第一部分:居住在佛罗里达州:飓风遗产
佛罗里达以飓风1而闻名。作为一个在迈阿密长大的十几岁的孩子,我们对北半球的大雪天一无所知,但我们确实有飓风日的经历。他们通常是在佛罗里达州天气最糟糕的月份-九月来的。毕竟,那个月是佛罗里达州一个漫长而炎热的夏天的结尾,这个夏天以闷热潮湿着称。8月下旬和9月也是液态阳光州的多雨季节,更糟糕的是,学校在劳动节之前就开始了。
有时,潮湿的热带风暴会在大西洋上沸腾:巨大的灰色蒸气云笼罩着雷暴,最终变成了丑陋的mess风雨。前往佛罗里达州,这些人可能会在放假后度过几段炎热而又阴雨的日子,而且有时每隔一段时间在八月和九月,它们就会演变为成熟的飓风。那时,飓风似乎是一次巨大的冒险。在Betsy飓风期间,我了解到一个12岁的男孩只要拿出一个枕套就可以在滑板上高速航行。作为一个大学时代的青年,有飓风派对的诱惑,但是到了世纪之交,这些风暴不再变得很有趣。第5类飓风安德鲁(1992)在很大程度上摧毁了霍姆斯特德(Homestead)和南迈阿密(South Miami),这是一个如此强大而紧凑的暴风雨,就像一个巨大的龙卷风破坏球,炸毁了它所接触的一切。
当然,飓风弥补了亚热带半岛与湿热天气有关的历史。漫长的1100英里海岸线暴露在墨西哥湾流的温和水域中,它异常地暴露在飓风中,这些飓风向西移出大西洋,向北移出海湾。在这样的情况下,悲剧发生了:破坏性的1926年大迈阿密飓风,1935年的劳动节飓风在佛罗里达礁群岛造成408人死亡,安德鲁飓风在1992年大肆摧毁了南达德市。佛罗里达飓风曾出现在著名电影中(例如拉哥岛(Key Largo),1948年),甚至是迈阿密大学传奇的体育队。2004年,三个独立的飓风(查理,弗朗西斯和珍妮)接连袭击佛罗里达州,摧毁了房屋,洪水泛滥的街道和汽车,使该州的大部分地区都被毁坏了,树木和电线被打得很丑,而且没有电。佛罗里达州9月没有电,意味着大痛苦,没有制冷,没有空调,没有淋浴的热水,甚至没有风扇,什么也没有。这些无力的雨水浸透的日子,只是汗流背的飓风幸存者开着冰箱给手机充电的愚蠢尝试,只会使发电机单调咆哮。里面和外面的饱和空气充满水分,就像住在汤里一样。
去年的2016年10月,发生在美国佛罗里达州中部大西洋沿岸的第5类飓风马修(Matthew)进入了危险区域。在吃草佛罗里达州的太空海岸之前,这时速165英里的巨型风暴在海地,古巴和多米尼加共和国造成603人死亡。我和我的家人从可可比奇(Cocoa Beach)追逐到盖恩斯维尔(Gainesville)的朋友,结果在那里发生了大规模的风暴。佛罗里达有超过一百万人断电,马修在美国累积了100亿美元的损失。在盖恩斯维尔(Gainesville)断电后,我们回到可可海滩(Cocoa Beach)几天没电。
如果说2016年与飓风马修在一起的表现不佳,那么2017年与厄玛飓风相比则要糟糕得多。2017年佛罗里达州的能源故事主要是9月10日至12日发生的这种5类怪物飓风的破坏性。自保持记录以来,这场巨大的风暴是加勒比海地区最强的持续飓风,在36小时内保持了185英里/小时的峰值强度。欧玛(Irma)撕毁了屋顶,洪水淹没的房屋,连根拔起的大树并弄平了佛罗里达群岛的一大片土地。南佛罗里达州的大部分地区都变成了充满洪水的街道,碎裂的棕榈树和倒下的电源线的危险沼地。迈阿密市区的Brickell大街被深水淹没。截至2017年11月,美国飓风造成的损失估计超过650亿美元(有些估计高达2000亿美元),这是有记录以来第四高的飓风。此外,当艾玛(Irma)袭击时,大西洋和海湾正处在热带风暴的席卷之下,这些热带风暴似乎正威胁着各地的破坏路径。
上图是从9月8日从NASA卫星上拍摄的,捕捉到了2017年飓风季节的令人痛苦的感觉。海湾的左侧是2级飓风“卡蒂亚”(Katia),在中心是怪兽飓风“艾尔玛”(Irma),在东部热带风暴何塞,几天后将达到3级级别。这是历史上第一次同时风速超过150 mph的两次大西洋飓风同时穿越大西洋。一周后,玛丽亚飓风从边缘的1级飓风中产卵,并在短短18小时内吹入5级旋风嗡嗡声锯中。玛丽亚(Maria)将在波多黎各的灾难中摧毁史无前例的灾难。
对于沿途的佛罗里达州公用事业公司,艾玛飓风造成了极大的破坏,破坏了佛罗里达群岛的配电网络,一直延伸到佛罗里达北部。在艾玛(Irma)遭受破坏的最严重时期,超过700万佛罗里达州的客户没有电力。该州超过40%的房屋被遮挡;没有灯,没有电。
在过去的十年中,佛罗里达州最大的公用事业公司FPL已花费约30亿美元用于下一个大型项目的准备工作:混凝土电线杆,清理线路附近的植被以及寻求掩埋更多关键的电力线。FPL发言人彼得·罗宾斯(Peter Robbins)告诫迈阿密先驱报,没有防飓风系统。尽管做了所有这些事情,佛罗里达州最大的公用事业公司仍然失去了490万用户中的4.4个用户的电力,即90%。许多客户长达一周的时间都没有电。全天候,不知疲倦的巡线员和巡线员重置电线杆,重新挂起电线,并更换变压器,很快成为千百万佛罗里达人乞求看到空调重新出现的英雄。
就在Irma的前一个月,哈维飓风就因雨水泛滥和灾难性的洪灾而坠入休斯敦。随着地球海洋的变暖,怪物飓风可能已成为习惯。尽管飓风的频率与海湾和热带北大西洋的气候变化相关的变暖之间没有统计联系,但飓风的强度和强度却无法说完全相同。麻省理工学院(MIT)大气科学教授Kerry Emanuel博士说:“全球变暖正明显增加全世界的飓风风险。”“如果不受阻碍,气候变化将大大增加发生极端事件的可能性。”伊曼纽尔(Emanuel)指的是哈维(Harvey),艾尔玛(Irma)和玛丽亚(Maria)等极端事件-“飓风火车”。
基本理论是明确的-海洋变暖会导致更大,更强,更迅速地加剧风暴。尽管几乎没有定论,但在上个世纪以来,最强大的风暴的简单数量似乎一直在增加。从1931年至1960年,共记录了8次5级飓风,然后从1961-1990年,共记录了10次。截至2017年11月,我们总共发生了13次5类暴风雨,未来三年(1991-2020年)还有三年时间。但是,现代卫星观测的证据更能说明问题,这些证据表明飓风强度确实在以统计上稳定的方式增加。
而且,相对于上世纪初,近几十年来,飓风趋向于在较高的纬度达到其峰值强度,并且这些轨道更趋向于佛罗里达,乔治亚州和卡罗来纳州。
尽管影响飓风形成的因素非常复杂,包括太平洋水域(厄尔尼诺和拉尼娜)的周期性变暖和降温以及盛行的风切变和气象复杂性,例如马登-朱利安振荡,但事实是海面上个世纪一直在上升的温度对风暴的强度和频率起着不可否认的作用。实际上,飓风形成区域的海洋温度是关键因素。
随着地球不断增加的大气二氧化碳含量而变暖,这会传播到海洋。确实,最近世界气象组织宣布二氧化碳浓度以创纪录的速度上升至2016年达到百万分之403的危险阈值。
这是包括整个人类历史在内的过去80万年来最高的温室气体排放量。所有人都猜测,在这个水平上会发生什么,但是似乎可以肯定,我们将来会更加升温。
根据联合国环境规划署(UNEP)排放差距报告的一项估计,即使达到了《巴黎协定》的所有承诺,我们似乎仍处于3.20°C(5.80°F)的升温状态–这只会使事情越来越危险。所有与气候变化相关的数据都表明,随着飓风强度的潜在热力学极限随温度升高,在亚热带的飓风潜在强度更高。基本理论表明,每升高1°C(1.8°F)海平面温度,飓风的平均峰值风速就会增加3 m / s(7 mph)。此外,与焓有关的物理学(Clausius-Clayeron方程)预测,随着全球变暖,未来的飓风将产生更多的降雨(每1℃变暖,水蒸气增加7%)。哈维飓风是美国历史上最大的降雨事件,很可能预示着飓风的来临时。
同时,我们可以看到海洋温度与大西洋上更强大的飓风的形成有着显着的联系:
自1970年代以来,地球周围的海表温度平均升高了约0.60°C(1.10°F)。据估计,自工业化时代以来,它们的增长速度大约是这一速度的两倍。尽管听起来半度听起来不高,但这代表着海洋热量的巨大增加,这对热带气旋的形成具有重大影响。大型的亚热带飓风是海洋传播的,主要是潜热发动机,其运行功率约为3万亿瓦。毫不奇怪,热带北大西洋的热带风暴和飓风的主要孵化区是有记录以来第三高的区域(仅在2005年和2010年超过)。对佛罗里达州不利的是,自追踪以来,西加勒比海的风暴最大。
艾尔玛(Irma)路径在9月接近佛罗里达时,其海洋表面温度超过了86°F(30.0°C),9月10日,当艾尔玛(Irma)加剧时,佛罗里达海峡的温度达到90°F(32.2°C)。它在Cudjoe Key上无聊了。
这些极高的海表温度支持最强大的5类风暴的发展。随着海洋变暖,更大,更湿和更强大的飓风可能会变得更加普遍,并且鉴于佛罗里达州与它们有着悠久的历史,我们也应该做好准备。确实,将飓风的轨迹叠加在佛罗里达州沿海州上,可谓是一场暴风雨,不可避免地会发生罢工。正如麻省理工学院的伊曼纽尔(Emanuel)告诫的那样,“随着气候变化,过去的风险可能并不是未来风险的良好指标。”
换句话说,情况可能会变得更糟。
实际上,我们知道2018年的早期前景:11月9日,NOAA宣布了ENSO的地位-厄尔尼诺-南方涛动。结果:拉尼娜天气模式已经到来,并将持续到整个预测的冬季。从统计学上讲,拉尼娜意味着更多飓风袭击佛罗里达的可能性更大。与拉尼娜(13)年相比,拉尼娜(28)飓风袭击佛罗里达的次数是其两倍。换句话说,做好准备。
鉴于厄尔玛飓风过后的潮湿天气和大范围的暴雨后水灾,许多人几天都没有电,有些甚至超过一周。缺乏制冷,数百万美元的食物变成了那么烂的垃圾,通讯中断,除湿机由于缺水的房屋中电力不足而处于休眠状态,空调的丧失使数百万人遭受了极大的痛苦。居民被谴责在停滞的室外空气中打开窗户,同时被嘈杂的天然气发电机所扰动。躺在床上出汗的人,许多人在仍然潮湿的空气中安然入睡,整夜都在担心如何觅食第二天的汽油和水。一些绝望的人无法入睡,他们在行驶的汽车上坐了几分钟,以品尝缓解空调的疲劳。
在可怕的玛丽亚飓风过后,波多黎各和美属维尔京群岛仍在继续这些可怕的条件,即人道主义灾难。在撰写本文时,玛丽亚(Maria)被列为第5类,仅两个月后有数百人死亡,波多黎各陷入困境的波多黎各居民中有一半以上(数百万人)没有电。许多人缺乏清洁的饮用水。
在佛罗里达州,破坏非常严重。大松树键被摧毁,该州共有90人丧生。可悲的是,有14名年长的受害者在好莱坞山过热的养老院中死亡,这些养老院没有电以保持空调正常运转。
虽然所有公用事业公司都将恢复医院电源放在第一位,但我们的疗养院,辅助生活场所,飓风庇护所和社区中心不应拥有带有备用电池的太阳能系统,该系统应使我们的公民能够在自然灾害(例如自然灾害)下安全生存飓风艾玛?
是的,这些系统比天然气或柴油发电机更昂贵,但其中不包括需要工作人员每天寻找稀疏汽油供应的系统。(截至2017年9月12日,飓风``艾尔玛''离开后,佛罗里达州43%的加油站报告说它们已经干了,在受重灾的达德县情况特别糟糕。此外,如果公用事业公司在关键设施(医疗诊所,疗养院,飓风庇护所和社区中心)上安装了此类系统,则此类光伏电池系统将为他们提供全年无尘发电的收益,同时为社区中的社区提供更大的弹性飓风过后不可避免的断电。我们如何知道屋顶和光伏系统能否生存?由于我们将在以后进行大量研究,因此从2004年飓风袭击后屋面系统的生存能力研究中,我们对该主题有了更多的了解(扰流板警报:良好:金属顶棚;不良:山脊通风孔和大悬垂物)。
就在Irma向阿拉巴马州至乔治亚州边境的痛苦转折之际,FPL和佛罗里达州的其他公用事业部门也释放了庞大的劳动力:一支由数百辆24/7全天候运行的卡车组成的队伍,以及一支由来自美国各地的28,000名线下人员组成的军队。现场工作人员在恶劣的天气和危险的条件下全天候工作,以恢复电力。作为协调的壮举,一周后,即9月22日,FPL宣布已恢复其几乎所有500万客户的电力。
当然,进行如此大规模的飓风恢复工作的成本不是免费的。去年,FPL客户每月平均要支付3.36美元才能获得1000千瓦时(账单上列为风暴收费的0.0036美元/千瓦时),才能在2016年10月从马修飓风中恢复过来。现在,在为飓风马修(Hurricane Matthew)付费之前,FPL客户可以期望为飓风艾玛(Irma)支付更高的费用而重新支付。目前,预期收费从2018年3月开始以每1000 kWh 4.00美元开始,并增加到5.50美元,直到2020年才终止。
如果您想知道佛罗里达州的气候变化可能预示着什么以及它的能源前景,那么,仅次于艾尔玛之后的13亿美元维修费用就可以了。这些费用-每千瓦时完全收取0.5%-将会持续到2020年的三年,并且要保持不变,在接下来的三年中,我们将不再有暴风雨和暴风雨附加费。在2018年3月,当风暴费用增加以支付Irma时,我们将为Matthew付款。因此,平均每年使用15,000 kWh的单户住宅用户将在三年内支付约200美元,以修复Irma的破坏。由于潜在的风暴越来越危险,没有每千瓦时0.5%的风暴收费的年份可能成为例外,而不是规则:永久性的风暴收费。
风暴收费为每千瓦时半美元,每月为5美元,因此削减公用事业能效研发预算的想法是短视且愚蠢的,而每月仅多花费0.5%。我们将会看到,这正是2014年发生的情况。如果我们真的很认真地减少温室气体排放(我们应该在海平面上升和飓风威胁佛罗里达的情况下)并在飓风过后提高社区的适应能力,那么削减佛罗里达州的最大利益并不是最重要的。在过去的十年中,用于发电和消费的技术日新月异,佛罗里达州必须走在前列。南部清洁能源联盟的乔治·卡弗罗斯(George Cavros)指出:“在佛罗里达州,旧的公用事业商业模式正在与21世纪的技术碰撞。”
然而,在最近的飓风过后,FPL和佛罗里达州的其他公用事业在恢复力量方面做得非常出色。甚至在Irma飓风离开佛罗里达之前,FPL已经为100万客户重新打开了灯,第二天又有另外100万客户重新连接。FPL总裁兼首席执行官埃里克·西拉吉(Eric Silagy)吹嘘自己完全准确:“我们团结起来,完成了美国历史上任何一家公用事业公司对最大数量人员的最大修复。”完全正确,FPL的成就是传奇的。
任何经历过飓风后的无国界痛苦的人都知道,佛罗里达州对FPL在恢复现代文明方面的效率表示感谢。
真心的感激。
在可可海滩的家里,我们一周没电。尽管我有一个6.5 kW的太阳能(PV)系统,但我没有一个新的逆变器可以让您在太阳升起的白天使用电源。(在接下来的系列中,我将帮助您选择具有该功能的新产品)。我也没有电池备用系统,即使电网发生故障,该系统也无法让我们“孤岛”供电并保持整个家庭运转。明年,当我安装备用电存储设备时,情况将会发生变化,因为许多使用光伏系统的人都应该考虑。是的,您可以花不到1000美元安装一台发电机,但是在波多黎各看到,当您不再容易获得汽油时会发生什么?长线充其量。欢迎来到美国东南部勇敢的21世纪气候变化新世界。
但是,我很幸运。由于我有一辆7岁的雪佛兰Volt插电式电动汽车(10 kWh电池),因此我能够使用舷外1,000瓦逆变器为手机,电动工具,照明灯和夜间风扇充电( 双,阿门)。这是我们将在系列文章中插电式混合动力汽车的另一个优点-内置电池和静音发电机!尽管如此,当9月16日(星期六)晚上电网恢复供电时,我们还是感激不尽。
然而,就像佛罗里达人对FPL这样的公用事业来恢复电力极为感激,受管制的公用事业的责任也在于为市民提供最便宜,最清洁的能源,以实现充满活力的未来。这样做,我们是否也不应帮助我们的公民在紧急情况下为我们的关键医疗设施,疗养院,飓风收容所和社区中心提供更持久,更可靠的动力?
更重要的是,我们是否还不应帮助普通佛罗里达州的房主更广泛地使用这种强大的抗灾能力?
这种带有太阳能发电并带有备用电池的系统现已广泛可用,但是大多数房主对此一无所知,而投资者拥有的佛罗里达州公用事业公司对屋顶太阳能则怀有敌意。同时,阳光之州的公民需要太阳能为他们的房屋提供备用电池,现在已经可以使用了。
尽管在全球范围内,通过提高弹性的电网在提高能源效率和减少温室气体排放方面取得了真正的进展,但可悲的是,在佛罗里达州,处于危险之中。我们可能会做得更好,并在一个面临海平面上升和更强大飓风破坏的危险的州提供真正的能源领导。
显而易见的问题是:我们为什么不呢?
致谢:作者感谢以下部分对我的评论:Kerry Emanuel博士(麻省理工学院),Michael Mann博士(宾夕法尼亚州立大学)和Zeke Hausfather(加州大学伯克利分校)。
1杰伊·巴恩斯(Jay Barnes)和尼尔·弗兰克(Neil Frank),《佛罗里达飓风历史》,北卡罗莱纳大学出版社,1998年。有关佛罗里达州的气候资料:佛罗里达州立大学的“佛罗里达的气候”,莫顿·温斯伯格(Morton D. Winsberg),为国家数据气候中心做准备:http://climatecenter.fsu.edu/images/fcc/climateofflorida.pdf。对于佛罗里达州相对于飓风路径的脆弱性的视觉印象:拉扎罗·加米(Larzaro Gamio),“形象化的佛罗里达飓风袭击和失踪100年,”,《华盛顿邮报》,2016年10月7日。