加州改用太阳能，风能为干旱，农业保留了地下水

一个研究小组以易受干旱影响的加利福尼亚为例，研究表明，增加太阳能和风能可以减少对水力发电的依赖，特别是在干旱期间。

太阳能和风电场正在全国各地兴起，以降低碳排放量，这些可再生能源还具有另一个重要作用：将更多的水留在地下。

普林斯顿大学领导的一项新的《自然通讯》研究报告首次表明，太阳能和风能不仅增强了抗旱能力，而且还有助于地下水的可持续性。

研究人员以易受干旱影响的加利福尼亚为例，研究表明，增加太阳能和风能可以减少对水力发电的依赖，尤其是在干旱期间。因此，这可以帮助使更多的地表水从水力发电转向灌溉，从而减少总体地下水抽取。

研究的主要作者何小刚说，虽然本研究的范围集中在美国，但该框架也可以在国际上应用，尤其是对于那些致力于实现联合国可持续发展目标的决策者。 。普林斯顿大学的学生。他现在是斯坦福大学的西部水博士后研究员。

新加坡国立大学土木与环境工程系新任助理教授何说：“传统上，太阳能和风能的社会价值主要集中在减轻空气污染和减少碳排放上。”“但是，如果我们从不同的角度看问题（例如水-食物-能量的联系），那么我们的论文将指出一些未被认可和未被充分认识的效应，这些效应在过去的研究中被忽略了。”

研究团队开发了一个权衡前沿的框架，以量化太阳能和风能如何有益于地下水的可持续性。权衡框架对政策特别有用，因为它们着眼于多种结果-例如应使用多少太阳能和风能以最大化经济收入，或者太阳能和风能如何确保地下水的回收。研究人员使用该框架量化了最大化水电和农业收入的最佳途径，同时避免了地下水的枯竭。

他和他的合作者以加利福尼亚为案例研究，因为它是美国最大的农业生产国。它还经历了2012年至2017年间有史以来最严重的干旱之一，这是调节无节制的地下水使用的催化剂。同时，得益于较低的价格和国家规定，太阳能和风能发电在该州开始超过水力发电。

虽然该州的农业部门在此期间仍主要依靠不可持续的地下水存储来赚取470亿美元，但这种策略在未来是站不住脚的。他说，随着加利福尼亚州预计将出现更多干旱，再加上社会经济发展导致对水的需求增加，这将给地下水存储增加更多负担。

根据研究人员的框架，太阳能和风能正在帮助并将继续这样做。结果表明，有利的是同时部署太阳能和风能，并对地下水的使用施加早期而不是后期的法规。当这两个政策协同工作时，总体收益就会增加。

他说：“我们的结果还表明，决策者在计划进一步部署太阳能和风能时需要考虑到地下水枯竭的长期前景。”“如果将来地下水蓄水层继续枯竭，那么渗透的太阳能和风能的附加值将大大降低。”

尽管如此，研究人员在将这些发现推论到较小规模的政策建议时仍应谨慎行事。他们强调跨学科的集成建模，这可以帮助解决与水，食物和能源有关的相互交织的问题。

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参考：“太阳能和风能增强抗旱能力和地下水可持续性”，作者：何小刚，冯凯瑞，李小元，Amy B. Craft，和田义秀，Peter Burek，Eric F. Wood和Justin Sheffield，2019年11月6日，自然通讯。DOI：
10.1038 / s41467-019-12810-5

在迈克尔·奥本海默（Michael Oppenheimer），阿尔伯特·G·米尔班克（Albert G. Milbank）地质科学和国际事务教授以及普林斯顿的普林斯顿环境研究所（PEI）以及伍德罗·威尔逊（Woodrow Wilson）学校主任的建议下，他在普林斯顿大学担任PEI-STEP研究生研究员。公共和国际事务能源与环境政策研究中心。威尔逊学院的经济学和国际事务讲师艾米·克拉夫特（Amy Craft）为论文中的经济分析提供了指导。

他获得了博士学位。英国南安普顿大学水文与遥感教授贾斯汀·谢菲尔德（Justin Sheffield），以及土木与环境工程教授，荣誉退休和高级研究员，他的顾问是英国南安普顿大学的水文学和遥感教授贾斯汀·谢菲尔德（Justin Sheffield）。普林斯顿大学土木与环境工程系；两位都是本研究的合著者。

论文“太阳能和风能增强了干旱的抵抗力和地下水的可持续性”，将于2019年11月6日在《自然通讯》上发表。除了He，Craft，Sheffield和Wood外，合著者还包括冯凯瑞，李晓媛，和田佳英和彼得·伯瑞克。

这项研究的一部分是在奥地利拉克森堡国际应用系统分析研究所的“青年科学家暑期计划”中进行的，并得到了美国国家会员组织的资助。该材料还基于国家海洋和大气管理局的拨款以及普林斯顿的STEP-PEI奖学金的支持而开展的工作。谢菲尔德得到了英国“全球研究与创新全球挑战研究基金”两个项目的支持（赠款：NE / P021093 / 1，赠款：ES / P011373 / 1）。