Forskare från CIRES och RASEI föreslår att vindresurserna under nästa århundrade kan minska i många regioner på norra halvklotet – och kan öka kraftigt i flera hotspot-regioner söderut. Den första studien i sitt slag som förutsäger hur global vindkraft kan förändras med klimatförändringarna dyker upp idag i Naturgeovetenskap (länkad).

"Det har gjorts en hel del forskning som tittar på den potentiella klimatpåverkan av energiproduktionsomvandlingar - som att flytta bort från fossila bränslen till förnybara energikällor, " sa huvudförfattaren Kris Karnauskas, CIRES Fellow och biträdande professor i atmosfäriska och oceaniska vetenskaper (ATOC) vid CU Boulder. "Men inte lika mycket fokuserar på klimatförändringarnas inverkan på energiproduktion av väderberoende förnybara energikällor, som vindenergi."

Vindkraft driver idag bara cirka 3,7 procent av den globala energiförbrukningen, men den globala vindkraftskapaciteten ökar snabbt – cirka 20 procent per år. Karnauskas och kollegor Julie Lundquist och Lei Zhang, även i ATOC, ville bättre förstå sannolika förändringar i produktionen, så de vände sig till en internationell uppsättning klimatmodeller för att bedöma förändringar i vindenergiresurser över hela världen. Teamet använde sedan en "effektkurva" från vindenergiindustrin för att konvertera förutsägelser om globala vindar, densitet och temperatur till en uppskattning av vindenergiproduktionspotentialen.

Även om inte alla klimatmodeller var överens om vad framtiden kommer att ge, betydande förändringar kan vara på gång, särskilt en framträdande asymmetri i vindkraftspotential över hela världen. Om koldioxidutsläppen fortsätter på höga nivåer, vindkraftsresurser kan minska på norra halvklotets medelbreddgrader, och öka på södra halvklotet och tropikerna till 2100.

Underligt, teamet fann också att om utsläppsnivåerna mildras, sjunka lägre under kommande decennier, de ser bara en minskning av vindkraften i norr — det kan inte motverkas med en ökning av kraften i söder.

Beslutsfattare inom förnybar energi planerar och installerar vanligtvis vindkraftsparker i områden med konsekvent starka vindar idag. Till exempel, prärierna i den amerikanska mellanvästern – ihållande blåsigt idag och under de senaste decennierna – är översållade med tiotusentals turbiner. Medan den nya bedömningen finner att vindkraftproduktionen i dessa regioner under de kommande tjugo åren kommer att likna den i dag, den skulle kunna sjunka avsevärt i slutet av århundradet.

Däremot potentiell vindenergiproduktion i nordöstra Australien kan se dramatiska ökningar.

Det fanns olika orsaker till den nordliga nedgången och den sydliga ökningen av vindkraftspotentialen i scenariot med höga utsläpp, Karnauskas och hans medförfattare hittade i sina modelleringsresultat. På norra halvklotet, varmare temperaturer på nordpolen försvagar temperaturskillnaden mellan denna kalla region och den varma ekvatorn. En mindre temperaturgradient innebär långsammare vindar på de norra mellanbreddgraderna.

"Dessa minskningar i Nordamerika sker främst under vintersäsongen, när dessa temperaturgradienter borde vara starka och driva starka vindar, sa docent Lundquist, som också är RASEI Fellow. Förutom Nordamerika, teamet identifierade möjliga vindkraftsminskningar i Japan, Mongoliet och Medelhavet. Detta kan vara dåliga nyheter för japanerna, som snabbt accelererar sin vindkraftsutveckling.

På södra halvklotet, där det finns mer hav än land, en annan sorts gradient ökar:land värms upp snabbare än omgivningen, mycket större hav. Den intensifierade lutning ökar vindarna. Hotspots för troliga vindkraftsökningar inkluderar:Brasilien, Västafrika, Sydafrika och Australien.

"Europa är ett stort frågetecken, ", tillade Karnauskas. "Vi har ingen aning om vad vi kommer att se där. Det är nästan läskigt, med tanke på att Europa redan producerar mycket vindenergi." Trenden i denna region (och i andra, som sydöstra USA) är alldeles för osäkert:vissa modeller förutspår vindkraftsökning, och andra, en minskning.

I en värmande värld, Att utnyttja mer vindkraft under de kommande decennierna kan vara avgörande för länder som försöker uppfylla de utsläppsminskningsstandarder som fastställts i klimatavtalet från Paris. Teamets resultat kan hjälpa beslutsfattare över hela världen att avgöra var de ska investera denna teknik.

"Klimatmodellerna är för osäkra på vad som kommer att hända i högproduktiva vindenergiregioner, som Europa, centrala USA, och Inre Mongoliet, ", sa Lundquist. "Vi måste använda olika verktyg för att försöka förutsäga framtiden – den här globala studien ger oss en färdplan för var vi ska fokusera härnäst med verktyg med högre upplösning."