气候变化影响的检测与归因 农业环境与可持续发展研究所 北京 100081 ...

气候变化影响的检测与归因农业环境与可持续发展研究所北京 100081 中关村南大街 12号

中国农业科学院Chinese Academy of Agricultural Sciences (CAAS)

林而达

气候变化影响的识别和归因

中国农业科学院 农业环境与可持续发展研究所 农业与气候变化研究中心 Research Division of Climate Change, Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture (IEDA)/ Chinese Academy of Agricultural Sciences (CAAS)

内容提要气候变化影响检测和归因的研究方法极端气候事件、气候灾害与气候变化影响IPCC AR4及以后的有关发现适应改变影响加强气候变化影响检测的建议

识别和归因的研究方法归因研究方法 : 观测到的变化是否可归因于地方气候变化 ?

对气候变化外部驱动变化的一步归因 – 一个全面分析模式 – 统计综合分析对气候变化外部驱动变化的多步归因 – 序列分析 – 强调观测质量空间和时间的解决方案

气候变化影响的空间证据

水稻 5-9 月温度 单产公斤／亩

东北 20.1 476

华中 25.1 450 － 1 ％

华南 27.3 395 －12 ％

主要作物优势种植区的气候差异小麦 生育期温度 单产黄淮海 12.3 337长江中下游 12.8 313

东北（春小麦） 20.9 265

西北（春小麦） 19.5 251

西南 13.7 202

玉米 生育期温度 单产公斤亩北方 21.6 391

黄淮海 25.2 346

西南 25.4 293

实验发现水稻生长期间，平均夜间最低温度每升高 1 摄氏度，水稻产量就下降 10%

华北地区小麦夜间加温 2 度 , 生育期提 5 天 , 产量下降26.5%

江苏安徽等地夜间增温使水稻平均减产 4.51%, 小麦增产18.30%(可能与干热风年相比 ) ；

CO2 浓度的增高，会导致农作物品质的下降。 CO2 倍增后，小麦蛋白质含量降低了 3-5％；大豆氨基酸和粗蛋白含量分别下降了 2 ％和 1 ％，而粗脂肪饱和脂肪酸和子粒不饱和酸含量分别增加 1-2％；玉米子粒的粗脂肪粗淀粉及水分会有所增加，但氨基酸粗蛋白质粗纤维直链淀粉总糖都将下降。水稻籽粒直链淀粉含量会增加，但是对人体营养很重要的 Fe 和 Zn 元素则会下降

观测到对作物病虫害的影响冬暖对病虫害发生流行的影响。冬暖造成大陆主要农作物病虫基数增加、越冬死亡率降低、次年病虫害发生加重冬暖造成大部分地区病虫害发生期提前、为害期延长、为害程度加重 ( 青海东部农药销售量增加 1 倍 )

气候变暖使农作物病虫害的发生界限、越冬北界北移；气候变暖使农作物病虫害繁殖代数增加；气候变化对作物害虫迁飞也产生影响

农业生产受病虫害的影响十分严重，据统计，我国因病虫害造成的损失约为农业总产值的 20－ 25%

FACE自由大气 CO2富集系统， 研究农作物的反应 :

不同品种间有明显差异最新 FACE 实验质疑 IPCC 第三、四次评价报告结论：在大气中 CO2 浓度达到 550ppm 情况下，如果没有其他胁迫， C3作物产量将平均增加 10-25%，C4 作物增加 0-10% （可能高估 50% ）

CO2浓度升高对农作物影响的不确定性

中国的关注：气象灾害损失的绝对值和相对值

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亿元（当年价）

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直接经济损失 占GDP的比重

( 陈敏鹏等 ,2010)

我国平均温度与农业受灾面积变化

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1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008

农作物受灾面积/千公顷 农作物绝收面积/千公顷

旱灾 :756.9 亿元 RMB/a 1.2% of GDP涝灾 :511.6 亿元 RMB/a 0.8% of GDP

1998-2004 期间农业因灾损失

极端天气和气候变化 - 理解相关性和管理风险全球变暖将导致更多的极端天气吗? 至少在热浪和强降水方面答案是肯定的 . 但是, 很多公众讨论集中在追究个别天气事件的原因上 , 这种错误的定位掩盖了全球变暖与极端天气之间的关系 . 我们提出的科学问题至关重要 : 比如气候变化是否“造成了”某一个特定的事件 ? 这是一个根本无法回答的问题. 这一谬论导致我们在描述个别天气事件和气候变化之间的关系时会经常失败 , 使我们忽视了更多由于全球变暖而真正发生的极端天气的风险 .

皮尤全球气候变化研究中心2011.6

IPCC AR4 有关识别和归因的发现 雪 , 冰和冻土的变化已经看到 , 使山区和其他永冻区的地面的不稳定性增加 , 这些变化导致北极和南极生态系统变化以及冰川湖的面积和数量的增加 （青藏公路和铁路不稳定性增加，那曲冰川湖扩大） 某些水文系统已经受到增加的径流及早春的洪峰的影响 , 特别是很多冰川和积雪融化的河流和湖泊已经变暖 , 在热结构和水质方面产生了一些变化 . （新疆春季洪峰） 某些陆地生态系统春天向极地和高处转移的事件在一些年份发生的更

早 , 这些动植物范围转变已被归因为最近的变暖 .(华北冬性小麦北移 )

海藻、浮游生物和鱼类密度的变化和范围转换以及冰盖、盐份、氧水平和环流变化都随着某些海洋和淡水系统的水温的升高而变化（东海发现南海热带鱼）

- 得自对 75 项研究的超过 29000 套观测数据系列的分析

不同领域的识别和归因大江河的干湿季及淡水量变化 ; 冰川退化 , 长江支流冰川融水径流量增加 , 特别是九十年代 ; 渤海冰情等级下

降 ; 青藏高原多年高温冻土年变化增加 ; 长期雪盖的变化没有直接的证据说过去几十年与气候有关的洪涝数量 /频率增加了 , 但冰川湖爆发洪水量大 ; 人为对干旱的影响可能增加了 ; 山崩和雪崩的影响增大了 , 但没证据证明其数量和频率增加了海平面升高使大三角洲风险加大 , 林线上升 , 淡水生态系统灭绝风险加大 ;

人类社会系统的影响冬季升温 \ 改变季节 \ 无规律降雨模式 \ 风暴增加都减少农业产量 , 生育期缩短 , 4000万吨 / 年损失(1981-2002),全球玉米和小麦比无气候变化趋势产量下降 3.8%和 5.5%

健康 : 证据不多不可靠 - 媒传病、花粉反应，热浪反应能源供需： 制冷增加的需求大于取暖减少的需求灾害损失和保险：损失加大，标准提高交通、工业、旅游、生计和贫困、安全

观测发现：适应改变了影响

自 20 世纪 80 年代以来，中国的春季物候期提前了2 ～ 4 天，华北实行”两晚种植”

华北地区的强冬性冬小麦品种 , 因冬季无法经历足够的寒冷期以满足春化作用对低温的要求 , 不得不被半冬性、甚至弱春性小麦品种所取代，冬季和春季冻害风险增加。比较效益使黑龙江水稻种植面积增加。玉米主产区发生南移，麦豆产区北移，而喜凉作物如亚麻、甜菜种植面积将有所下降；但也有文献证明：过去 20年，东北的水稻 10年面积扩大了 37％，但单产下降了 4 。 6 ％（方福平　潘文博， 2008）

趋利避害改变适应双季稻栽培已由北纬 28°北移到北纬 30°( 浙江省境内平均向北移动

47 km；安徽省境内平均向北移动 34 km；湖北省和湖南省境内平均向北移动 60 km )

冬小麦北界已从 20世纪 60年代的岷县 - 陇西 - 通渭- 渭源 - 庆城一线 , 北移至临夏 - 兰州 - 白银 - 景泰一带 , 大约北移了 4 个纬度；冬季平均温度和极端最低温度的增高使冬小麦在辽宁省大部分地区安全越冬已成为可能 ( 但近年来实际冬麦面积已经由最大 200万亩减到

20万亩 )

全国农作物的复种指数没有象预计的增加 (150→128),麦稻两熟从长江流域延伸到长城以南的平原地区东北地区水稻和玉米种植带向北移动了 200～ 300公里

示范区 黑龙江农垦 黄河流域 -甘肃黑河临泽新疆台兰河流域 西藏那曲 青藏铁路工程

气候变化风险 冷害减少但逐步变干春旱加剧来水虽增绿洲农业耗水增大 3 亿方

来水增大，但干旱加重 , 缺水 2 亿方 /1度年

草场变干融雪使湖面变大

变暖使多年冻土融化 , 危害路基适应目标 两头防霜，中期防冷，常年防旱 减少

100亿春旱损失

节水灌溉及农业技术 综合水管理节水并保护干旱区生态保护草地生态 减少路基吸收热量

潜在措施 调整结构新品种节水防冷技术低耗水节水农业技术 山区水库代替平原水库绿洲区地表水 - 地下水联合调度

补水灌溉以水促草以草定畜 实施绝热和冷却系统

适应评估 1 度 节水 3 亿方 节水 2 亿方 产草增 100斤／亩／ 50mm 1℃

实施示范 四个分场10000亩 75KM2 节水管理 10个水库 900亩农田 草地喷灌 180亩放牧 250亩 500公里高温冻土

为应对气候变化提高适应能力的示范

加强气候变化影响检测工作的建议至少每五年开展一次影响和适应的国家评估 , 重点在提高观测到的影响和适应行动效果的评估水平加强对于十二五规划关于增强气候变化的适应能力，特别是对极端气候灾害的适应能力的科技支持 – 重点在提高气候灾害的风险管理能力支持建立国家重大工程项目规划的适应性评估制度,避免气候变化不利影响关注国际敏感热点问题

影响的识别与归因区域的关键脆弱性问题适应与减缓的相互作用

中国农业科学院 农业环境与可持续发展研究所Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture (IEDA)

中国农业科学院 农业环境与可持续发展研究所 农业与气候变化研究中心 Research Division of Climate Change, Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture (IEDA)/ Chinese Academy of Agricultural Sciences (CAAS)

谢谢