編者注：以下文章經許可轉載自對話，這是一個報道最新研究的線上出版物。
風力渦輪機從大氣中獲取能量並將其轉化為電力：因此我們知道它們必然會對大氣的流動產生一定的影響。隨著工業級渦輪機以驚人的速度建造，科學家們一直在努力評估其對當地和全球層面究竟產生什麼影響。
一項使用精細解析度模型（側重於歐洲）的新研究表明，到2020年將目前風力發電能力翻倍的影響程度為降雨量變化百分之幾，溫度變化零點幾度。 Vautard及其同事的研究 表明，這些影響包括降雨增多和減少、以及變暖和降溫的混合，具體取決於您在歐洲的哪個地方。但本文遺留的一個關鍵政策問題是：這些變化應該與什麼進行比較？
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衡量影響
估計風力渦輪機對氣候的影響主要有兩種方法。一種是比較一個地區在安裝風力發電場之前和之後的實際氣候。這種方法受到觀測資料可用性的限制——現代風力發電場是一個相對較新的現象，因此沒有太多資料可以將安裝風力發電場後的氣候與安裝前的年份進行比較。排除我們觀察到的氣候變化的其他原因也是一個挑戰。
使用這種觀測方法，研究人員發現德克薩斯州一個大型風力發電場附近的氣候受到了渦輪機存在的影響。透過衛星測量的地面溫度，他們發現在發電場正下方的區域夜間溫度升高了0.5°C。這種變暖效應是區域性的且較小——夜間變暖沒有擴充套件到發電場的直接鄰近區域之外。
但並非很多人都住在風力渦輪機附近。為了觀察遠離風力發電場的較小影響，另一種方法是用計算機模型模擬地球的氣候。使用氣候歷史資料，對大氣、陸地和海洋中的運動、熱力學、化學和輻射進行預測。模擬執行多年，分別包括安裝和未安裝風力發電場的情況。
這種方法的優點是能夠檢測到非常小的氣候變化訊號，因為模型可以長時間執行，並且隨著您對越來越多的年份進行平均，自然變異性會變小。此外，除了風力之外，所有可能導致氣候變化的因素都可以保持不變。缺點是氣候行為模型可能與現實中發生的情況不完全一致。
David Keith及其同事於2004年首次嘗試了這種方法。當他們將模型中包含和不包含超大型風力發電場（大型到足以產生大約是世界目前總電力需求兩倍的電量）的氣候進行比較時，他們發現，除了風力發電場附近的直接氣候影響外，世界各地都發生了氣候變化。
存在約0.5°C的變暖和降溫區域，以及百分之幾的降水增加和減少。 後續論文 表明，這些變化主要是由風力渦輪機引起的風向變化造成的。模型風傾向於稍微避開風力發電場，因此在發電場下游會有來自南方的額外風的區域，這些區域往往會更溫暖，以及來自北方的額外風的區域，這些區域往往會更冷。
Vautard的研究與早期的工作一致，都發現風力發電場的氣候影響超出了發電場本身，並且是由大氣流動的變化引起的，這些變化給風力發電場周圍的不同區域帶來了變暖和降溫。
正確的比較是什麼？
那麼我們應該如何理解這些結果呢？Keith及其同事將風力渦輪機引起的氣候變化與燃燒化石燃料產生相同電量所引起的氣候變化進行了比較。但是，由於二氧化碳在大氣中持續存在數百年或數千年（除非我們以某種方式將其吸出），因此很難知道應該計算多少年的避免二氧化碳排放量。渦輪機20年的壽命？還是可以燃燒的數百年化石燃料供應量？
現在，人們對風力渦輪機對氣候的影響有了更好的瞭解，因此需要對完整的未來能源系統進行更全面的研究。我們需要問，風力發電、太陽能發電、核能發電和化石燃料發電的哪種組合，以及哪種從大氣中去除碳的措施組合，將導致最低的總體環境和社會成本。
丹尼爾·柯克-戴維多夫為一家公司（MDA Information Systems LLC）工作，該公司為包括風力發電場所有者在內的能源行業客戶提供風力發電預測。