1.大气环流与大洋环流

1.1 大气环流

大气环流（英语：atmospheric circulation）是指地球表面上大规模的空气流动，是与较小规模的海洋环流一起重新分配热量和水汽的途径。

大规模的大气环流即使年年有所不同，其基本结构维持不变。

1.2 大洋环流

洋流亦称海流，是具有相对稳定流速和流向的大规模海水运动。惟有在陆地沿岸，会因潮汐、地形及河水的注入等影响其变化。

洋流重要性主要体现在以下几个方面：

1. 将多个不同洋域的热能传送至不同洋区（热能上的平衡）；
2. 将多个不同洋域的养分送往不同的洋区；
3. 将多个不同洋域含氧量不同的海水因洋流分布往不同洋区。

因此洋流在地球的生物圈和物理环境上起了重要而积极的平衡和带动作用，对大部分生物（包括陆地上）有存活上的积极帮助。

2.可再生能源发电

可再生能源（英语：renewable energy）是从自然中资提取且其补充速度在人类的时间尺度上有意义地快，能满足现有消耗，其比非可再生能源环保；根据国际能源署可再生能源工作小组，可再生能源是指“从持续不断地补充的自然过程中得到的能量来源”。 例子有太阳能、风力、地热能、水能、潮汐能、生物燃气，能不断保充可再生能源泛指人类有生之年都不会耗尽的能源；不包含现时有限的能源，如化石燃料和现时以核分裂而得的核能。

2.1 风力发电

风能（英语：Wind power, wind energy）是指风所产生的能量，即大规模气体流动所产生能量以及其应用，主要应用为风力发电，是利用风带动风力发动机运转；另可用于非电力应用，例如帆船、风车 "风车 (动力机)")等

风力发电厂由多组风力发电机组成，并连接到输电系统中。岸上风力发电是一种低成本的发电方式，在某些地区，发电成本比传统发电还低（例如:燃煤发电、燃气发电及核能发电)。但是岸上风力发电厂会影响风景，并且比起其他发电厂需要更多的土地面积。同时也必须建设在野外或是乡村地区，这也可能导致农村工业化（industrialization of the countryside），或造成栖息地破坏[[6]]。离岸风力发电比岸上风力发电更强、更稳定，同时在视觉上的影响更小，但建造和维护的成本则更高。小型的岸上风力发电厂可以作为一种微型发电，为电网提供一些电力，或是为隔离于电网之外的偏远地区提供电力来源。

2.2 光伏发电

太阳能（英语：Solar energy），是指来自太阳辐射出的光和热被不断发展的一系列技术所利用的一种能量，如，太阳热能集热器，太阳能光伏发电，太阳热能发电，和人工光合作用。

地球在上层大气层接收到174 拍瓦（PW）的入射太阳辐射（日射量）。大约30%的辐射被反射回太空，剩余的122 PW被云层、海洋和陆地吸收。太阳光在地球表面的光谱主要分布在可见光和近红外范围，少部分在近紫外范围。世界大部分人口居住在每平方米日射量为150–300瓦特/平方米或每天3.5–7.0千瓦时/平方米的地区。

太阳辐射被地球的陆地表面、覆盖了约71%的海洋以及大气层吸收。含有海洋蒸发水的温暖空气上升，引起大气环流或对流。当空气达到高海拔，温度较低的地方时，水蒸气凝结成云，降雨到地球表面，完成水循环。水凝结的潜热放大了对流，产生风、气旋和反气旋等大气现象。被海洋和陆地吸收的阳光使地表保持平均温度为14 °C。

2.3 温差能发电

海洋温差发电是利用热交换的原理来发电。首先需要抽取温度较高的海洋表层水，将热交换器里面沸点很低的工作流体（working fluid，如氨、氟利昂等）蒸发气化，然后推动涡轮发电机而发出电力；再把它导入另外一个热交换器，利用深层海水的冷度，将它冷凝而回归液态，这样就完成了一个循环。周而复始的工作。

2.4 潮汐能发电

潮汐能是指从海水面早晚的涨落中获得的能量。在涨潮或落潮过程中，由海水进出水库带动发电机发电。

潮汐发电主要有三种形式：

• 潮汐流发电
  潮汐流发电机（Tidal stream generator，TSGs）利用了流水的动能驱动涡轮机，一种类似于风力涡轮机利用流动空气的发电方式。和潮汐堰坝相比，由于其低成本但低生态影响，这个方法受到越来越多国家的欢迎。一些潮汐发电机可以内置在现有桥梁的结构上，基本上没有涉及美观和实用的问题。
• 潮汐堰坝
  潮汐堰坝利用了势能在高低潮时的高度不同。堰坝本质上是横跨潮汐河口全宽的水坝，且受限于高昂的民用基础建设成本、全球短缺的可行地点以及环境问题。当使用潮汐堰坝发电，来自潮汐的势能通过专门的水坝战略布局被抓住。
• 动态潮汐能
  在涨潮的过程中，汹涌而来的海水具有很大的动能，而随着海水水位的升高，就把海水的巨大动能转化为势能；在落潮的过程中，海水奔腾而去，水位逐渐降低，势能又转化为动能。潮汐能的能量与潮量和潮差成正比。世界上潮差的较大值约为13～15m，但一般说来，平均潮差在8m以上就有实际应用价值。潮汐能是因地而异的，不同的地区常常有不同的潮汐系统，他们都是从深海潮波获取能量，但具有各自独特的特征。

2.5 地热能发电

地热能（英语：geothermal energy）是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是引致火山爆发及地震的能量。地球内部的温度高达摄氏7000度，而在80至100公里的深度处，温度会降至摄氏650度至1200度。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5公里的地壳，热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法，就是直接取用这些热源，并抽取其能量。

3.上述发电形式对大气环流影响

（严谨研究概述有待补充）

• 目前可再生能源发电规模尚不算大，对环境影响还停留在局部且不明显，同时这也是一个重要的研究方向；
• 目前缺乏有效的整体观测手段或模拟手段，地球环境模型来模拟各种发电形式对地形的影响应该是一个重要研究方向，但同样这依赖于庞大环境数据库的建立；
• 相关的数据采集需要不小人力物力的投入，且短时间不会有收益，数据的采集恐怕会以10年为单位起步；
• （主管猜测）能量是守恒的，若人为的向自然通过各种形式抽取过多能量，如潮汐、温差、地热等，将对环境造成不可逆的重大损伤，环境进一步恶化，生物生存环境进一步严峻，链接前段时间的科学发现大洋环流的流速在减缓)！虽然原因还不太明确；
• 因噎废食故不可取，但肆无忌惮更是大忌，“我死后哪怕洪水滔天”应该是很多人的想法，在眼前利益面前，遥远的未来不值一提，短视的人类，例如美国退出巴黎协定。

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