中国东北地区气候变化敏感性研究

中国东北地区气候变化敏感性研究杨修中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所Tel:[phone]/Fax:[phone]E-mail:[e-mail][e-mail]介绍内容：1.区域范围；2.资源特点（气候资源、土地资源、水资源、生物资源、社会经济情况）；3.气候变化对该区域的影响；4.气候变化敏感性研究现状分析；5.气候变化敏感性研究路线。1.区域的范围东北地区行政区划上包括辽宁、吉林、黑龙江3省和内蒙古自治区东部的赤峰市、通辽市(原哲里木盟)、呼伦贝尔盟、兴安盟，共4省区、204个县;南北长1600多km，东西宽1400多km，土地总面积约124.14×104km2，约占我国国土总面积的12.94%。2.资源特点——（1）气候资源地跨寒温带、中温带和暖温带，属于温带大陆性季风气候。东北地区北临北半球冬季的寒极------东西伯利亚，冬季强大的冷空气南下，使之成为同纬各地中最寒冷的地区，与同纬度的其他地区相比，温度一般低15℃左右。夏季受低纬海洋湿热气流影响，气温则高于同纬各地。因此，东北地区年温差大大高于同纬各地。冬季寒冷而漫长，一般长达半年以上，最北部可达8个月，1月平均最低气温在－20℃以下，极端最低温达到－52.3℃；夏季温暖、湿润而短促；降水不十分丰富，大部分地区的年降水量为400—700毫米，东部降水集中在5—9月，西部则集中在6—8月，70％—80％的降水集中在6—7月。日照时数东部在2200～2400h，西部在2600～3300h，≥10℃积温北部通常为1500℃左右,南部接近3000℃，无霜期较短,一般只有120ｄ左右。2.资源特点——（2）土地资源土壤类型复杂，主要有寒温带的寒棕壤、温带的暗棕壤、黑土和黑钙土等，是世界三大黑土带之一，土壤有机质腐殖质含量丰富，是我国结构性最好的土壤。全区耕地面积2538.01万公顷,占全国耕地面积的19.52%左右，耕地面积占全区总面积的20.24％，人均0.217公顷，为全国平均水平的两倍左右，是我国人口少耕地多的地区。松嫩平原和三江平原耕地面积占全区耕地的80％以上，耕地连片，适宜机械化作业和其它农田建设措施。近些年来，由于不合理的开发利用土地，重用轻养，以及掠夺式的经营的方式，土地退化严重。2.资源特点——（3）水资源主要江河包括：松花江、辽河、鸭绿江、图们江、黑龙江、乌苏里江、绥芬河等。河川径流总量1652.9亿m3，加上地下水可开采量后的水资源总量1929.9亿m3。河川径流总量约为全国的6.1％，人均占有水量为1680m3/人，约为全国平均量的2/3，亩均占有水量546m3，不足全国平均值的1/3。河川径流地区分布很不均匀，径流年际变化大，水资源开发利用率地区差异大，水资源供需矛盾突出。但可开发利用的水能资源理论蕴藏量较丰富。2.资源特点——（4）生物资源我国主要的粮食生产基地，对确保我国粮食安全意义重大。主要作物包括春小麦、春玉米、大豆、水稻和甜菜等，耕地面积占全区总面积的20.24％。全区农作物播种面积为2247.663万ha，占全国农作物播种（15570.79万ha）的14.44%（2001年），全区共产粮食6758.98万t，占全国粮食总产量（45263.7万t）的14.9%。其中小麦产量为165.51万t，占全国小麦产量的1.76%；玉米产量为11408.8万t，占全国的29.96%；豆类840.57万t，占全国的41.49%；水稻面积270万ha，占全国10％，总产量1800万t；我国主要的甜菜产区，播种面积23.6万ha，占全国58%强。农业资源森林资源丰富，是寒温带针叶林和针阔混交林的主要分布区，现有林地3.094×107ha，占全区总面积的37.6％，天然林2.8465×107hm2,占92％，人工林占2.475×106ha，占8％。树种300种以上，针叶林有落叶松、长白落叶松、红松、樟子松、沙松、云杉、冷杉，阔叶树有桦、杨、水曲柳、黄菠萝、胡桃楸、椴、榆、槭、柞树等。其中大、小兴安岭和长白山是我国重要的林业基地，木材产量占全国的一半。森林资源草地面积3000万ha，占全区面积的32％，干草原主要分布在内蒙古高原的东北边缘，如著名的呼伦贝尔大草原；草甸草原及盐生草甸主要分布在黑龙江省、吉林省和辽宁省的西部。沼泽湿地主要分布在三江平原、大小兴安、长白山地区、松嫩平原、辽河下游平原沿海河口东部山地，湿地总面积达31×104多km2，其中黑龙江省的沼泽面积最大，占全区沼泽总面积达80%，而三江平原是我国沼泽分布率最高的地区之一，沼泽分布率达20％，其东北部高达30％。此外，东北地区生物种类繁多，主要名贵特产有人参、鹿茸、麝香、虎骨等药材；蘑菇、木耳、松子等山林土特产；还生活着东北虎、熊、貂、豹、水獭等珍稀的野生动物，是我国重要的动植物保护区。草地、湿地等资源社会经济情况区域总人口1.17亿人；除辽宁外，其他省市的农村居民家庭人均纯收入均低于全国水平；东北三省交通运输比较发达，内蒙古四盟市的交通基础设施比较差；经济、农业、旅游业发展迅速。气候变化对该区域的影响东北地区是我国主要的商品粮豆基地，玉米、大豆、春小麦、甜菜、亚麻、水果等在全国占有重要地位。农业气象灾害有低温冷害、春旱、夏涝等。未来气候变暖，农业将因增温而得益。种植界限将向北扩展，复种指数有所增高。由于温度增高，玉米可选择生育期较长和产量较高的品种；由于该区温度增加和降水增加同步，水稻面积会有所扩大，并适宜选择生育期较长和产量较高的品种。适当发展玉米－小麦间作，春小麦应选择抗旱性较强的品种。东北地区春季时间短，增温速度快，气候变暖，春季通过界限温度的日期相应提早，从而有利于晚熟品种的引入，对提高产量非常有利，未来要根据变化了的热量条件，注意品种的合理布局，考虑不同熟型的作物所需积温及日数，确定以70％～80％保证率下的积温作为选择主栽品种的热量指标，在确定主栽品种的同时，搞好品种搭配，以充分利用热量资源。4.气候变化敏感性研究现状分析气候变化敏感性是指系统对气候变化因素的响应程度或敏感程度，这种响应可能是有害的，也可能是有益的。Sensitivity----Degreetowhichasystemwillrespondtoachangeofclimaticconditions.E.g.extensionofchangeinecosystemcomposition,structureandfunctioning.过去的主要研究及结论林而达等1994年研究了我国农业对全球变暖的敏感性和脆弱性（林而达王京华我国农业对全球变暖的敏感性和脆弱性.农村生态环境学报1994，10（1）：1～5）对象：农业方法：利用水分的供求差法（蒸发量减去同期降水量，变化50mm以上为标准，确定农业对气候变化的敏感区，从而得出敏感区分布图）。结论：得出6个农业敏感区（4个干旱敏感区＋2个水涝敏感区）：(1)长城沿线区（位于农牧交错带南界的东南，由于水分供求差增大，北部的草原逐渐侵入，使其成为以牧为主的农牧过渡区，而西北成为完全的干旱牧区）；(2)黄淮平原区（水分供求差将增大70mm以上，春旱及干热风加剧，限制一年二熟农田的扩张，二年三熟的旱作小麦、棉花、玉米及果树会面临干旱的威胁）；(3)淮北鲁东区（气候变暖很可能会引起亚热带作物种植区的北移）；(4)滇中南高原区（水分供求差将增大85mm以上，一年二熟旱作物农业体系会遭到较严重的破坏，需水较多的水稻、玉米生产会遇到较大困难，牧林面积有可能增大）；(5)长江中下游区（降水增加5%以上，夏季增加10%以上，伏旱和水涝交替出现会使高效农业系统受到损害）；(6)黄土高原区（年降水量增加9％～14％，夏季增加16％～32％，以旱作物为主的小麦—旱粮二年三熟或一年二熟农业生态系统很难适应）；陈育峰等（1996年）进行了森林气候响应的敏感性研究（陈育峰.气候-森林响应过程敏感性的初步研究.地理学报,1996,15(增刊):58-65）对象：森林生态系统(四川西部紫果云杉群落)方法：林窗模型法(Forestgapmodel--FOREC)模拟树木从发芽、生长到死亡的全过程，并将树木的生物学、对周围环境变化的响应以及树木之间对光照和水分的竞争有机融合于模拟过程中。选取0℃积温和降水作为控制树木生长的气候指标，研究了森林对气候变化的敏感性。结论：在3种气候情景下，群落组成发生变化，生物量水平降低，得出森林群落对气候变化的响应十分敏感的结论。没有指出敏感区域。周广胜、张新时等（1996年）进行了全球变化影响下中国气候－植被分类研究对象：自然植被方法：指标体系法。用区域潜在蒸散(Ep)作为气候－植被分类的热量指标，通过区域实际蒸散与区域潜在蒸散的比值确定区域湿润指数(RMI=E/Ep0)，再通过潜在蒸散与经度、纬度、海拔高度、降水及生物温度之间的回归方程模拟计算中国大气CO2浓度倍增后,年均气温增加2℃和4℃、年降水量增加20%的情况下,各植被地带的区域热量指数和区域湿润指数，进而得出了植被对气候变化的响应。结论：在年均温增加2℃或4℃、降水增加20%条件下,森林和草原面积将有所减少,且随着温度的进一步升高而减少，沙漠化趋势增强,特别是青藏高原对全球气候变化非常敏感。高琼等（2000年）研究了中国陆地生态系统对气候变化的敏感性（QiongGaoetal.2000.AnanalysisofsensitivityofterrestrialecosystemsinChinatoclimatechangeusingspatialsimulation.ClimaticChange47:373-400）对象：陆地生态系统方法：区域植被动态的计算机模拟模型进行空间模拟，研究8个不同的气候情景下，植被结构和初级生产力动态，从而确定陆地生态系统对气候变化的敏感性。结论：草原、灌木林、针叶林比分布在东南地区温暖湿润的常绿阔叶林和西北干旱寒冷的沙漠植被对环境变化更加敏感，主因－－分布区的变化。王国庆等（2000年）研究了黄河中上游径流对气候变化的敏感性（王国庆等，2000，黄河中上游径流对气候变化的敏感性分析。西北水资源与水工程，VOL.11（3）：1－5）对象：黄河上中游径流方法：利用黄河月水量平衡模型模拟黄河径流。根据水平衡原理，考虑了地面径流、地下径流和融雪径流三种水源,建立了黄河流域月水量平衡模型，在假定15种气候方案下，分析了主要产流区对气候变化的敏感性。结论：径流量对降水变化的响应较气温更为显著,气温不变,降水增加10%的情况下,中上游径流量约增加17%；降水不变,气温升高1℃,径流减少5%左右，在区域分布上,中游较上游对气候变化敏感；径流量随降水的增加而增大,随气温的升高而减小。尚宗波、高琼2001年研究了我国水分状况对全球气候变化的敏感性（尚宗波、高琼中国水分状况对全球气候变化的敏感性分析生态学报2001，21（4）：528～537）。对象：中国水分状况方法：假定中国CO2浓度倍增下的3种未来气候情景（即降水增加10%，气温分别增加1.5℃、3.0℃和4.5℃），利用气候学公式计算出太阳辐射日值,通过趋势面分析法和空间插值，计算出气温、相对湿度、日照百分率和风速30年各月平均值和年平均值。再利用改进后的Penman式计算潜在蒸散量和干燥指数空间分布规律，从而进行水分状况对全球气候变化的敏感性分析。结论：得到当前情景和假定3种情景下的中国潜在蒸散和干燥指数的空间分布图；从而认为随着气温的增加，潜在蒸散量将增加，全国潜在蒸散小于2000mm地区面积比例迅速减少，而大于2000mm区域面积比例迅速增加。而干燥指数的变化较为复杂，在3种假定未来变化情景下，随着气温的增加，中国将变得更加干燥；与当前情景相比较，在平均气温增加1.5℃&降水增加10%假定未来气候情景下，中国将变得稍微湿润，而在平均气温增加4.5℃&降水增加10%情景下将变得稍微干燥，而在平均气温增加3.0℃&降水增加10%情景下中国水