In einer Region in Texas, in der sich vier der größten Windparks der Welt befinden, kam es über einen Zeitraum von neun Jahren zu einem Anstieg der Landoberflächentemperatur, den Forscher mit lokalen meteorologischen Auswirkungen der Turbinen in Verbindung brachten.
Die Landoberflächentemperatur rund um die Windparks in West-Zentral-Texas erwärmte sich während des Untersuchungszeitraums um 0,72 Grad Celsius pro Jahrzehnt im Vergleich zu nahegelegenen Regionen ohne Windparks, ein Effekt, der höchstwahrscheinlich durch die Turbulenzen im Nachlauf der Turbinen verursacht wird, die wie Ventilatoren wirken Nachts wärmere Luft aus größeren Höhen herunter, sagte Hauptautor Liming Zhou von der University of Albany der State University of New York.
Die Ergebnisse wurden in der Ausgabe von Nature Climate Change vom 29. April veröffentlicht. Zhou und Kollegen untersuchten Landoberflächentemperaturdaten aus den Jahren 2003 bis 2011 mit den MODIS-Instrumenten (Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer) der NASA-Satelliten Aqua und Terra.
Die Landoberflächentemperatur misst die Temperatur der Erdoberfläche selbst, im Gegensatz zu den Lufttemperaturwerten, die in täglichen Wetterberichten verwendet werden. In einer weiten Landschaft hängt die Temperatur der Landoberfläche stark von der Art der Landbedeckung und der Beschaffenheit der Oberfläche ab. An bestimmten Orten schwankt die Temperatur der Landoberfläche stark von Tag zu Nacht, während die Lufttemperatur in einem kleineren Bereich schwankt.
Die von MODIS beobachtete Erwärmung erfolgte überwiegend nachts. In der untersuchten Region Texas kühlt die Landoberflächentemperatur nach Sonnenuntergang typischerweise schneller ab als die Lufttemperatur. Da sich die Windkraftanlagen jedoch weiter drehten, brachte die Bewegung wärmere Luft an die Oberfläche und erzeugte so einen Erwärmungseffekt im Vergleich zu Regionen ohne Windparks. Die Forscher erwarteten tagsüber das Gegenteil – einen leichten Abkühlungseffekt –, doch die Daten zeigten stattdessen eine leichte Erwärmung oder einen vernachlässigbaren Effekt tagsüber.
Die Erwärmungsschätzung gelte speziell für diese spezielle Region und bedecke eine Zeit, in der Windparks schnell expandierten, sagte Zhou. Die Schätzung sollte nicht direkt auf andere Regionen und Landschaften anwendbar sein und auch nicht über einen längeren Zeitraum extrapoliert werden, da die Erwärmung wahrscheinlich eher ein Plateau erreichen als weiter zunehmen würde, wenn keine neuen Windkraftanlagen hinzukommen. Die Erwärmung wird auch als lokaler Effekt angesehen und nicht als einer, der zu einem größeren globalen Trend beitragen würde.
„Dies ist ein erster Schritt bei der Erforschung des Potenzials von Satellitendaten zur Quantifizierung der möglichen Auswirkungen großer Windparks auf Wetter und Klima“, sagte Chris Thorncroft, Mitautor der Studie und Vorsitzender der Abteilung für Atmosphären- und Umweltwissenschaften an der University at Albany , State University of New York. „Wir weiten diesen Ansatz nun auf andere Windparks und Gebäudemodelle aus, um die physikalischen Prozesse und Mechanismen zu verstehen, die die Wechselwirkungen von Windkraftanlagen und der atmosphärischen Grenzschicht nahe der Oberfläche antreiben.“
Die US-amerikanische Windindustrie hat bis Ende 2011 eine Kapazität von insgesamt 46.919 Megawatt installiert – das entspricht mehr als 20 Prozent der weltweit installierten Windenergie und etwa 2,9 Prozent der gesamten US-Stromerzeugung – und hat mehr als 35 Prozent aller neuen Anlagen hinzugefügt Nach Angaben der American Wind Energy Association und des Energieministeriums ist in den letzten vier Jahren die Erzeugungskapazität in den USA gestiegen. Diese zusätzliche Kapazität in diesem Zeitraum übersteigt die von Erdgas und übersteigt die von Kernkraft und Kohle zusammen.
„Windkraft wird ein Teil der Lösung für die Probleme Klimawandel, Luftverschmutzung und Energiesicherheit sein“, sagte Somnath Baidya Roy von der University of Illinois, Urbana-Champaign, einer der Mitautoren der Studie. „Das Verständnis der Auswirkungen von Windparks ist entscheidend für die Entwicklung effizienter Anpassungs- und Managementstrategien, um die langfristige Nachhaltigkeit der Windenergie sicherzustellen.“
Zu den weiteren Autoren dieser Forschung, die von der University of Albany, der State University of New York und der National Science Foundation finanziert wurde, gehören Yuhong Tian vom IMSG bei NOAA/NESDIS/STAR und Lance F. Bosart von der University of Albany, State University aus New York und Yuanlong Hu von Terra-Gen Power LLC, San Diego, Kalifornien.