昨年、欧州の広い地域で「風の干ばつ」と呼ばれる現象が起き、多くの場所で風速が年間平均を約15％下回った。
これを受け、気候変動に関連する「世界的な陸上風の停滞」への懸念が再燃している。
風力発電の不調に対処するには、エネルギー貯蔵の新たな戦略と、信頼できる代替手段が必要となる。
昨年、夏から秋にかけて、欧州の広い地域で「風の干ばつ」と呼ばれる現象が起きた。多くの場所で風速が年間平均を約15％下回り、さらに大幅に低下した場所もあった。英国では過去60年間で最も風の弱い時期の一つとなり、発電への影響は深刻だった。英国の風力発電所が発電量に占めた割合は、2020年9月には18％だったが、2021年9月にはわずか2％に急落した。エネルギー不足を補うため、英国は休止していた石炭火力発電所2基の再稼働を余儀なくされた。
欧州で地表付近の風が近年弱まったことで、気候変動に関連する「世界的な陸上風の停滞」への懸念が再燃した。1978年から2010年にかけて、世界的に風が弱まり、風速は10年ごとに2.3％低下したことが研究で示された。しかし2019年、研究者グループは明らかにした2010年以降、世界の平均風速は実際には時速7マイルから時速7.4マイルへ上昇していたことを。
こうした相反するデータがある一方、気候変動に関する政府間パネル（IPCC）は、今後数十年で風が弱まると予測している。同パネルによると、2100年までに年間平均風速が最大10％低下する可能性がある。
「そもそも、なぜ地球には風が吹くのでしょうか」と、英国のレディング大学で大気科学の教授を務め、風を研究するポール・ウィリアムズ氏は問いかける。「それは気温にむらがあるからです。極地は非常に寒く、熱帯は暖かい。この気温差が風を生み出しますが、その差は弱まりつつあります。北極圏は熱帯より速いペースで温暖化しています。」
最近の研究がNature誌に掲載され、北極圏は1979年以降、世界の他の地域の4倍の速さで温暖化していることが示された。これは科学者が以前考えていたよりもはるかに速く、この温暖化は予想以上に急激な風の弱まりの前兆となる可能性がある。風の停滞に寄与している可能性のある別の要因は、「地表面の粗度」の増加、つまり風の抵抗となる都市の建物の数や規模の増大だ。
気候変動研究では風が見過ごされてきた。このことは、こうした傾向をめぐる議論が続く理由の一端を説明している。この分野の歴史は浅く、データはわずか70年分しかない。対照的に、気温のデータは数千年前までさかのぼる。また、風のシステムは研究や分析が非常に難しいことで知られる。年ごとの変動幅が大きいため、長期的な傾向を捉えるのは難しく、確かな結論が出ることはまれだ。
それでも、最近の先駆的な研究では、現在と気温や二酸化炭素濃度が近かった鮮新世に、地球上のどこにどれだけの塵が堆積したかを調べることで、風の動きに光を当てた。
「鮮新世を現代の地球温暖化の類例として用いると、現代に観測されている偏西風――中緯度で西から東へ吹く卓越風――の極方向への移動は、人間活動による温暖化がさらに進むにつれて続く可能性が高いようです」と、コロンビア大学ラモント・ドハティ地球観測所の研究者で、鮮新世の塵に関する論文の共著者でもあるギーゼラ・ウィンクラー氏は述べる。彼女のモデルは、「風がより弱く、停滞する」ことを示している。
別の最近の研究では、二酸化炭素濃度の上昇に伴い、米国の風には地域差や季節差が生じるとわかった。2100年までに、米国西部の大半と東海岸では風速が低下する一方、米国中部では上昇するという。世界各地でも、地域差と季節差の双方について、同様の変動を予測する研究が複数ある。
ウィリアムズ氏によると、この不確実性は「自然に内在する根本的な信号対雑音の問題です。年ごとの変動が大きく、同時に大きな変動が起きているときに、長期的なシグナルを取り出すのは困難です。」
風の停滞も増加も、人間と人間以外の生物の双方に深刻な影響を及ぼす可能性がある。「風は植物の成長、繁殖、分布、枯死、そして最終的には植物の進化に影響する」と、植物生理学者のP.S.ノーベル氏は1981年の論文「生態学的要因としての風」に記した。
たとえば、米国西海岸のジャイアントセコイアは、太平洋を越えてゴビ砂漠から運ばれてくるリンの定期的な供給に依存している。また、地表風は、世界の気候の多くを左右する海流であるメキシコ湾流を動かす役割を担っている。地表風が弱まれば、この海流が乱れ、干ばつや寒冷化、より激しい冬の嵐につながる可能性がある。平年より強い風は木々を傷つけたり倒したりし、蒸発散の速度を高めるため、すでに乾燥している地域の農家や牧場主にとって問題となる。また、極端な風の増加は、米国西部で山火事の季節が悪化することと関連づけられている。
強い風は、汚染で息苦しい都市の空気を和らげ、よどんだ空気を新鮮な空気に入れ替える助けとなる。一方、風が弱まると、今後さらに頻繁かつ長期化すると予測される熱波の苦しさが増す。パイロットは揚力を得るため向かい風を頼りにするので、弱い風は飛行機の離陸も難しくする。ウィリアムズ氏によると、向かい風の弱まりと気温上昇の両方により、ギリシャのある空港では過去30年間でエアバス320の最大離陸重量が4トン減少した。
世界的な風の停滞が起きれば、代替エネルギーの生産に甚大な影響が及ぶ。「風が10％弱まっても、エネルギーが10％減るという意味ではありません」とウィリアムズ氏は言う。風力タービンは効率がやや低く、風から取り出せるエネルギー量には限界がある。ウィリアムズ氏によれば、風速が10％低下すると、実際には「発電量が30％落ちることになり、それは壊滅的です」。
欧州は、石炭などの化石燃料に代わる電力源として風力発電を全面的に推進している。英国では陸上および洋上の風力タービン1万1,000基超により、エネルギーの約24％を発電している。欧州連合（EU）では電力の約15％を風力で賄っている。この割合は、風力タービンの稼働が増えるにつれて上昇している。米国では、風力発電所が電力会社規模の発電量のほぼ10％を供給している。2050年までに、発電量はほぼ4倍になると予測されている。しかし風速が低下すれば、その目標の達成は難しくなる可能性がある。
ブリストル大学の博士研究員ハンナ・ブルームフィールド氏は、風と風力エネルギーを研究している。彼女は、最近まで風速の変化は変動の範囲内であり、現時点では気候変動によって引き起こされた世界的な風の停滞を示す確かな証拠はないと考えている。しかし、将来予測モデルのほうが懸念される。「研究によれば、予測を2050年以降まで延ばすと、IPCCの［風の停滞に関する］主張はずっと説得力を増してきます。」
「最近の風の干ばつは、この発電方式がいかに変動しやすいかをはっきりと思い起こさせます」と、彼女は昨年The Conversationに記した。「信頼できる将来のエネルギー網を実現するための投資先を、これだけにすることはできません。」
コロンビア大学の土木工学教授アップマヌ・ラル氏によると、風力発電の不調に対処するには、エネルギー貯蔵の新たな戦略と信頼できる代替手段が必要だ。風と日照の両方に変動があるため、代替エネルギーは「エネルギーシステムというより、水システムに近いものになりつつあります」と同氏は言う。変動する供給量を持つ水システムでは、年単位、10年単位、世紀単位で起きる降水傾向に合わせた管理が必要だ。同様に、「これもエネルギーシステムの語彙の一部になっていくでしょう」。
現在主流のバッテリー技術では、長期にわたるエネルギー不足には対応できないとラル氏は言う。今日のバッテリーは数日分のエネルギーしか蓄えられないからだ。「この文脈では、多くの人が水素や原子力について議論しています」と同氏は続ける。「太陽光や風力の余剰があるときに水素を作り、［再生可能エネルギーが］不足したときに使うことができます。」余剰の再生可能エネルギーは、貯水池へ水をくみ上げるのにも使える。その後、水を下方へ放流してタービンを通すことで発電する。
風の減少は、エネルギー市場の変動をさらに激しくする可能性もある。たとえばウクライナでの戦争や、特に寒い冬のために天然ガス価格が急騰する時期に、地域的な風の停滞が重なれば、エネルギー価格は何百万人もの人々にとって手の届かない水準まで上がりかねない。昨年の欧州での風の停滞時には、欧州の天然ガス価格が450％超上昇し、北欧地域の電気料金は前年から最大470％上昇した。
世界の一部では風の停滞が起きている一方、別の地域では、これまでになく強く、また頻繁に風が吹いているとの体験談が寄せられている。今年初め、ニューメキシコ州中部では、山火事の消防士や牧場主などが、かつてない風の事象が起きていると語った。アルバカーキ南方で長年アルファルファを栽培し、牧場を営むマーティン・バカ氏は、最近ほど頻繁に風が吹いたことはないと話した。「灌漑しても、5日後には乾いてしまう」と同氏は言う。「あの熱風はヘアドライヤーのようです。草の成長を助ける露もありません。」
残念ながら、長期的な気候変動の傾向によって引き起こされる風の停滞や増加がどこで起きるのか、科学はいまだに把握できていない。「この分野では、科学的な見解はまだ定まっていません」とウィリアムズ氏は言う。9年間にわたる風速の上昇を示した2019年の論文は、昨夏に欧州で起きた凪によって解釈が難しくなった。
「状況はまた逆の方向に傾きました」と、不確実性を受け入れるような口調でウィリアムズ氏は言う。「夏の欧州で、あれほど風が静まるはずはありません。」
