前瞻能源「海洋能」潛力大!研究:海溫上升帶動風浪增強

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波浪能是風能在海洋表面上轉化為動能的結果。 圖/freepik
波浪能是風能在海洋表面上轉化為動能的結果。 圖/freepik

國科會6日表示,透過美國太空總署(NASA)、大氣暨海洋總署(NOAA)以及歐洲太空總署(ESA)等研究機構的監測資料顯示,2023年全球平均氣溫為有紀錄以來最熱的一年。全球平均海表面溫度也創歷史新高,與工業化前平均海溫相比,上升幅度首次超過1°C。持續升高的海溫,不但會使得海洋因為熱膨脹而加速海平面上升,也會增強海面上的熱對流,導致海風更為強勁,進一步引發更高的風浪,並產生更大的波浪能(Wave power)。

在國科會工程處及自然處計畫支持下,國家災害防救科技中心分析過去70年(1951-2020)全球海水表面溫度、近海面海風風速、波高等歷史大數據後發現,上述三項重要的海洋物理量均呈現明顯持續上升趨勢。海風與海水表面溫度、海風風速與波高在統計上存在顯著的因果性及關聯性,該研究成果於2024年2月刊載國際期刊《應用能源》(Applied Energy)。

國科會表示,波浪能是風能在海洋表面上轉化為動能的結果,而風能的強弱與氣候、季節和地區的海溫有關,海洋表面溫度高有助於增強海風,進而形成更大的海洋波浪。國家災害防救科技中心團隊解析過往70年的海洋大數據發現,海表溫和波浪能之間存在著因果關係,當全球海表面溫度超過70年平均值 1°C時,全球平均海風風速將增加0.8 m/s,海風增強使得波高提高0.5 m,間接使全球平均波浪能上升32.8 kW/m。

國科會指出,這項研究成果顯示,以全球範圍而言,位於南緯30°至南緯60°之間的海域,占全球波浪能的52.3%,為全球波浪能總量主要分布地區。若以各大洋個別來分析,南太平洋海域,占全球波浪能的28.3%,其次是南大西洋的23.3%、印度洋15.1%、北大西洋和北太平洋地區,分別占約9.6%和9.3%。

研究進一步指出,以全球尺度而言,海水表面溫度與海風風速之間的相關性存在一年的時間延遲,當全球平均海表溫升高約一年後,全球平均海風才有顯著且普遍的增強。然而海風風速與波高、波浪能之間,則沒有發現明顯的時間延遲,亦即,當海風增強時,幾乎可同時驅動較高的波浪,並產生更大的波浪能。

為因應氣候變遷,國發會於2022年3月正式公布「臺灣2050淨零排放路徑及策略總說明」提供至2050年淨零之軌跡與行動路徑,以促進關鍵領域之技術、研究與創新,引導產業綠色轉型,帶動新一波經濟成長。其中「前瞻能源」這項關鍵戰略,被視為太陽能與風能以外重要前瞻再生能源技術,風能和太陽能在發電上受限於時空的特定因素,而前瞻能源當中的海洋能的持續穩定性能在一定程度上彌補風能和太陽能的間歇性。本研究使用70年的大數據探討海洋能的潛能,可以提供開發新能源的參考。


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