编者注：以下文章经许可转载自对话，这是一个报道最新研究的在线出版物。
风力涡轮机从大气中获取能量并将其转化为电力：因此我们知道它们必然会对大气的流动产生一定的影响。随着工业级涡轮机以惊人的速度建造，科学家们一直在努力评估其对当地和全球层面究竟产生什么影响。
一项使用精细分辨率模型（侧重于欧洲）的新研究表明，到2020年将目前风力发电能力翻倍的影响程度为降雨量变化百分之几，温度变化零点几度。 Vautard及其同事的研究 表明，这些影响包括降雨增多和减少、以及变暖和降温的混合，具体取决于您在欧洲的哪个地方。但本文遗留的一个关键政策问题是：这些变化应该与什么进行比较？
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衡量影响
估计风力涡轮机对气候的影响主要有两种方法。一种是比较一个地区在安装风力发电场之前和之后的实际气候。这种方法受到观测数据可用性的限制——现代风力发电场是一个相对较新的现象，因此没有太多数据可以将安装风力发电场后的气候与安装前的年份进行比较。排除我们观察到的气候变化的其他原因也是一个挑战。
使用这种观测方法，研究人员发现德克萨斯州一个大型风力发电场附近的气候受到了涡轮机存在的影响。通过卫星测量的地面温度，他们发现在发电场正下方的区域夜间温度升高了0.5°C。这种变暖效应是局部的且较小——夜间变暖没有扩展到发电场的直接邻近区域之外。
但并非很多人都住在风力涡轮机附近。为了观察远离风力发电场的较小影响，另一种方法是用计算机模型模拟地球的气候。使用气候历史数据，对大气、陆地和海洋中的运动、热力学、化学和辐射进行预测。模拟运行多年，分别包括安装和未安装风力发电场的情况。
这种方法的优点是能够检测到非常小的气候变化信号，因为模型可以长时间运行，并且随着您对越来越多的年份进行平均，自然变异性会变小。此外，除了风力之外，所有可能导致气候变化的因素都可以保持不变。缺点是气候行为模型可能与现实中发生的情况不完全一致。
David Keith及其同事于2004年首次尝试了这种方法。当他们将模型中包含和不包含超大型风力发电场（大型到足以产生大约是世界目前总电力需求两倍的电量）的气候进行比较时，他们发现，除了风力发电场附近的直接气候影响外，世界各地都发生了气候变化。
存在约0.5°C的变暖和降温区域，以及百分之几的降水增加和减少。 后续论文 表明，这些变化主要是由风力涡轮机引起的风向变化造成的。模型风倾向于稍微避开风力发电场，因此在发电场下游会有来自南方的额外风的区域，这些区域往往会更温暖，以及来自北方的额外风的区域，这些区域往往会更冷。
Vautard的研究与早期的工作一致，都发现风力发电场的气候影响超出了发电场本身，并且是由大气流动的变化引起的，这些变化给风力发电场周围的不同区域带来了变暖和降温。
正确的比较是什么？
那么我们应该如何理解这些结果呢？Keith及其同事将风力涡轮机引起的气候变化与燃烧化石燃料产生相同电量所引起的气候变化进行了比较。但是，由于二氧化碳在大气中持续存在数百年或数千年（除非我们以某种方式将其吸出），因此很难知道应该计算多少年的避免二氧化碳排放量。涡轮机20年的寿命？还是可以燃烧的数百年化石燃料供应量？
现在，人们对风力涡轮机对气候的影响有了更好的了解，因此需要对完整的未来能源系统进行更全面的研究。我们需要问，风力发电、太阳能发电、核能发电和化石燃料发电的哪种组合，以及哪种从大气中去除碳的措施组合，将导致最低的总体环境和社会成本。
丹尼尔·柯克-戴维多夫为一家公司（MDA Information Systems LLC）工作，该公司为包括风力发电场所有者在内的能源行业客户提供风力发电预测。