全球气候变暖与我国气温的变动

全球气候变暖与我国气温的变动

自100世纪以来，以世界变迁为主要特征，世界气候和环境发生了重大变化：水资源不足、生态系统退化、土壤侵蚀加剧、生物多样性降低、臭氧层破坏、全球化学成分变化等。由于全球变化的幅度已经超出了地球本身自然变动的范围,对人类的生存和社会经济的发展构成了严重威胁。目前,气候变化问题已成为全球环境与实现可持续发展的主要问题之一,引起了世界各国政府和公众的广泛关注。气候变化直接影响农业湿地作物产量,使水稻产量减少;二氧化碳浓度的增加既有利于作物生长,又会抑制利于作物生长的其他因素;紫外线增多直接使作物产量降低、蛋白质和脂肪减少;气候变暖会影响我国的农业气候条件和种植制度、作物品种的布局、产量、施肥水平;气候变暖将使江河水量、水资源的供需状况、旱涝灾害出现的频率、水质等发生变化,从而影响农业。1中国气候变化的发展和未来趋势1.1平均气温变化在全球气候变暖的背景下,我国气温变化也呈上升的趋势。我国气温变化趋势基本与北半球一致,但最冷、最暖出现的时期不完全相同。20世纪40~60年代的降温,我国比北半球显著,20世纪80年代气温的上升趋势,北半球比我国强烈。近百年来,我国年平均气温存在两次突变,一次是1919年表现为迅速增暖,一次是1952年表现为急剧降温。1980~1998年间我国年平均气温上升趋势高达0.52℃/10年,显著高于同期全球温度0.19℃/10年的上升趋势。1998年是近一个多世纪以来我国最暖的一年,气温距平达1.38℃。1.2—我国气候变暖具有显著的地域特征近40年来我国年平均气温以0.04℃/10年的速度上升,其中东北、华北、华南和西北区的年平均气温增速是正的,最大增温区在东北,高达0.192℃/10年,其次是华北,为0.104℃/10年。长江中上游、中下游及西南区均为负增速,最大降温在长江中上游区,达到-0.141℃/10年。冬季,除西南区外,其它6个区均为正增速,最大增温在东北和华北,增速分别为0.467℃/10年和0.462℃/10年。夏季则相反,除华南区外,其它6个区均为负增长,最大降温在长江中上游区,增速为-0.297℃/10年。1.3温室效应和增温能力我国的气候变化,除个别地区外,未来每10年会增加0.3~0.5℃,甚至更多。在2010年以后,温室效应可能逐步占据主导地位,到2030年全球平均气温可能比1961~1990年平均气温上升0.6℃以上,东亚地区的增温可能比全球平均稍强。尽管国内不同学者对升温幅度的估算差异较大,但对升温趋势的模拟是一致的。因此,气候变暖的原因及可能后果必须引起人们的高度重视。1.4降水量有增加近40年来我国降水量以12.69mm/10年的速度减少,降水量20世纪80年代平均较20世纪50年代平均少34mm。除西北地区年降水量略有增加,其它6个区的降水量都在减少,华北区最为严重,其次是西南区、长江中下游区和东北区,其变化速度分别为-24.28mm/10年、-15.10mm/10年、-14.38mm/10年和-13.94mm/10年。目前国内多数研究表明:未来降水略有增加但增幅不大,其中,沿海地区降水量可能会增多,北半球副热带北部及温带南部降水可能减少。大陆地区由于气温升高,降水减少,干旱进一步加剧。2气候变化对中国农业和生态的影响2.1种植制度变动的趋势气候变暖,生长季延长,对我国种植制度影响重大。在技术进步的共同作用下,1986~1995年的10年间,全国耕地复种指数增加了9.5%,东北地区耕地复种指数达102%。伴随着冬麦北移的成功,北方地区种植制度将发生进一步变化。假设到2030年全球二氧化碳浓度倍增和我国平均气温上升1℃的情况下,预计三熟制的北界将从目前的长江流域移至黄河流域,二熟制北界从秦淮地区北移至内蒙和东北的南部。到2050年,我国一熟制区的面积将由现在的62.3%缩小到39.2%,三熟制区的面积将由目前的13.5%扩大到35.9%,二熟制区的面积基本不变。笔者认为,我国未来的种植制度会因升温而有变动,但结果在很大程度上取决于水分状况,因为许多地区水热变化并不同步。在热量条件有保证的情况下,年降水量小于600mm,只能一年一熟或两年三熟;年降水量大于800mm,方可稻麦两熟。因此,要想利用气候变暖的契机提高复种指数,必须大力发展节水农业,在雨养农业地区开展旱地农田种植体系的研究。2.2农业气候特征我国20世纪80年代光温生产潜力有明显增长的趋势,北方增幅大于南方。尽管整个黄土高原20世纪80年代年平均气温升高,但影响玉米生长期内的温度并没有增高,反而有所下降,以致20世纪80年代玉米光温生产潜力较20世纪60、70年代减小。由于降水变化的影响,除陕西省外,其它省区20世纪80年代气候生产潜力均高于20世纪60、70年代。以安徽省为例,20世纪80年代安徽省各地农业气候生产潜力较20世纪40年代准气候平均值减小。国内学者杨恒山等对近45年气候变化对哲盟作物生产潜力的影响进行了研究,并对玉米、水稻、大豆、高粱4种主要作物生产潜力不同的变化进行了对比分析。气候变化对作物生产潜力的影响具有明显的地域性,各地应充分认识自然资源的变化,趋利避害,提高作物的现实生产力。未来气候变化对作物生产潜力的估算,大多是在模拟二氧化碳浓度倍增的前提下进行的。陶战等认为我国种植业生产潜力将因气候变化而下降5%左右;李玉娥等认为我国北方冬麦区小麦和玉米的生产潜力都将不同程度地提高;张厚宣模拟计算我国南方稻区在自动灌水和雨育两种种植方式下,在现有品种不变的前提下,双季稻和单季稻气候生产潜力普遍下降;金之庆等在考虑气候条件变化并考虑二氧化碳的直接作用,得出北方冬小麦产量将显著增加,而南方麦区的减产幅度亦趋向缓和,有的甚至增产;二氧化碳浓度的增加减少了玉米叶片的蒸腾量,提高了水分利用率,从而增强了玉米的适应能力,提高了生产力;郑有飞等在考虑光、温、水、二氧化碳影响的基础上,并考虑太阳紫外线的负面影响,得出南京地区冬小麦生产潜力下降20%的结论。尽管这些结论有一定的不确定性,但提示未来气候变化对农业的影响既是机遇又是挑战,关键是如何应对。2.3气候突变,影响土地沙漠化的发生我国地处东亚季风区,是世界上气象灾害最为频繁的国家之一。近年来,温室效应有进一步加剧气候变暖和气象灾害的趋势。近30年来,我国气温和降水变化具有明显的不稳定性,从而对农业生产造成影响。未来气候变化不能改变农业气象灾害频繁发生的事实,但可能会改变原有农业气象灾害的格局。气候变暖,低温冷害将有所减轻,但由于增温主要是在冬春季节,所以东北及其它地区夏季低温冷害仍不可掉以轻心。如在气候变暖较为显著的20世纪80年代,1985、1989年东北均发生了全区性的夏季低温冷害,东北三省粮食减产幅度均在10%~27%。气候变暖,无霜冻期将随温度升高而延长,但霜冻是一种时间尺度很短的农业气象灾害,具体年份的发生可以与时间尺度很长的气候变化趋势相反。事实上,随着生育期长的高产品种的使用,作物本身抗冻性的降低,尽管低温强度有所减弱,但霜冻的危害程度有可能加剧。1995年吉林省中部地区9月14日就有较重的初霜冻,农业受害明显,1999年松辽平原9月21日初霜冻,较历年初霜冻早1周,几乎全部的大田作物受害致死。气候变暖,冬麦区冻害大幅度减轻。北方冬麦区在20世纪50、60年代和70年代初,几乎年年都有不同程度的冻害发生。20世纪80年代以来,由于冬季温度升高明显,冻害次数减少,强度减轻,尤以20世纪80年代中期至今,还未发生大面积的冻害。与低温危害减轻相反,高温危害将加剧。一方面温度升高,作物生育期缩短,产量降低,另一方面,各种作用都将不同程度地受到高温热害的影响,尤以长江中下游的水稻和北方小麦为甚。从近40年我国降水量的变化来看,降水量呈减小的趋势,但这并不意味着我国洪涝灾害的危害有所减轻。降水受季风进退影响大、降水集中、降水变率大是我国降水的基本特征,在这样的背景下,气候变暖导致冰川雪山融化,不仅会使沿海、沿江被围垦的农田受淹,而且增加了洪涝灾害的隐患。近年来,我国洪涝灾害严重,1991年江淮地区持续性特大洪涝灾害造成的经济损失为1200亿元,1994年全国洪涝灾害损失是1500亿元,而1998年全国特大洪涝灾害损失超过2000亿元。未来气候变化将进一步加剧我国的干旱。我国内陆地区降水量减少或微量增加是我国未来降水变化的可能,但温度升高,蒸发、蒸腾加大,无疑将加剧干旱。我国干旱、半干旱地区的农牧过渡带也将有所扩大。农牧过渡带向东南推移不仅减少了种植面积,而且使可能引起沙漠化的危险地区也随之向东南方向推进。人类对土地资源的过度利用和干旱是造成沙漠化的直接原因。在这双重因素的作用下,我国沙漠化土地面积在20世纪60、70年代平均每年增加约1560km2。可见,气候干旱和沙漠化已是一个极需引起重视并采取措施加以防范的重大环境问题。此外,气候变暖对农作物病、虫、草害以及土壤肥效都有不同程度的影响,一些学者就二氧化碳浓度增加对作物的直接影响也进行了模拟研究,这些都反映了我国气候变化对农业影响问题研究的深入和细致。3减少农业碳排放的措施气候变化对农业的影响巨大。为促进我国农业持续发展,许多学者从理论上提出了适应气候变化的战略性对策,主要:①控制和减少农业活动中温室气体的排放量。如秸秆还田、秸秆养畜都将避免作物秸秆作为烧柴而大量释放二氧化碳;②采取少耕法、免耕法减少过度耕作带来土壤中碳素的释放;③开发太阳能、水力能、风能、沼气等再生能源,直接减少农业生产和生活造成的二氧化碳排放;④通过水肥管理、微生物措施和新品种的使用减少稻田中CH4的排放。3.1适时合理耕作,调整作物品种布局将当前勉强或不适合农作的地区逐步调整转变为牧业或林业地区,或牧、林结合地区。增加土壤植被的覆盖率,不仅有利于吸收利用大气中的二氧化碳,也有利于防止土壤退化和沙漠化。在种植业内部适时改革耕作制度,调整作物品种布局,以充分适应气候的变化。顺天时,尽地力的种植不仅可以增加农作物吸收二氧化碳的能力,还能大幅度提高作物的产量水平。3.2注重候变化能力的提高,培育优良的优良品种农田水利建设、节水农业体系、农田防护林等都有利于农业适应气候变化能力的提高。选育光合能力强、抗逆性强的优良品种。这些品种不仅能经受可能出现的气候异常,而且能抗逆可能加重的虫、病危害,同时还能充分利用二氧化碳浓度增加带来增产的直接效应。3.3减少损失的对策研究防御(或减免)气候变化不利影响的对策措施。变被动防御为主动防御,将损失减少到最低程度。研究气候变化背景下,作物病虫害可能发生的趋势,做好预测预报工作。3.4针对性研究气候变化显著的地域特征,加之各地农业生产对象又有所差异,因此区域性的研究在指导生产实践上更具针对性。这方面虽有一些研究,但多是理论探讨,缺少可操作性。因此,对气候已有显著变化的地区,特别是东北、华北来说,具体系统地分析气候变化的特征和趋势、充分利用气候资源以及研究农业趋利避害的途径在理论上和实践上都是必要的,应是今后加强研究的一个方向。3.5气候变化的研究。在整个环由于未来人为排放方案的多样性、气候模式的不确定性、气候自然变化的难以预测性以及气候系统各圈层和多种影响因子的相互作用和反馈的复杂性等,对未来气候变化的预估包含有相当的不确定性。加强科学研究,不断地改进和提高人类对气候系统及其变化的认识,解决和减少不确定性是目前和今后相当长一段时间内科学界的重要任务。要深入理解全球气候系统中各圈层的相互作用和反馈过