中國農業生產的氣候影響范文
本站小編為你精心準備了中國農業生產的氣候影響參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。
1未來中國氣候變化的模擬
1.1中國氣候的背景特征
分析中國氣候的背景特征對于模擬未來中國氣候的變化和評估其對農業生產的影響是必不可少的。參考世界氣象組織的觀點,即背景期限的選擇應是易獲取所需的氣候觀測數據和非氣候背景數據,同時背景期限應盡量接近當前時間從而使之能用來解釋未來氣候的變化。故本文選用1958～1997年作為分析未來氣候變化的背景期限,根據該期限內中國310個氣象站的月平均降水量,月平均最高、最低氣溫,日照時數等氣象參數,利用GIS技術分析中國氣候的背景特征。
1.2建立氣候變化的方案
氣候變化方案常定義為在自然狀態和可接受的CO2(或其它痕量氣體)水平預測下,大氣中某些氣象參數連續不斷的一系列變化。通常來說,所建立氣候變化方案的數量旨在把握氣候變化可能影響的程度,限制與之相關的不確定性[5]。在模擬未來中國氣候變化情景研究中,主要依據現有大氣環流模型的先進性、分辨率、有效性、代表性4個標準,本文選用3個GCM模型,即HadCM2,CGCM1(ThefirstversionoftheCanadianGlobalCoupledModel)和ECHAM4來模擬。所選大氣環流模型都是最近發展的全球三維大氣環流模型耦合全球混合層海洋與海冰模型。3個模型下,CO2濃度倍增情景下全球平均氣溫的響應分別為上升2.5℃、3.5℃和2.6℃。根據3個模型,建立了未來氣候變化的6種方案。表2表明上述3個GCMs和所建立氣候變化方案的詳細情況。
1.3模擬未來中國氣候變化的情景
根據不同方案下GCMs模擬的結果,可分析未來中國氣候變化。通常,用GCM模擬的氣溫分別與該模式背景氣溫的差值表示氣溫變化;用GCM模擬的降水量同該模式背景降水量之間的差值與該模式背景降水量的百分比表示降水量變化。不同氣候變化方案下,中國未來氣候變化的情景如表2。
1.3.1中國氣溫上升的情景
(1)氣候變化將使中國境內的平均氣溫普遍升高。如在HadCM2GX方案下,2020s、2050s、2080s中國的年平均氣溫將分別比現在增加1.5℃、2.5℃、3.8℃。(2)一般來說,氣溫升高的幅度在高緯度地區大于低緯度地區;內陸地區大于沿海地區。如在HadCM2GX方案下,2020s、2050s、2080s中國東北、華北和西北地區的年平均最低氣溫將比現在升高1.8℃、2.8℃、4.4℃,其幅度明顯大于中國華南、西南地區的年平均最低氣溫升高值1.6℃、2.1℃、3.3℃。同樣,在CGCM1GG方案下,2020s、2050s、2080s中國華中、西北地區年平均最低氣溫將比現在升高2.5℃、4.9℃、7.5℃,其幅度也明顯大于中國華東、華南地區年平均最低氣溫升高值1.8℃、3.7℃、5.8℃。(3)平均氣溫變化的季節分布隨氣候變化方案的不同而不同。如在HadCM2GX方案下,冬季、秋季年平均最高氣溫和最低氣溫的上升幅度明顯大于春季、夏季。而在CGCM1GG和CGCM1GS方案下,冬季、春季年平均氣溫的上升幅度明顯大于夏季、秋季。其它方案下,年平均氣溫變化的季節分布不太明顯。但就所有氣候變化方案而言,氣候變化可能會使中國冬季相對變暖,而夏季相對變冷。
1.3.2中國降水變化的情景
氣候變化下的中國降水變化較為復雜,它不僅隨氣候變化方案的不同而不同,而且其空間、季節變化也相對不明顯。但比較所有氣候方案下GCMs模擬的結果,則可發現:(1)在絕大多數氣候變化方案下(除CGCM1GS方案),未來中國的總降水量將增加。如在HadCM2GX、CGCM1GG、ECHAM4GG3個方案下,2020s、2050s、2080s中國的總降水量將分別比現在增加5.8%、10.4%、18.6%;1.2%、4.7%、2.5%和8.2%、10.4%、13.6%。(2)在所有氣候變化方案下,青藏地區的年平均降水量將明顯增加。如HadCM2,CGCM1,ECHAM4等3個模型模擬結果表明,2020s、2050s、2080s青藏地區的年平均降水量將分別比現在增加4.9%、7.4%、11.9%;3.4%、7.1%、10.2%和12.5%、15.0%、20.6%。(2)在HadCM2GX和ECHAM4GG方案下,中國所有區域的降水將會增加;但在HadCM2GS和CGCM1GS方案下,中國華北、華中、華東、華南地區的降水將減少。(3)年平均降水量的季節變化隨氣候變化方案的不同而不同。如在HadCM2模型下,中國降水的增加主要集中于冬季;而在CGCM1模型下,降水的減少卻主要集中于冬季,呈現出截然相反的變化趨勢。同樣在上述兩種模型下,夏季降水的變化十分不明顯。對ECHAM4模型來說,冬秋兩季降水的變化明顯大于春夏兩季。
2.1農業生態地帶模型(Agro-EcologicalZoning)的回顧
模擬了未來中國氣候變化的情景后,本文主要利用國際應用系統分析研究所(IIASA)發展并改進的農業生態地帶模型(AEZ)評估氣候變化對中國農業生產的影響。20世紀70年代,聯合國糧農組織(FAO)首先提出土地評價的基本原則[6]。自此以后,在FAO與IIASA的合作努力下,AEZ方法得到不斷改進并應用于許多實例研究中。如1996年IIASA完成的氣候變化對肯尼亞農業的影響[5,7]。通常來說,AEZ方法主要由3部分組成,即土地利用類型、土地資源數據庫和計算潛在糧食產量以及按照土地單元和網格把各農作物、土地利用類型的環境需求與包含在土地資源數據庫中各自的環境特征匹配的計算機程序。該方法不僅綜合考慮了影響農業生產的各項因子,而且考慮了農業生產所需的基本條件,如水分、能量、營養物質等對作物的供應情況,借助GIS技術,可輸出地理詳盡化的作物生產潛力評價結果。更重要的是,它可直接評估氣候變化對土地生產潛力的影響。
2.2氣候變化對中國農業復種指數、可耕種土地面積和潛在糧食產量的影響
評估氣候變化情景下農業的生產條件需首先了解影響土地生產潛力的一系列錯綜復雜且相互影響的因子,這包括農業復種指數、可耕種的土地面積、潛在糧食產量的變化。同時所有的影響評估也需考慮水資源的可獲得性,即“灌溉+雨養”和“雨養”條件下氣候變化對農業的復種指數、可耕種土地面積和潛在糧食產量的影響。
2.2.1氣候變化對中國農業復種指數的影響
HadCM2GX方案下,“灌溉+雨養”和“雨養”條件下氣候變化對中國農業復種指數影響的區域差異。根據圖1,并結合其它氣候變化方案下評估的結果,則可發現:(1)除了福建、廣東、廣西和海南部分省份外,氣候變化將主要增加中國農業的復種指數。如“灌溉+雨養”條件下,2020s、2050s、2080s中國華北地區農業的復種指數將分別比現在增加14%、20%、34%(HadCM2GX方案),12%、21%、42%(CGCM1GG方案)和12%、19%、22%(ECHAM4GG方案)。(2)復種指數平均增加的幅度在中國西南地區、華中地區和華北地區明顯大于西北和華南地區。除此之外,就東北地區而言,復種指數增加的幅度要大于華南地區,小于華北、華中和西南地區。在華東地區,上海、浙江兩省復種指數增加的幅度較大。(3)比較“灌溉+雨養”和“雨養”兩種條件下復種指數的變化,很明顯,在中國東北、西北甚至華北部分地區,“灌溉+雨養”條件下復種指數增加的幅度要明顯大于“雨養”條件下復種指數增加的幅度。相反,在中國華南地區,“灌溉+雨養”條件下復種指數減少的幅度要明顯小于“雨養”條件下復種指數減少的幅度。(4)在青藏地區,無論在“灌溉+雨養”條件下還是“雨養”條件下,氣溫升高都將增加西藏地區農業的復種指數。但是,在青海,氣候變化對其復種指數的影響不十分明顯。
2.2.2氣候變化對中國可耕種土地面積的影響
氣候變化情景下中國可耕種土地面積的變化情景。在所有氣候變化方案下,氣候變化將增加中國東北、西北和高原地區可耕種土地的面積。如在HadCM2GS方案和“灌溉+雨養”條件下,2020s、2050s、2080s中國東北地區的可耕種土地面積比現在增加6%、13%、19%。相反,氣候變化會減少中國華東、華中和西南地區可耕地的面積。如在HadCM2GX方案和“雨養”條件下,2020s、2050s、2080s中國華東地區可耕地面積將比現在減少6%、12%、19%。②就整個中國而言,無論是在“灌溉+雨養”還是“雨養”條件下,氣候變化都將增加中國可耕種土地的面積。在“灌溉+雨養”條件下,可耕種土地面積增加的幅度變化于2.5%～16.2%之間;在“雨養”條件下,可耕種土地面積增加的幅度變化于2.3%～18.0%之間。③就中國華北和華南地區而言,氣候變化對可耕種土地面積的影響隨氣候變化方案的不同而不同。
2.2.3氣候變化對中國潛在糧食產量的影響
①氣候變化將增加東北、西北和高原地區的糧食產量;減少華東、華中和西南地區的糧食產量。②就全國而言,氣候變化對糧食產量的影響是積極的,僅在CGCM1GG方案下,氣候變化對糧食產量產生消極影響。此方案下,2020s、2050s、2080s中國潛在糧食產量有可能減少5.7%、1.6%、5.3%。③就華北和華南地區而言,氣候變化對糧食產量的影響隨氣候變化方案的不同而不同。
2.3氣候變化對中國土地生產潛力的影響
展示了CGCM1GG方案下,“灌溉+雨養”和“雨養”條件下氣候變化對中國土地生產潛力影響的區域差異。根據圖2,并結合其它氣候方案下的評估結果,則氣候變化對中國土地生產潛力的影響可總結為:氣候變化將明顯增加中國東北地區的土地生產潛力。如在HadCM2GX方案和“灌溉+雨養”條件下,2020s、2050s、2080s中國東北地區的土地生產潛力將分別比現在增加16.0%、24.9%、36.8%;“雨養”條件下將分別增加12.1%、10.1%、35.3%。相反,氣候變化也將明顯減少中國華南、西藏地區的土地生產潛力。如同樣在HadCM2GX方案和“灌溉+雨養”條件下,2020s、2050s、2080s中國華南地區的土地生產潛力將分別比現在平均減少6.5%、2.3%、5.1%;“雨養”條件下分別減少1.4%、1.1%、6.0%。所有方案下,西藏地區的土地生產潛力減少的幅度最大。②就中國華北、西北、華東、華中、西南地區而言,氣候變化對土地生產潛力的影響隨氣候變化方案的不同而不同;同時也隨“灌溉+雨養”和“雨養”條件的不同而不同。③如不考慮西藏地區,氣候變化將對整個中國的土地生產力潛力產生積極影響;否則,就平均狀況而言,氣候變化將對中國的土地生產潛力產生消極影響。在“灌溉+雨養”條件下,減少幅度變化于1.5%～7.0%之間;在“雨養”條件下,減少幅度變化于1.1%～12.6%之間。
3結論與展望
利用大氣環流模型和農業生態地帶模型分析氣候變化對中國農業生產的影響,其特點如下:①GCM模型的空間分辨率等較以往模型都有較大的提高;②溫室氣體濃度逐漸增加的氣候變化方案,避免了平衡倍增方案的不現實性;③AEZ方法不僅綜合考慮了影響農業生產的基本因子和條件,且為輸出地理詳盡化的評估結果提供了可能[5～8]。研究表明:(1)氣候變化將使中國的平均氣溫普遍升高,且氣溫升高的幅度在高緯地區大于低緯地區,內陸地區大于沿海地區。如在HadCM2GX方案下,2020s、2050s、2080s中國的年平均氣溫將比現在上升1.5℃、2.5℃、3.8℃。就季節變化而言,氣候變化會使中國冬季相對變暖,而夏季相對變冷。
此外,氣候變化下中國的降水變化略顯復雜,總趨勢是中國東北、西北、青藏地區的降水將會增加,而東南沿海地區的降水有可能減少。(2)由于氣溫升高加上東北、西北、青藏和華北部分地區降水增多,中國農業的復種指數將普遍增加。此外,就中國東北、西北和華北部分地區而言,“灌溉+雨養”條件下復種指數增加的幅度明顯大于“雨養”條件下增加的幅度;而在中國華南地區,“灌溉+雨養”條件下復種指數減少的幅度卻明顯小于“雨養”條件下減少的幅度。(3)氣候變化將增加中國東北、西北和青藏地區可耕種土地的面積、潛在糧食產量,而華東、華中和西南地區可耕種土地的面積、潛在糧食產量將會減少。就華北、華南地區而言,氣候變化方案不同,可耕種土地面積、潛在糧食產量的變化也不同。
就全國而言,氣候變化對其可耕種土地面積的影響是積極的。“灌溉+雨養”條件下,可耕種土地面積增加的幅度變化于2.5%～16.2%之間;“雨養”條件下,變化于2.3%～18.0%之間。(4)氣溫升高將明顯增加中國東北地區的土地生產潛力,而中國華南、西藏地區的土地生產潛力將明顯減少,且西藏地區的土地生產潛力減少的幅度最大。就全國平均狀況而言,氣候變化將對其土地生產潛力產生不利影響。“灌溉+雨養”條件下,減少的幅度變化于1.5%～7.0%之間;“雨養”條件下,變化于1.1%～12.6%之間。
