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) 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号林而达

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) 气候变化影响的识别和归因内容提要 • 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

主要作物优势种植区的气候差异

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%

CO2浓度升高对农作物影响的不确定性 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%）

中国的关注：气象灾害损失的绝对值和相对值 (陈敏鹏等,2010)

我国平均温度与农业受灾面积变化 1998-2004期间农业因灾损失旱灾:756.9 亿元RMB/a 1.2% of GDP 涝灾:511.6 亿元 RMB/a 0.8% of GDP

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

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

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