כותרת: מחסור במים תוצרת בית: כיצד נסיגת ייצור הפחם והאנרגיה הגרעינית, התעשייה הכבדה ותקנות סביבתיות שינו את הלחות האטמוספרית

מבוא:

בעשורים האחרונים, האיזון ההידרולוגי השתנה באופן ניכר באזורים ממוזגים רבים באירופה, במיוחד בגרמניה ובמרכז אירופה. בעוד שהתחממות כדור הארץ, דפוסי זרימת האוויר העולמיים ושינויים בחלוקת המשקעים נחשבים באופן נרחב לגורמים העיקריים לעלייה ביובש, היבט שלעתים קרובות מתעלמים ממנו הופך רלוונטי יותר ויותר: הירידה התוצרת בית במקורות אדי מים טכניים עקב שינויים מבניים בייצור אנרגיה ובייצור תעשייתי. מאמר זה שופך אור על השערה שכמעט ולא זכתה לתשומת לב רבה, והולכת וצוברת רלוונטיות במחקר: ייתכן שנסיגתן של תחנות כוח ראשוניות כמו פחם ואנרגיה גרעינית, כמו גם הסגירה הנרחבת של התעשייה הכבדה, הובילו לירידה באדי המים שנפלטו על ידי אדם - ובכך תרמו להגברת הבצורת האזורית.

תחנות כוח תרמיות - במיוחד תחנות כוח פחם וגרעיניות - דורשות כמויות אדירות של מים לקירור, אשר לאחר מכן משתחררות לאטמוספירה בצורת קיטור דרך מגדלי קירור. אדי המים ששוחררו באופן מלאכותי היוו מקור רציף של לחות אטמוספרי במשך עשרות שנים. באזורים תעשייתיים, אינספור מגדלי קירור, מערכות מאייד ושרשראות תהליכים חמים הביאו לאדי מים, תוצר לוואי של פעילות תעשייתית, המשפיעים על המיקרו-אקלים האזורי. למרות שתהליכים אלה יצרו עומסים סביבתיים ארוכי טווח, הם יצרו בו זמנית לחות מקומית של הטרופוספירה התחתונה באמצעות אפקטים של אידוי, אשר שימשו כחיץ מפני בצורת בתקופות של משקעים נמוכים.

הנסיגה המלאה או החלקית של מקורות לחות טכניים אלה כחלק מדה-קרבוניזציה, הפסקת האנרגיה הגרעינית והעתקת תעשיות עתירות אנרגיה לחו"ל מותירות פער ניכר במחזור המים האטמוספרי. בנוסף, ישנן תקנות סביבתיות מחמירות יותר המגבילות את החזרת מי הקירור לנהרות או ממזערות אידוי באמצעות טכנולוגיות חדשות (למשל, מערכות קירור סגורות). עולה השאלה: האם הפעלנו בשוגג ייבוש אטמוספרי באמצעות צעדים אקולוגיים בעלי כוונות טובות?

מטרת מאמר זה היא להאיר את הקשר הזה שהוזנח בעבר מנקודות מבט שונות, ובהתבסס על שישה מוקדים נושאיים, לנתח באופן ביקורתי את תפקידם של כניסות אדי מים טכניים במאזן המים האזורי. אין בכך כדי להטיל ספק בעובדה ששינויי האקלים הם גורם עולמי לשינוי - במקביל, יש לחקור התערבויות טכניות מקומיות באטמוספירה כמגבירות אפשריות של תופעות בצורת אזוריות.

מבנה:

1. תחנות כוח תרמיות כמקורות מלאכותיים ללחות אטמוספרית: תפקיד לא מוערך במחזור המים המקומי

2. הפסקת השימוש בהדרגה בפחם ובאנרגיה גרעינית: הפחתת ענני קיטור מעל תחנות כוח והשלכותיהם האקלימיות

3. דה-תעשייה של התעשייה הכבדה: אובדן אזורי אידוי תעשייתיים וכניסות לחות טכניות

4. תקנות סביבתיות מחמירות ומערכות קירור סגורות: הפחתת תהליכי מים באידוי בשם הגנת המים

5. תצפיות מטאורולוגיות בתקופה הפוסט-תעשייתית תחומים: מתאמים בין סגירת תחנות כוח לבצורת מקומית

6. פרספקטיבות חדשות לניהול מים ואקלים אינטגרטיבי: האם יש לכלול מקורות לחות טכניים בתכנון?

1. תחנות כוח תרמיות כמקורות מלאכותיים ללחות אטמוספרית: תפקיד לא מוערך במחזור המים המקומי

תחנות כוח תרמיות, במיוחד תחנות כוח פחמיות ותחנות כוח גרעיניות, עושות שימוש נרחב במים לקירור מתקניהן. מים אלה נלקחים בדרך כלל מנהרות או אגמים סמוכים, עוברים תהליך של ספיגת חום, ולבסוף משתחררים חזרה לסביבה כמים מחוממים או בצורת קיטור - ישירות לנתיבי המים או לאטמוספרה דרך מגדלי קירור ענקיים. תהליכים אלה היוהדבר הוביל להיווצרות ערפל מקומי, היווצרות עננים ועלייה בלחות באזור שמסביב במשך עשרות שנים.

כמות המים המשתחררת היא עצומה. תחנת כוח גרעינית בגודל בינוני, למשל, יכולה לפלוט כמה מיליוני ליטרים של מים לאטמוספרה מדי יום, שחלקם מתאדים וכך משפיעים ישירות על לחות האטמוספרה. תחנות כוח פחמיות עם מערכות קירור פתוחות או מגדלי קירור רטובים גם משחררות ללא הרף מים מתאדים לאוויר הסביבה. במשך עשרות שנים, הדבר הביא למחזור מים מקומי משופר מבחינה אנתרופוגנית, שלמרות שהייתה לו השפעה עולמית קטנה בלבד, בהחלט היה מורגש ברמה האזורית.

באזורים עם תשתית תחנות כוח צפופה - באזורים כמו הריין או אזור הרוהר, כניסות אדי המים הללו תרמו למיקרו אקלים המאופיין בלחות גבוהה יותר, היווצרות ערפל מוגברת ועלייה קלה במשקעים מקומיים. השפעה זו כמעט ולא כומתה או נלקחה בחשבון במודלים אקלימיים, מכיוון שלעתים קרובות נחשבה "חסרת משמעות" בהשוואה לגורמי אקלים עולמיים. עם זאת, ההשלכות ההידרולוגיות המקומיות של מערכות אלו היו אמיתיות - וכעת נעלמות בהדרגה.

2. הפסקת השימוש בפחם ובאנרגיה גרעינית: צמצום ענני הקיטור מעל תחנות כוח והשלכותיהם האקלימיות

עם פירוקן הפוליטי של תחנות כוח פחמיות וגרעיניות - במיוחד במדינות דוברות גרמנית, לא רק שמקורות פליטה של ​​CO₂ ושאריות רדיואקטיביות נעלמים, אלא גם מקורות אנתרופוגניים מתמשכים של אדי מים. הפסקת השימוש הגרעיני בגרמניה עד 2023 והפסקת השימוש הפחמי המתוכננת עד 2038 לכל המאוחר יובילו להיעלמותן של מאות מגדלי קירור, מאיידים ומערכות לולאה פתוחה שהיו חלק ממחזור מים אזורי יציב במשך עשרות שנים.

תחנות כוח אלו ייצרו לא רק חשמל אלא גם חום בצורת ענני קיטור, שהיו גלויים במיוחד כנוצות לבנות מעל מגדלי הקירור בחודשים הקרים. עננים מלאכותיים אלה נוצרו מעיבוי אדי מים, אשר, בתנאים אטמוספריים מסוימים, יכלו לתרום להיווצרות ענני קומולוס או גשמים מקומיים קלים. יתר על כן, ענני אדים אלה סיפקו באופן רציף לטרופוספירה התחתונה לחות, שהייתה חשובה במיוחד באזורים באירופה היבשתית עם גישה מוגבלת כבר ללחות האוקיינוס.

פירוק מערכות אלה יוביל לניתוק של זרימות לחות טכניות ואטמוספריות. אובדן קלט הלחות הזה מוביל לייבוש קרקע מהיר יותר, במיוחד בקיץ עם מעט גשמים, עומס בצורת מוגבר לצמחים והשפעות חום מוגברות, מכיוון שפחות מים זמינים לאידוי. באזורים עם צפיפות גבוהה מבחינה היסטורית של תחנות כוח, השפעות אלה כבר ניתנות למדידה, אך עד כה לא תועדו באופן שיטתי ולא שולבו בתהליכי תכנון ניהול מים.

3. דה-תעשייה של התעשייה הכבדה: אובדן אזורי אידוי תעשייתיים ותשומות לחות טכניות

במקביל לירידה בייצור האנרגיה, מתרחש שינוי מבני עמוק בתעשייה הכבדה מאז שנות ה-90. בתי יציקה, מפעלי פלדה, מפעלים כימיים גדולים ומפעלי התכת אלומיניום - רבים מפעולות אלו נסגרו, אוטומציה או הועברו לחו"ל. תעשיות אלו דרשו לא רק כמויות עצומות של אנרגיה, אלא גם כמויות עצומות של מי קירור, מי תהליך ונוזלי ניקוי, אשר התאדו באופן קבוע במעגלים פתוחים או שוחררו באמצעות קירור אוויר.

גם כאן, שיווי משקל לחות אנתרופוגני התפתח במשך עשרות שנים, לעתים קרובות ללא תשומת לב. מפעלי פלדה חמה או קוקס יצרו זרמי חום מתמשכים, וכך גם בתי זיקוק או מפעלים פטרוכימיים. פליטות האידוי מתעשיות כאלה ניזונו מאגנים פתוחים רבים, נהרות, מערכות קירור ומערכות אוורור אולמות. בסך הכל, הן הובילו להצטברות של לחות אטמוספרית - לפעמים אפילו באזורים עירוניים, שבהם אידוי טבעי כבר ממוזער על ידי איטום קרקע.

לדה-אינדוסטריליזציה - שלעתים קרובות נחגגת כהצלחה סביבתית חיובית - יש אפוא גם השלכות בלתי מכוונות על המיקרו-אקלים.ביטול מקורות חום תעשייתיים לא רק מפחית מזהמים, אלא גם הסעה תרמית ואידוי. בשילוב עם איטום גובר של אזורים עירוניים ודעיכת מערכות השקיה חקלאיות, הדבר מחריף את ייבוש האטמוספירה, במיוחד בתקופות המעבר בין האביב לקיץ.

4. תקנות סביבתיות מחמירות ומערכות קירור סגורות: צמצום תהליכי אידוי מים בשם הגנת המים

בעשורים האחרונים נחקקו חוקים ותקנות רבים באירופה, ובמיוחד בגרמניה, כדי להגן על הסביבה וגופי המים. המטרה הייתה להגביל את התחממות הנהרות, למנוע מחזור של מזהמים ולהגביר את יעילות התהליכים הטכניים. אחת התוצאות של צעדים אלה הייתה הסבתן של מערכות קירור רבות ממעגלים פתוחים לסגורים, שבהם מים מנוצלים שוב ושוב ואינם מתאדים עוד.

מבחינה טכנית, משמעות הדבר היא: במקום לשחרר אוויר פליטה חם או שפכים לסביבה, הם מופצים פנימית, מקוררים ומנוצלים שוב. אמנם הדבר משפר את ניצול האנרגיה והמשאבים, אך הוא גם מפחית את המגע עם האטמוספירה - וכך את האפשרות לאידוי, פיזור חום ומחזור לחות.

אגני אגירת מי גשמים ומערכות ניקוז חדשות בערים מתוכננים כיום גם הם לאבד כמה שפחות מים לאטמוספירה. חלחול עדיף על פני אידוי - דבר שנראה הגיוני מבחינה אקולוגית, אך בטווח הארוך תורם לירידה בלחות במיקרו-אקלים עירוני. במיוחד בקיץ חם, הדבר יכול להוביל ללחץ תרמי מוגבר מכיוון שפחות קירור אידוי סמוי זמין.

בסך הכל, הדבר יוצר אפקט פרדוקסלי לכאורה: הגנה על הסביבה - במיוחד של גופי מים - באמצעות בידוד טכני מובילה לירידה באידוי טבעי ואנתרופוגני. התוצאה היא אובדן של קלט לחות אטמוספרי חשוב שבעבר ייצב לא רק את מאזן המים אלא גם את החוסן המקומי לגלי חום.

5. תצפיות מטאורולוגיות באזורים פוסט-תעשייתיים: מתאמים בין השבתת תחנות כוח לבצורת מקומית

ניתוחים מטאורולוגיים ראשוניים ותצפיות ארוכות טווח מצביעים על כך שאזורים עם דה-תעשייה חזקה ופירוק תחנות כוח חווים עלייה בתקופות יובש במשך שנים - ללא תלות במגמות האקלים העולמיות. תצפיות אלו בולטות במיוחד במקומות בהם תחנות כוח רבות נסגרו בפרק זמן קצר, כגון חלקים ממזרח גרמניה, חבל הסאר או חלקים מצפון איטליה.

הערכות מבוססות לוויינים מראות שלאחר השבתת מערכות קירור גדולות, לחות הקרקע יורדת מהר יותר, פוטנציאל הייבוש של האוויר עולה, ומספר ימי הקיץ עם טמפרטורות מעל 30 מעלות צלזיוס גדל משמעותית. במקביל, הלחות היחסית ירדה באזורים מסוימים, בעוד שגם אידוי הצמחייה ירד עקב היובש הגובר - אפקט מחזק את עצמו.

האתגר טמון בכימות ברור של התפתחויות אלו. מודלים אקלימיים קודמים בקושי או בכלל לא מתחשבים באובדן מקורות אידוי אנתרופוגניים. שירותים מטאורולוגיים גם אינם יוצרים קשר ישיר בין קיטור תחנות כוח למיקרו-אקלים. עם זאת, יש צורך דחוף לבסס גישות מידול חדשות אשר מתחשבות בכניסות לחות טכנוגניות וכן בפליטות ואיטום.

6. פרספקטיבות חדשות לניהול מים ואקלים אינטגרטיבי: האם יש לשלב מקורות לחות טכניים בתכנון?

על רקע הבצורת הגוברת, גלי החום וכשלון היבולים, מתברר כי הבנה של מדיניות סביבתית המבוססת אך ורק על פליטות אינה מספיקה עוד. מה שדרוש הוא ניהול מים ואקלים אינטגרטיבי שלא רק מפחית פליטות אלא גם משלב מאזני לחות אטמוספריים. כניסות אדי מים שנוצרו טכנית - שנחשבו בעבר כ"תופעות לוואי לא רצויות" - יוכלו להיות מובנות בעתיד כאלמנטים אקלימיים מבוקרים.

כמה פרויקטים פיילוט כבר מתנסים בבריכות אידוי, ריסוס ערפל עירוני או השקיה מלאכותית עבורעלייה בלחות מקומית. הפעלה מחדש של בריכות קירור שהוצאו משימוש - ללא ייצור חשמל - תהיה גם היא עלולה להעלות על הדעת על מנת לייצר אידוי ספציפי בתקופות יבשות. מערכות עירוניות כמו גגות ירוקים, נתיבי מים פתוחים או מקורות לחות חצי-טכניים (למשל, מערכות קירור פתוחות עם פונקציית טיהור) יכולות גם הן לקבל תפקידים חדשים.

עם זאת, יש צורך בשינוי פרדיגמה פוליטית וחברתית: הרחק מהדוגמה הפשוטה של ​​צמצום ולכיוון הערכה מובחנת של תהליכים טכניים - תוך התחשבות גם בתרומתם לאיזון הלחות המקומי. רק אם נחשוב בצורה הוליסטית על זרימות מים טבעיות ואנתרופוגניות כאחד, נוכל ליצור עתיד עמיד בתקופות של אי ודאות אקלימית.

זכויות יוצרים ToNEKi Media UG (אחריות מוגבלת)

מחבר: תומאס יאן פושאדל