风能作为重要的可再生能源，具有丰富、清洁、安全和发电技术成熟等优势，在近年来得以迅猛发展。全球陆地上的风电装机主要分布于北半球，我国占据全球风电市场的40%。但是目前的风电涵盖范围和发展速度仍然有限，不足以实现全球的能源转型。根据《巴黎协定》，为将全球气温升高控制在1.5摄氏度以下，必须将至少80%的发电量转为低碳能源。为实现“碳达峰”和“碳中和”，我们需要减少二氧化碳排放量，发展更多的清洁能源，尤其是风能。为此，在“双碳”背景下，徐海明教授指导的博士生苗昊泽予探讨了北半球主要风电市场风能资源的未来变化，研究对于碳排放如何影响风能具有一定的指导意义，相关研究成果发表于《Renewable Energy》。
风能资源的强度与地理分布和气候变化息息相关，只有在特定的风速条件（3~24m/s）下才可以进行风力发电。首先，基于观测资料评估了CMIP5和CMIP6模式模拟北半球地表风速的表现，结果发现CMIP6模拟能力整体有较大改进，都可以重现出近几十年来地表风速的减小。并根据模拟效果更好的CMIP6模式，揭示了北半球风能资源到本世纪末（2100年）在不同气候变化背景下的未来演变。研究采用四种不同的温室气体和气溶胶排放情景，结果发现，在所有排放情景下，未来的陆地地表风速都将继续下降，并在高排放情景下下降更显著。风能和排放量的变化在不同地区存在非线性关系，在SSP3-7.0情景下，风能在欧洲和亚洲的下降速度最快，而在北美洲下降较为平缓。研究表明，更高的排放量将显著减小风能资源的规模，并重塑北半球的风能资源格局，进一步强调了减少温室气体和气溶胶排放的重要性。根据风能的未来演变进行风电场的选址和规划，有助于缓解全球能源危机，保护生态环境，促进人类社会可持续发展，早日实现“双碳”目标。
图1. （a）CMIP5和（b）CMIP6模式以及模式平均和观测资料的地表风速异常（ms-1）的线性趋势。CMIP5和CMIP6模式的计算年份分别为1979-2005年和1979-2014年。
图2. SSP1-2.6（a-c）、SSP2-4.5（d-f）、SSP3-7.0（g-i）和SSP5-8.5（j-l）情景下，欧洲（a、d、g和j）、亚洲（b、e、h和k）和北美洲（c、f、i和l）的未来时期（2050-2099）相对于历史时期（1965-2014）的地表风速趋势（ms-1year-1）。交叉区域表示23个CMIP6模式中超过19个对变化符号达成一致。
论文信息：
Miao, H., Xu, H., Huang, G., Yang, K. 2023: Evaluation and future projections of wind energy resources over the Northern Hemisphere in CMIP5 and CMIP6 models, Renewable Energy, 211, 809-821, https://doi.org/10.1016/j.renene.2023.05.007
