Mikil nýting á vindorku gæti haft neikvæð áhrif á veðurfar

Nýting vindorku hefur á undanförnum árin verið talin geta minnkað hættuna á hnattrænni hlýnun.

En ný greining frá MIT gæti dregið úr áhuganum á vindorku, að minnsta kosti ef hún er mjög stór í sniðum. Vísindamennirnir notuðu loftslagslíkan til að greina áhrifin af milljónum vindorkuvera sem þyrfti að setja upp á stórum svæðum lands og hafs til að framleiða vindorku í miklu magni. Þetta mikið af vindorkuverum gætu vissulega haft áhrif á loftslagið, þó kannski ekki endilega með þeirri útkomu sem óskað er eftir.

Vísindamennirnir segja að með því að nota vindorkuver til að mæta 10% af raforkuþörf jarðarinnar árið 2100 þá gæti það valdið 1°C hækkun á þeim landssvæðum þar sem vindorkuverin eru staðsett, auk minni hækkunar á tengdum svæðum. Greining þeirra bendir til öfugra áhrifa hjá vindorkuverum úti á sjó: en þar myndi hitastigið lækka um 1°C á þeim svæðum þar sem vindorkuverin eru staðsett. Einnig benda þeir á að það  að vegna þess hversu vindorkan er óstöðug þá þyrfti að vera til staðar öflugt og dýrt varaorkukerfi.

Ron Prinn, einn af vísindamönnunum, varaði við því að rannsóknin yrði notuð sem rök gegn vindorku, heldur vildi hann að hún yrði notuð til að stýra framtíðarrannsóknum sem skoða neikvæðar hliðar þess að vindorka yrði nýtt í miklu magni áður en farið er að eyða mikið af peningum í stór og mikil vindorkuver. “Við erum ekki svartsýnir vegna vindsins,” sagði hann. “Við höfum ekki algjörlega sannað þessi áhrif og myndum frekar vilja sjá fólk gera fleiri rannsóknir.”

Fyrri rannsóknir hafa spáð því að árleg orkuþörf muni aukast frá 14 terawöttum árið 2002 uppí 44 terawött árið 2100. Í greiningu sinni þá einbeittu vísindamennirnir sér að áhrifunum af því ef vindorkuver væru notuð til að framleiða 5 terawött af raforku.

Við greininguna á landi, þá líktu þeir eftir áhrifum vindorkuvera með að nota gögn um hvernig hlutir sem líkjast vindorkuverum, eins og hvernig öldulaga hæðir og tréklumpar, hefðu áhrif á grófleika yfirborðsins, eða núning sem getur haft áhrif á vindflæðið. Þegar þeir bættu þessum gögnum við líkanið, þá sáu vísindamennirnir að lofthitinn yfir vindorkusvæðunum hækkaði um það bil um 1°C, sem leggst út sem 0,15°C meðaltals hækkun á yfirborði allrar jarðarinnar.

Aftur á móti, þegar skoðuð voru vindorkuver úti á sjó þá sáu vísindamennirnir að vindorkuver kældu yfirborðið um meira en 1°C. Þeir sögðu að þessar niðurstöður væri ekki hægt að treysta á, vegna þess að í greiningu sinni þá gerðu þeir líkan af áhrifum vindorkuvera með því að setja inn yfirborðs núning í gerð stórra gervialdna. Viðurkenndu þeir að þetta væri ekki nákvæmur samanburður, sem þýðir að betri leið til að líkja eftir sjávarvindorkuverum verði að vera þróuð áður en hægt sé að kynna áreiðanlegar niðurstöður.

Næsta skref þeirra er að reyna að líkja nákvæmar eftir vindorkuverum á sjó.

[Unnið úr grein frá MIT]

Sönnunargögn um hugsanlegt mannát á nýsteinöld í Evrópu

Fornleifafræðingar sem voru að rannsaka 7000 ára gamalt svæði þar sem núna er suðvestur Þýskaland hafa fundið sönnunargögn um að meira en 500 manns hafi verið fórnarlömb mannáts.

Sönnunargögn um mannát á nýsteinöld í Evrópu eru sjaldgæf, en hundruðir líkamsleifa sem voru grafin upp á svæði nálægt þorpinu Herxheim hafa merki um mannát. Einn höfundur ritgerðarinnar, Dr. Bruno Boulestin við háskólann í Bordeaux í Frakklandi, sagði að hópur hans hefði fundið bein með álíka áverkum og þeir sem finnast á dýrabeinum sem hafa verið elduð á teini. Þeir fundu einnig skorur sem benda til að kjötið hafi verið skrapað af beinunum og bein með brotna enda, eins og það hafi verið gert til að hægt væri að skrapa merginn úr beinunum.

Dr. Boulestin sagði að meðferðin á beinunum færði sönnunargögn fyrir því að líkömum meira en 500 fórnarlamba, þar á meðal barna og fóstra, hefði verið slátrað og étin á sama hátt og dýr.

Fornleifasvæðið var fyrst grafið upp frá 1996-1999 og aftur 2005-2008. Hingað til hafa líkamsleifar um 500 manna og fullt af hundum fundist grafin í egglaga pyttum.  Pyttirnir innihéldu einnig leirmuni, sem bendir til að líkamsleifarnar hafi safnast saman á aðeins nokkrum áratugum. Líkamsleifarnar eru dagsettar frá því snemma á nýsteinöld, þegar búskapur hafði dreift sér um Evrópu.

Tveir þýskir vísindamenn, Miriam Haidle og Jorg Orschiedt, sem höfðu áður rannsakað bein af svæðinu telja að kenning Boulesins um mannát sé röng og leggja til að fjarlæging á holdinu hafi verið partur af greftrunarferlinu.

Hópur Boulestin hélt einnig að svæðið væri grafreitur, en þau urðu fullviss um að fólkið hafði verið étið eftir að nákvæm rannsókn á 217 beinum frá að minnsta kosti 10 manns, þar á meðal 2 ófæddum börnum, gaf til kynna bitför og skurði sem eiga frekar við mannát.

Samkvæmt Haidle og Orschiedt þá hefði fólk sem hefði verið grafið haft álíka för og nánast ómögulegt væri að sanna mannát.

Herxheim og önnur þorp voru yfirgefin á um það bil sama tíma og fólkið dó, fyrir um það bil 7000 árum, sem gæti bent til að það hafi verið einhver samfélagskrísa á þessum tíma. Uppgröfturinn er enn í gangi og Dr. Boulestin og hópur hans telja að svæðið innihaldi leifar mun fleira fólks.

Ritgerðin er gefin út í desember útgáfu Antiquity.

[Heimild: PhysOrg]

Heiti reiturinn á Hawaii hefur djúpar rætur

Hawaii hefur lengi verið jarðfræðingum ráðgáta. Flekakenningin útskýrir tilvist eldfjalla á þeim stöðum þar sem flekarnir mætast eða færast í sundur, eldfjöll á miðjum fleka eins og á Hawaii hafa ekki passað eins vel inní kenningar. Klassísk útskýring, sem var sett fram fyrir næstum 40 árum síðan, hefur verið sú að eldfjöllin fái kviku vegna uppstreymis heits bergs, sem kallast möttulstrókar og eru upprunnir djúpt úr möttlinum. Sönnunargögn fyrir þessari djúpu uppbyggingu hafa hins vegar verið óljós.

Núna hafa fyrstu háupplausnar myndirnar af möttulstróknum verið gerðar með hjálp nets skjálftamæla sem voru settir á sjávarbotninn. Sýna myndirnar möttulstrók sem nær að minnsta kosti niður á 1500 km dýpi.

„Ein af ástæðunum fyrir þeim langa tíma sem það hefur tekið að gera þessar myndir er vegna þess að flestir heitu reitanna eru staðsettir í miðju hafinu, þar sem það hefur verið erfitt að setja skjálftamæla,” sagði meðhöfundur rannsóknarinnar, Sean Solomon. „Svæðið á Hawaii er einnig langt frá flestum jarðskjálftasvæðum sem eru uppspretta skjálftabylgna sem eru notaðar til að búa myndirnar til, Hawaii hefur verið staðalmyndin fyrir heita reiti, samt sem áður hefur djúpbygging Hawaii ekki verið vel útskýrð. Fyrir þessa rannsókn þá gátum við nýtt okkur nýja kynslóð af langlífum breiðbands skjálfta mælum sem hægt var að hafa á sjávarbotninum heilt ár í einu.“

Erik Hauri, leiddi jarðefnafræði hluta rannsóknarinnar. „Okkur hafði grunað frá jarðefnafræðilegu sjónarhorni að miðpunktur stróksins myndi vera fyrir neðan aðaleyjuna, það virðist vera um það bil hvar heiti reiturinn er staðsettur,“ sagði hann. „Við spáðum einnig fyrir að breidd hans myndi vera sambærileg við stærð eyjunnar og það reyndist líka vera rétt. En þessar spár voru aðeins fræðilegar. Núna í fyrsta skiptið, getum við séð strókspípuna.“

Eins og flestir vita er Ísland einnig staðsett á heitum reit, þó er það ólíkt Hawaii að því leiti að vera einnig á flekamótum Norður-Ameríku og Evrasíu flekanna. Hawaii er aftur á móti á miðjum fleka sem er á hreyfingu og þ.a.l. myndast alltaf nýjar eyjar þegar flekinn færist til ofan á heita reitnum.

[Heimild: Carnegie Institution]

Hitinn á suðurskautslandinu hefur verið mun meiri

Ný rannsókn á fortíðar loftslagi suðurskautslandsins sýnir að hitastig á heitu tímabilunum milli ísalda gæti hafa verið meira en áður var haldið. Síðasta greining á ískjörnum bendir til að hitastigið hafi verið 6°C hærra en það er í dag.

Uppgötvunin sem var birt í þessari viku í Nature gæti hjálpað okkur að skilja hraðar breytingar á loftslagi Suðurskautslandsins.

Fyrri greiningar á ískjörnum hafa sýnt að loftslagið byggist upp af ísöldum og heitari tímabilum inná milli, á u.þ.b. 100.000 ára fresti. Þessi nýja rannsókn sýnir hitastigs toppa innan sumra þessara heitu tímabila seinustu 340.000 árin. Þetta bendir til að hitastig á suðurskautinu sé mjög viðkvæmt fyrir gróðurhúsalofttegundum af sama magni og er til staðar í dag.

Aðalhöfundurinn Louse Sime hjá breska suðurskauts rannsóknarhópnum sagði,

“Við bjuggumst ekki við að sjá svona hátt hitastig og við vitum ekki ennþá í smáatriðum hvað olli því. En þetta bendir til að loftslagið á Suðurskautslandinu gæti hafa tekið miklum breytingum í fortíðinni þegar magn koltvísýring var hvað hæðst.”

Í seinasta heita tímabili, fyrir um það bil 125.000 árum, þá var sjórinn um 5 metrum hærri en hann er í dag.

Ískjarnavísindamaðurinn Eric Wolff sagði.

“Ef við getum ákvarðað hversu mikið hlýrra var á Suðurskautslandinu og Grænlandi á þessum tíma, þá getum við prófað spár um hvernig bráðnun á stórum jöklum gæti aukið hæð sjávar.”

[Heimild: British Antarctic Survey]

Aukin orka úr saltvatni

Orkan sem er framleidd á stöðum þar sem ferskvatn mætir saltvatni er þekkt sem blá orka. Þetta er frekar ný en lofandi endurnýjanleg orka. Piotr Długołęcki við háskólann í Twente hefur endurbætt aðferðina sem er mest notuð til að framleiða bláa orku í Hollandi. Þessi aðferð framleiðir þrefalt til fjórfalt meiri orku en fyrri aðferðir.

Blá orka er lofandi uppspretta endurnýjanlegrar orku. Hún er framleidd á stöðum þar sem ferskvatn mætir saltvatni, til dæmis þar sem ár renna í sjóinn. Orkan er framleidd með muninum á saltmagni ferksvatnsins og saltvatnsins.

Þegar salt er leyst upp í vatni, þá skiptist það í hlaðnar eindir (jónir). Helmingur þessara jóna er jákvætt hlaðinn meðan hinn helmingurinn er neikvætt hlaðinn. Saltvatn inniheldur þess vegna mun fleiri hlaðnar eindir en ferskvatn og það er hægt að nota mismuninn til að framleiða rafmagn. Ein aðferðin inniheldur notkun sérstakra himna, sem velja annaðhvort jákvætt hlaðnar eða neikvætt hlaðnar eindir til að fara í gegn. Þetta leiðir af sér hleðslumun yfir himnuna sem er hægt að breyta í rafmagn.

Hægt er að setja allt að 5000 himnur – hver þeirra með svæði uppá nokkra fermetra – upp í línulegri röðun. Piotr Długołęcki reyndi að hámarka orkuframlegðina með því að einblína á flutning jónanna. Endurbætur hans hafa að minnsta kosti þrefaldað, ef ekki fjórfaldað orkuframlegðina.

Skugga áhrifin
Ferskvatn og saltvatn flæða í gegnum svæðið milli himnanna. Við snertiflötinn milli saltvatnsins og himnunnar, þá fara hlaðnar eindir (jónir) úr vatninu og inní himnuna. Þær eru síðan fluttar í gegnum himnuna í ferskvatnshliðina. Þetta á sér stað í því sem þekkist sem flæðismarka lagið (e.diffusion boundary layer). Til að hámarka orkuframlegð, þá er nauðsynlegt að vatnið sé vel blandað og að það flæði vel í gegnum himnunar. Til að mynda ólgu í flæðismarka laginu þá eru möskvalíkír rýmar (e. spacer) settir í rýmið milli tveggja aðliggjandi himnanna. Einn gallinn við rýmanna sem eru í notkun í dag er að þeir geta ekki flutt hlaðnar eindir.

Þannig að sá hluti himnunnar sem er þakin rýmum getur ekki framleitt orku, sem leiðir til lægri orkuframlegðar. Vegna þessar skugga áhrifa þá er yfirborðssvæði himnunnar sem nýtist við orkuframleiðslu minna en heildaryfirborð himnanna.

Piotr Długołęcki rannsakaði leiðir til að lágmarka þessi áhrif og framleiða eins mikið af orku og hægt er með blöndun saltvatns og ferskvatns. Hann þróaði leiðandi rýma og tvöfaldi þannig orkuframlegð í einni lotu. Hann tvöfaldaði síðan aftur orkuframlegðina með því að endurbæta blöndun og flæði vatns meðfram himnunum.

Doktorsvörn Piotr Długołęcki átti sér stað þann 18. nóvember.

[Heimild: háskólinn í Twente]

Forn tré að vaxa hraðar vegna loftslagsbreytinga

Hækkandi hitastig er að gera það að verkum að sum af elstu trjám jarðarinnar eru að vaxa hraðar. En skiptar skoðanir eru milli vísindamanna hvort þetta sé gott fyrir umhverfið, þar sem þetta gæti einfaldlega gert það að verkum að trén deyja fyrr.

Fyrri rannsóknir bentu til að ‘Great Basin bristlecone’ grenitré sem eru staðsett í fjöllum vestur Bandaríkjanna séu að vaxa hraðar. En ástæðan fyrir hraðari vexti – og hvort hann væri óeðlilegur eða ekki – voru óljósar.

Ný greining á trjáhringjum bendir til að vaxtakippurinn eigi sér enga hliðstæðu: þessi grenitré hafa vaxið hraðar á seinustu 50 árum en seinustu 3700 árin.

“Þessi vel hannaða rannsókn bendir til að loftslagsbreytingar séu ástæðan fyrir vaxtarkippnum,” segir Greg Wileg, sem rannsakar gömul lofstlög með trjáhringjum við Wooster háskólann í Ohio.

Vöxtur á gamalsaldri

Matthew Salzer við rannsóknarstofuna fyrir trjáhringa rannsóknir við háskólann í Arizona í Tucson og samstarfsfélagar tóku kjarna úr fornum trjám á 3 stöðum í Hvítufjöllum í austur Kaliforníu og rúbínfjöllum í Nevada.

Þau mældu síðan breidd 420.000 hringja og merktu aldur þeirra. Síðan bar hópurinn saman leitni í trjáhringjunum við líkön og endurgerða leitni í staðbundnu hitastigi.

Trjáhringir hafa seinustu hálfa öldina verið 58 mm breiðir að meðaltali miðað við 38 mm breidd 4750 árin á undan.

Það sem meira er, vaxtakippurinn virðist vera að aukast: milli áranna 2001 og 2005, þá var breidd trjáhringjanna næstum tvöfalt meiri en fyrir árið 1951, segir Salzer, með meðalbreidd uppá 68 mm.

Breytingin á trjáhringjum er mjög fylgin hitastigi, niðurstöður rannsóknarinnar eru þær að nýleg hitastigshækkun í vestur-bandaríkjunum sé besta skýringin fyrir óhliðstæðum vaxtarkippi seinustu aldar.

Mannleg áhrif

“Þetta er viðvörunarsaga,” segir Michael Mann, sem notar trjáhringi til að fá innsýn inní loftslag fortíðarinnar við ríkisháskólann í Pennsylvaníu. “Aðein mannlegu áhrifin af aukningu gróðurhúsalofttegunda geta útskýrt þessa hækkun hitastigs.”

Christof Bigler í umhverfisvísindadeildinni í tæknistofnunina í Zurich er samþykkur því að vaxtakippur gæti verið varúðarmerki. Hann segir að ef forn tré vaxa hraðar þá gætu þau einfaldlega bara dáið yngri.

En ekki allir halda að vaxtakippurinn sé slæmur. “Í því tilliti að lækka hlutfall koltvísýrings í andrúmsloftinu, þá er það góðs viti að þessi gömlu tré eru að vakna til lífsins aftur,” segir Jinbao Li við trjáhringja rannsóknarstofuna í Columbia háskólanum.

Það er einnig mögulegt að vaxtakippurinn sé að einhverju leyti vegna aukins koltvísýrings, sem gæti virkað sem ‘áburður’ á skógana, segir Iain Robertson við Swansea háskólann í Wales. “Hitastig skýrir aðeins um fjórðung af breytileikanum á breidd trjáhringja, þannig að áburðarhlutverk koltvísýrings gæti einnig verið minniháttar.”

[Heimild: New Scientist]