gerelateerde inhoud
- Kunnen we energie vastleggen van een orkaan?
De kracht van de natuur werd vorige maand opnieuw blootgelegd toen twee tropische stormen door Zuidoost-Azië en de zuidoostelijke Verenigde Staten maraudeerden. Super Typhoon Mangkhut, beschouwd als een van de krachtigste cyclonen die de Filippijnen in decennia heeft getroffen, ontwortelde huizen en veranderde wegen in gewelddadige rivieren. Het doodde minstens 81 mensen voordat het zich een weg baant over de Zuid-Chinese Zee en het Chinese vasteland binnenreed waar het dodental verder steeg. Aan de oostkust van de VS veroorzaakte orkaan Florence wijdverspreide overstromingen, doodde minstens 37 mensen en liet miljoenen zonder stroom. En net als bij orkaan Harvey in 2017, bleef Florence over het continent hangen en liet steeds meer regen vallen lang nadat het landde.
In het licht van zo'n ruwe weergave van de woede van de natuur, lijkt het alsof er weinig kan worden gedaan om de klap van een orkaan te verminderen. Maar volgens nieuw onderzoek zou hulp bij het temperen van de kracht van orkanen op een dag uit een onverwachte bron kunnen komen: windparken op zee.
Het idee om het weer opzettelijk aan te passen met windturbines bestaat al tientallen jaren, maar er is weinig werk verzet om te berekenen of het echt zou kunnen werken. In 2014 liet een groep onderzoekers, waaronder Cristina Archer, een civiel- en milieu-ingenieur van de Universiteit van Delaware, zien hoe het gebruik van een leger windturbines om kinetische energie uit de lucht te halen, mogelijk orkanen kan pacificeren. Het team berekende dat een enorme reeks van 78.000 turbines stormvloeden langs de kust, zoals de orkaan Katrina die in 2005 in New Orleans werd geduwd, tot 79 procent kon verminderen.
In nieuw vervolgwerk hebben Archer en haar collega's aangetoond dat windturbines ook de regen uit orkanen kunnen persen.
Archer's berekeningen werden uitgevoerd met behulp van een weersvoorspellingsmodel waarin ze atmosferische gegevens van orkaan Harvey stopte, die de zuidoostelijke Verenigde Staten in augustus 2017 met 100 biljoen liter water verdronk. Ze nam ook berekeningen op die weerspiegelen hoe windturbines de lokale atmosfeer beïnvloeden door turbulentie te vergroten en slepen. De resultaten laten zien hoe een reeks windturbines de windsnelheid en richting van de aankomende orkaan zou beïnvloeden, waardoor de stroomafwaartse regenval mogelijk wordt verminderd.
Archer's team testte de interactie voor windparken van verschillende grootte met verschillende dichtheden van turbines. Volgens hun berekeningen zou een peloton van ongeveer 59.000 turbines met een onderlinge afstand van 900 meter de regenval die Houston van Harvey ondervond met meer dan 20 procent hebben verminderd.
"Je gaat orkaanschade niet elimineren, maar verminderen", legt Archer uit. "Het is één ding om wat plassen op straat te hebben en een ander wanneer je water op de eerste verdieping van de huizen van mensen hebt."
Het verrassende resultaat komt voort uit het feit dat orkaanwinden meestal vertragen wanneer de storm het land bereikt. Het landoppervlak is minder uniform dan de zee, en deze toename in ruwheid zorgt ervoor dat de wind vertraagt, convergeert en omhoog wordt gedwongen. Terwijl de vochtige lucht stijgt, koelt het af, waardoor het vocht als regen vrijkomt. Windturbines hebben een soortgelijk effect op de wind, waardoor de hoeveelheid regen in en rond de turbine-reeks toeneemt. "Je knijpt het vocht uit de orkaan", zegt Archer.
Mike Biggerstaff, een meteoroloog aan de Universiteit van Oklahoma, zegt dat het idee op papier lijkt te werken, maar hij zou veel meer gedetailleerde simulaties willen zien dan Archer en haar collega's in hun tests gebruikten. Hij is ook van mening dat de turbines extreem dicht op elkaar moeten staan om dit effect op de wind te hebben.
"De resultaten mogen politieke leiders niet doen denken dat de gevolgen van orkanen zo gemakkelijk kunnen worden beperkt", zegt hij. "Maar het zou meer verfijnde studies moeten motiveren."
Ronald Smith, een meteoroloog van de Yale University in Connecticut, vraagt zich af of turbines zelfs orkaanwinden kunnen overleven. "Ze hebben goede remsystemen, maar waarschijnlijk niet voor orkanen van categorie 5, " zegt hij.
Archer geeft toe dat het idee om een offshore windmolenpark met 60.000 turbines te bouwen ver gezocht is - 's werelds grootste windpark, aan de rand van de Gobi-woestijn in China, heeft ongeveer 7.000 turbines. Het grootste offshore windmolenpark in de Ierse Zee heeft slechts 87 turbines verspreid over 145 vierkante kilometer. In plaats daarvan hoopt Archer dat dit onderzoek verdere studies zal inspireren. "Het is nog maar het begin van een potentieel interessant nieuw onderzoeksgebied", zegt ze.
Maar gezien het feit dat grote arrays van windturbines de wind mogelijk kunnen vertragen en stroomafwaartse regenval van een orkaan kunnen verzachten, zouden bestaande windparken de lokale weerpatronen al kunnen veranderen?
Volgens Lee Miller, een milieu-ingenieur aan de Harvard University in Massachusetts, zijn ze dat. "Observatiestudies rond windparken hebben nu de verschillen in niet alleen de windsnelheid, maar ook de oppervlaktetemperatuur, turbulentie, verdamping en koolstofdioxide-concentratie gekwantificeerd", zegt Miller.
In zekere zin kunnen deze meteorologische veranderingen worden beschouwd als een milde vorm van geo-engineering. Op dit moment zijn de effecten klein, maar naarmate de windparken groter worden, kan de impact op lokale weerspatronen evenredig toenemen.
Miller ondersteunt de inspanningen van Archer. "Gezien de verwachting dat de oplossing voor het verminderen van de toekomstige klimaatverandering de wijdverbreide inzet van koolstofarme energiebronnen zoals wind- en zonne-energie is, lijkt een dieper begrip van de klimaateffecten zowel cruciaal als actueel."
Het orkaanseizoen van dit jaar is al verwoestend, maar het is nog lang niet voorbij. Bovendien wordt verwacht dat extreme weersomstandigheden de komende decennia zullen toenemen. "In de schaduw van de toekomstige klimaatverandering, " zegt Miller, "moet dit proactieve type onderzoek actief worden aangemoedigd."
Verwante verhalen van Hakai Magazine:
- Hamburg's half miljard weddenschap
- Tegenover een orkaan
