低碳经济下的气候变化影响与适应

低碳经济下的气候变化影响与适应一、背景：低碳经济下的气候变化情景为了改进气候变化对农业等领域影响的评估，需要发展和应用新的未来社会经济、气候和环境综合情景，同时为了支持气候变化影响研究和政策制定，也需要把现有的一些情景联系起来综合使用，比如把社会经济、温室气体排放、气候影响的响应、反馈、空间分布情景耦合在一起。IPCC在1990、1992、2000年曾几次发布情景，并广泛地应用于未来气候变化及其影响评估，以及选择适应与减缓的技术和政策过程中。在过去几年里，IPCC已经调整了情景发展的方法和过程，由全球25个模型研究团队完成的新情景框架已经产生。IPCC还组织了一支模型评价专家组，并支持他们开展工作。IPCC一直在给定不同的温室气体排放情景后，预估未来的变暖情况。下图总结了其排放情景特别报告（SRES）中常用的六种排放情景下变暖的昀佳估计，和全球平均地表增暖的昀佳估算值及其可能性范围。图1IPCC第一工作组对全球2100年地球表面变暖的评估注：各实线分别表示A2、A1B和Bl情景下的多模式全球平均地表增暖（相对于1980至1999年平均），并作为20世纪模拟结果的延续，阴影区表示各模式年值的正负一个标准差范围。橘红色线表示将控制在2000年浓度水平上的模拟试验结果，右侧的灰色条表示昀佳估算值（各条中间的实线）和六个SRES标志情景可能性范围的评估结果。图1中Al情景描述的是一个高排放的情景，经济增长非常快，全世界人口数量峰值出现在21世纪中叶并随后下降，新的更高效的技术被迅速引进。Al情景进一步划分为三组情景，分别代表着化石燃料密集型（A1FI）、非化石燃料能源（A1T）以及各种能源之间的平衡（A1B）。A2情景描述了一个极不平衡的世界，自给自足，保持当地特色。各地域间生产力方式的趋同异常缓慢．由此导致人口持续增长。经济发展主要面向区域，人均经济增长和技术变化是不连续的，低于其他情景的发展速度。Bl情景描述了一个趋同世界，全球人口数量及变化情况与Al情景相同，所不同的是，经济结构向服务和信息经济方向迅速调整，伴之以材料密集程度的下降，以及清洁和资源高效技术的引进。其重点放在经济、社会和环境可持续发展的全球解决方案，其中包括公平性的提高。B2情景是一个中低排放情景，强调区域经济、社会和环境可持续发展。在这个世界中，全球人口数量以低于A2情景的增长率持续增加，经济发展处于中等水平，与B1和A1情景相比，技术变化速度较为缓慢且更加多样化。尽管该情景也致力于环境保护和社会公平，但重点还是放在局地和地区层面。对于A1B、A1FI、A1T、A2、B1和B2这6组情景，其中每一种情景都可以作为解释性情景。但排放情景受人口、经济增长和能源结构的影响，并不能完全反映气候公约中稳定大气温室气体浓度的目标，比如《京都议定书》第三条中提到的：发达国家缔约方应个别地或共同地确保其在附件A中所列温室气体的人为二氧化碳当量排放总量不超过按照附件B中所列各国承诺的量化的限制和减少排放的数量，以使其在2008年至2012年承诺期内这些气体的全部排放量从1990年水平至少减少5％。2012年以后发达国家的减排承诺也在进一步的谈判中。而SRES等情景并没有考虑这些人为减排因素，不能正确反应全球温室其他减排的真实情况，为了改进这一情况，IPCC在2007年提出了温室气体的稳定情景。由于达到这些稳定情景的途径有很多，为了全面系统的总结RCP4.5情景，从而产生新的气候变化情景，并用于未来的气候变化影响和对策研究，IPCC组织专家开展了对新情景的研究。经过分析，IPCC专家组已经建议新情景用典型浓度路径RCPs来表示。IPCC决议中指出，确定RCPs的主要作用是加速综合情景开发进程，使气候模型同时能够模拟排放情景。为了满足影响、适应和脆弱性（IAV）研究团体的应用，气候模型研究团体能够利用排放路径和浓度（辐射强迫）来开发新的气候变化评估预测。同时，气候模型还能提供碳通量和气候反馈的信息以便修正情景加强稳定性，并使它们各自的基准线更合理。通过这种办法，可以使综合模式以及气候变化预测和影响、适应和脆弱性评估的情景产生过程在今后十年内显著缩短，IPCC专家组归纳总结的用单位面积的辐射强迫表示未来100年RCP4.5的新情景，其强度如图1所示。本报告将在此基础上评价气候变化对中国主要领域的影响和适应。二、气候变化对农业的影响与适应如果全球不采取任何减缓措施，未来气候变化将对农业生产产生重要的影响，而且以负面影响为主。气候变化会改善中国部分地区农业生产的热量条件，但水分供需矛盾会更加突出，发展农业对技术和投入的要求更高；而且未来气候变率的变化对粮食生产和农业的稳定性和可持续性会产生重大影响。（一）观测到气候变化的影响气候变化将对农作物产量产生较大影响，尤其是气候变化引起的干旱及暴雨对农作物的影响。20世纪后期我国，特别是北方，农作物受气候变化干旱缺水的影响日益严重、范围逐步扩大，持续时间也由单年、单季、单月向连年、连季、连月增长变化。农作物受灾面积和粮食产量损失加大。1951~2006年我国平均每年农作物受旱面积为2175.4万km2。20世纪80年代以来，中国华北地区持续偏旱，京津地区、海淮河流域、山东半岛等连续10多年平均降雨量偏少10％~15％或以上；20世纪90年代以后，干旱区从黄淮海地区继续向西北、西南、东北方向扩展，黄河中上游的陕甘宁地区、双江流域、淮河上游、四川盆地以及辽河流域的平均年降水量也偏少5％~10％甚至更多;2000年受旱面积昀大，为4054万km2。我国平均每年受雨涝灾害的农作物面积为975万km2，严重的年份可达1500万km2以上，其中1991年、1998年份分别达到2460万km2和2229万km2。20世纪90年代是继20世纪50年代后长江流域洪涝灾害高发的10年，其中极端降雨事件的增加起了主要作用。在继续变暖的21世纪，气温升高使水循环加快，降水分布更加不均匀，极端降水事件频率增大，发生百年一遇的旱涝的概率也会随之增大。气候变化还改变了农作物的生长习性。比如，近半个世纪以来，气候变化对山东农作物生长习性就产生了重大影响。小麦、玉米、棉花生育期内的生长积温均呈上升趋势；全省平均初霜期呈推后趋势；平均终霜期呈提前趋势；平均无霜期呈增加趋势，每10年增加5天。由此，山东农作物复种指数增加。特别是20世纪90年代以来，山东暖冬频现，全省某些冬小麦种植品种因春化低温达不到要求而发生改变，由以前以种植冬性品种为主过渡到半冬性品种为主，部分地区种植弱冬性品种，小麦全生育天数呈减少趋势，全年粮食总产的气象产量振幅增大，但冬春抗寒能力减弱，造成产量波动幅度加大。另外，农业病虫害呈加重趋势，某些虫害在新的区域出现，如稻飞虱，化肥、农药施用量呈上升趋势，农业成本和投资增加。（二）未来气候变化对农作物产量的影响气候变化对未来农作物产量产生的影响也很大。根据模型模拟的结果，在二氧化碳加倍的条件下，气候变化对我国作物产量的影响较大，其变化幅度随不同的气候情景和地点而有所不同。小麦、玉米和水稻昀高产量变化幅度在-21％~+55％，大豆在-44％~+80％，棉花在+13％~+93％。如果不采取任何适应措施，到2030年，我国种植业生产能力在总体上因气候变暖可能会下降5％~10％，其中小麦、水稻和玉米三大作物均以下降为主。2050年后受到的冲击会更大。到2050年，不考虑二氧化碳的肥效作用时，水稻将平均减产4.3％~8.5％，玉米平均减产0.4％~14.5％，小麦平均减产2.2％~11.4％；考虑二氧化碳的肥效作用，水稻将平均减产0.9％~1.2％,玉米平均减产0~8.5％，小麦平均减产6.6％~14.2％。未来气候变化条件下，二氧化碳的肥效作用对作物产量有一定的促进作用，作物单产与现在气候条件下相比基本持平或略微增加。但是，在实际生产中，二氧化碳肥效的发挥程度以及长期的肥效还需要进一步研究和探讨。由于我国地域辽阔，农业生产方式多样，作物类型多，品种差异也很大，气候变化对不同地区和不同种类作物的产量影响不同。气候变化同时也会对农作物品质产生影响。在二氧化碳浓度倍增的条件下，大豆、冬小麦与玉米的氨基酸和粗蛋白含量均呈下降趋势；对棉花纤维质量的影响则不显著。使用PRECIS预测的气候变化对三大粮食作物在A2和B2情景下的产量变化如下：l）水稻。如果考虑二氧化碳的肥效作用，2050年全国水稻的单产在A2情景下会增加，在B2情景下会减少。研究认为：二氧化碳的肥效作用可以有效地弥补高温缩短了作物实际生长季引起的产量下降，二氧化碳在A2情景比B2情景的肥效作用更明显。如果研究中不考虑二氧化碳的肥效作用，依然维持目前的播种时间和栽培品种，在A2和B2两种气候情景下，水稻单产都将降低。单产变化在地域分布上不尽相同。如果考虑二氧化碳的肥效作用，在A2情景下，全国大部分地区的单产都会增加（特别是中部地区）。单产增加昀大的地域分布在湖北、四川、湖南和江西交界的山地地区。少数地区的单产会下降，如华北地区和山西等地。如果考虑二氧化碳的肥效作用，在B2情景下，全国大部分地区的单产也会下降，仅在湖北和四川的交界地区和华南部分的丘陵地区的单产会有所上升。研究发现，水稻种植面积会向北部扩展。黑龙江北部地区将可以适宜目前的单季稻品种生长，而长江中游的北部地区和南部海拔较高的地区由于温度的升高也会适宜目前双季稻品种生长。目前这一结论主要的不确定性来源于对该地区水分供应能力的不肯定。如果维持2000年的品种、管理方式和播种面积，二氧化碳的肥效作用对于中国水稻总产会有很大的正面效应。一般讲，A2情景下雨养和灌溉水稻的总产都会增加，B2情景下为减产。如果二氧化碳的肥效作用不出现，A2和B2情景下无论雨养和灌溉，水稻都会减产。2）小麦。如果考虑二氧化碳的肥效作用，在A2情景下，2080年中国大部分地区的雨养和灌溉小麦单产都会下降。需要指出的是，二氧化碳对小麦的增产作用，必须首先要保证充足的水肥供给。如果不考虑二氧化碳的肥效作用，在A2和B2情景下，2080年小麦较基准水平分别大约减产20％和10％。灌溉小麦的减产幅度低于雨养小麦，区域间的表现不同。在A2情景下，全国特别是华北地区以及长江流域部分地区有一定的增产趋势，但在东北以及西南地区在B2情景下，特别是雨养小麦单产降低。气候变化对春小麦的不利影响高于冬小麦，在没有灌溉的条件下，A2情景下，加80年春小麦大约减产30％，冬小麦减产约14％。春小麦产量下降明显，这是由于目前春小麦主要种植在中国东北和西北地区，而这些地区的气候变化较其他地区更明显。温度升高会使春小麦生长期内受到的热胁迫增加，但冬小麦生长期内的霜冻风险降低，无霜期天数增多，因此，冬小麦可能受到的不利影响更严重一些。初步的研究结果表明，A2和B2排放情景下小麦单产变化趋势一致，但B2情景下的不利影响低于A2情景下的不利影响。3）玉米。如果考虑二氧化碳的肥效作用，在A2和B2排放情景下，2080年雨养玉米和灌溉玉米的单产都将表现出增长趋势，在A2情景下，雨养玉米的单产年增长幅度昀高，这可能是由于在高二氧化碳条件下，当前水分匾乏的中国华北区（昀大的玉米种植区）雨养玉米产量明显提高的缘故。如果不考虑二氧化碳的肥效作用，在A2和B2情景下，由于高温缩短了玉米的生育期（4~8天），雨养玉米和灌溉玉米的产量都会降低。即使在水源充足的条件下，灌溉可以部分补偿产量的降低，但不可能完全抵消其下降的趋势（即使实现了充分灌溉，产量也可能是维持在目前的水平）。玉米灌浆期高温对产量的降低作用更明显。玉米的减产区主要集中在东北平原、华北和四川盆地等玉米主产区；增产区集中在东北的北部和华南。华北地区主要种植的是夏玉米，温度的升高以及伴随而来的强烈蒸发，都会缩短玉米的生育期，加之降水减少造成的灌浆水量减少等，造成了产量的下降。在假设玉米品种、管理水平、种植面积和2000年相同，在A2和B2排放情景下，中国玉米生产的总产量下降，这是由于部分地区的增产量无法弥补玉米主产区降低的产量。（三）农业可能的适应全国年平均温度增加1℃时，≥1