

De kaart spreekt voor zich: er zijn waarschijnlijk nauwelijks nog gebieden in Nederland aan te wijzen die niet wat de temperatuur aan het oppervlak betreft beïnvloed worden door windmolens. Samen met de invloed van het Urban Heat Island effect dat ik in een ander artikel geschetst heb, durf ik wel te stellen dat vrijwel nergens in Nederland de temperatuur NIET beïnvloed wordt door windmolens en/of UHI effect. Dat UHI is moeilijk te voorkomen, maar die windmolens wel. Ze worden nota bene gebouwd om de opwarming van het klimaat door de mens tegen te gaan. Heel raar als je de hiervoor geschetste onderzoeksresultaten bekijkt.