与气候变化公约相关的科学问题

与气候变化公约相关的科学问题-对农业、水和生态的影响林而达全国政协常委、人口资源环境委员会委员国家气候变化专家委员会委员中国农业科学院农业与气候变化研究中心主任北京[e-mail]摘要1气候灾害是否与气候变化有关2未来的气候变化影响是否会发生明显转折3适应的作用到底有多大4为什么需要要求发达国家先大幅度减排5巴厘会议的可测量可报告可核查要求2007/08重大气象灾害淮河流域发生一九五四年以来第二位流域性大洪水；在2006年遭受五十年一遇的高温干旱后重庆又遭受一百一十五年来最强雷暴雨袭击六至八月东北地区遭受严重夏伏旱八月中旬超强台风“圣帕”肆虐南方七省；一月南方六省遭受严重冰冻雨雪灾害IPCC观测到的不可逆影响的风险观测到的生态系统有20-30%未来灭绝的风险增大;极和格陵兰冰雪融化千年可使海平面上升6-7米冰川融化使某些中纬和热带干燥地区可用水量会减少10-30%科学问题B2情景中期生态系统脆弱性B2情景远期生态系统脆弱性气候变化对自然生态系统的影响01000020000300004000050000600007000019501953195619591962196519711974197719801983198619891992199519982001年份受灾面积(千公顷)010000200003000040000500006000070000成灾面积(千公顷)受灾面积成灾面积历年受灾成灾面积自然灾害增多,危险加大,证明气候变化危害气候持续变暖，灾害增多；防灾减灾成为重大紧迫任务;为避免或延迟“人为危险气候”的出现，要尽早采取适应行动国家需求-1.5-1.0-0.50.00.51.01.519511956196119661971197619811986199119962001旱灾756.9亿元RMB/a1.2%ofGDP涝灾511.6亿元RMB/a0.8%ofGDP1998-2004期间农业因灾损失Currentsuitabilityforrain-fedcropsandEnsemblemeanpercentagechangeofannualmeanrunoffbetweenpresentand2050对农业的可能影响：目前非灌溉农业的分布及未来水资源变化75E80E85E90E95E100E105E110E115E120E125E130E135E1.522.533.544.555.5用PRECIS模拟的IPCC排放情景特别报告中A2与B2情景下2071–2079年平均温度相对于基准年(1961–1990)的变化分布(XuYl)1951～2004中国的温度变化分布A2(中–高排放情景)B2(中–低排放情景)时段温度增量(C)降水变化(%)CO2(ppmv*)温度增量(C)降水变化(%)CO2(ppmv*)2010~20191.003.34401.163.74292040~20492.117.05592.207.04922070~20793.8912.97213.2010.2561XuYlDingYH过去和未来的温度变化用PRECIS模拟的IPCC排放情景特别报告中A2与B2情景下2071–2079年平均降水量相对于基准年(1961–1990)的变化分布(XuYl)1956～2002中国降水变化分布(DingYH)过去和未来的降水变化模拟预测的玉米产量的变化平均产量的变化(%)*包括CO2肥效作用不包括CO2肥效作用2020s2050s2080s2020s2050s2080sA2:雨养9.818.420.3-10.3-22.9–36.4A2:灌溉-0.6-2.2-2.8-5.3-11.9–14.4B2:雨养1.18.510.4-11.3-14.5–26.9B2:灌溉-0.1-1.3-2.20.2-0.4-3.8XiongW适应可以在一定时期内避免危险的气候变化对未来农业的可能影响Riceyields2080s•如果不采取任何措施，到2030年，中国种植业生产能力在总体上可能会下降5%～10%左右•到21世纪后半期，中国主要农作物，如小麦、水稻和玉米的产量最多可下降37％；今后20~50年间的农业生产也将受到气候变化的严重冲击，气候变化将严重影响我国超长期的粮食安全。HuiJu设备条件FACE自由大气CO2富集系统，研究农作物的反应最新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%）CO2高浓度的有利影响什么时候被抵消？Majorimpactsofclimatechangeoncropandlivestockyields,andforestryproductionby2050气候变化对未来农林牧影响趋势的分布basedonliteratureandexpertjudgmentIPCC.Adaptationisnottakenintoaccount.专家组总结文献所得，不包括适应Droughtconditions,flooding,andpestoutbreaksaresomeofthecurrentstressorstofoodsecuritythatmaybeinfluencedbyfutureclimatechange.气候变化影响旱涝病虫从而影响粮食安全气候变化对中国不同地区的农业产生了不同的影响LiuYJIPCCAR4:温带地区玉米、水稻、小麦产量变化与温度关系，不包括适应(红线)及包括适应(蓝线)主要作物产量对气候变化的敏感度序号名称领域内容多指标评分适用地区气候变化问题、解决方法应用技术、预期目标1小麦抗寒基因定位和育种新技术农业变暖导致春性小麦增多，晚冬和早春冻害严重，用新技术确定每个品种适宜地区，减少冻害华北2春天温度增高，湿地冷涝变轻；扩种水稻可以增产增收，同时又可以减少湿地排放气候变暖，雪山融雪使湖面上升，但藏北草原日趋干旱，降雨季节分布极不平衡，导致草原沙化退，用湖水在关键季节灌溉草原可局部增加产草量。34农业冬暖有利扩大优质高产的冬麦种植，还利于利用冬麦生长季节和夏季复种季节，成本效益分析确定可行性，解决品种，栽培技术问题，预期目标，在理论适合地区试验推广28东北西北原春麦区边缘适应技术清单作物结构调整（水稻扩种）农业32黑龙江垦区三江平原草原喷灌生态30西藏高寒草原32冬麦北移西扩中国未来影响及适应目标变暖1-2℃(2020)2-3℃(2050)3-5℃(2080)水所有地区供需仍可以平衡华北缺水:-2%西北缺水:-3%;其它地区可以平衡华北缺水:-1%西北缺水:-4%;其它地区可以平衡生态系统东北:宜林地减少-9%~2%;西北和青藏高原西部:生态脆弱性增加冷杉木和松树北移2.75º~6º;落叶松减少，南边界至51°N可以确定，轻度和中等程度的生态脆弱区域扩大农业农业需水量增加；东北冷害减轻作物产量减少5~10%,但区域和作物间差异很大;550ppmCO2增加C3作物产量17%;适应增加所有作物的产量高于基准年趋势情况560~720ppm的CO2肥效作用在水、肥品种、适宜的地方可以抵消由于气候变暖3.2~3.8℃引起的粮食减产海岸带管理海堤建设的成本效益分析:占GDP的0.081~0.1‰假设海平面升高30厘米，修筑海堤的额外附加费用是GDP的0.034~0.04‰假设海平面升高30厘米，修筑海堤的费用是GDP的0.008~0.028‰Howadaptthepricerise?如何适应粮价上涨？Foodpriceriseisinevitableasclimatechange随着气候变化粮价上涨不可避免Foodandforestrytradeisprojectedtoincreaseinresponsetoclimatechange,withincreaseddependenceonfoodimportsformostdevelopingcountries粮食和林产品贸易会随着气候变化而增加，因为大部分发展中国家对粮食进口的依赖加大TemperatureChanges温度变化Agr.PriceChanges农产品价格变化+1to+2°C–10to–30%+2to+3°C–10to+20%+3to+5°C+10to+40%全球减排效果不明显，变暖还将继续，气候问题更突出全球CO2浓度仍以2ppm/年速度上升2007年出版的IPCC第四次评价报告IPCC：控制在2000年水平上的温室气体排放仍可使100年的气温升高0.6度;稳定大气辐射强迫在4.5W/m2,仍要升温2-4度,影响因稳定途径而不同科学问题欧盟关于减排的新建议会有什么后果1990(94)200420202050EU4005Tg3880Tg-20~-30%-60~80%AnnexIP:1.25917148Tg16267Tg12004Tg5600TgChinaP:1.3143650Tg5600Tg-inc.rate(9139-1200Tg?)Consideremis.reduc时期发达国家活动贡献1750-190095%1901-199077%1991-200560%历史责任减排情景CO2浓度CO2–当量浓度)CO2浓度成峰年2050年全球CO2排放变化(%of2000排放全球平均温度较工业革命前的增加量只考虑热膨胀条件下全球平均还平面较工业革命前的上升量ppmppm年%ºC米I350–400445–4902000-2015-85to-502.0–2.40.4–1.4II400–440490–5352000-2020-60to-302.4–2.80.5–1.7III440–485535–5902010-2030-30to+52.8–3.20.6–1.9IV485–570590–7102020-2060+10to+603.2–4.00.6–2.4V570–660710–8552050-2080+25to+854.0–4.90.8–2.9VI660–790855–11302060-2090+90to+1404.9–6.11.0–3.7IPCC对全球排放上限的几种估算编制国家温室气体清单需要的科技支撑1碳循环中的人为排放/吸收与自然排放/吸收碳循环与碳收支是确定全球含碳温室气体（CO2、CH4）在大气中留存量以及向大气中排放和从大气中清除量的科学基础气候公约关注的是人为活动引起的碳循环与碳收支的变化如不区分碳循环与碳收支的自然过程与人为过程的数量，则难以担负起为国家履行气候公约义务、编制并提交国家温室气体清单科技支撑的任务.排放源：种植水稻、饲养反刍动物、动物废弃物处理、化肥及有机肥使用吸收汇：土壤固碳、能源作物气候公约涉及的农业温室气体排放与吸收新的方法指南确认：1）主要的温室气体排放和清除过程以及不同形式的陆地碳储存可以发生在所有土壤类型中。2）土地利用变化可以包括所有土壤类型。避免了重复和遗漏类型内容多年生作物地上生物量棕榈、橡胶、肉桂、椰子；1-6年休闲；多层可可（在下一页）农田管理的碳储量增加变化因子长期旱地(寒、温0.8;热0.58；山0.64）、稻田（1.10）、多年生果树（1.0）、休闲（干0.93；湿0.82；山0.88）、全耕（1.0）、减耕（寒、温干1.02；寒、温湿1.08；热干1.09；热湿1.15；山1.09）、免耕（寒温干1.10；寒温湿1.15；热干1.17；热湿1.22）；秸杆还田低（干0.95；湿0.92；山0.94）、中（1.00）、高包括粪肥（干1.37；湿1.44；山1.08），不含（干1.04；湿1.11；山1.41）（table5.5）有机土耕作碳损失因子温带10吨/年公顷（+-90%)（寒5.0；温10.0；热20.0）（table5.6）土地转成农田一年地上碳增加因子一年生作物（5.0）和多年生作物（温2.1；热干1.8热潮2.6；热湿10.0）吨/年公顷（table5.9）转农田土壤碳变化因子原林