PDF-温室气体排放和气候变化新情景研究的最新进展

中国农业科学2008,41(6):1700-1707ScientiaAgriculturaSinicadoi:10.3864/j.issn.0578-1752.2008.06.017收稿日期：2008-03-13；接受日期：2008-04-28基金项目：国家气候变化专家委员会咨询项目（2007），中国气象局气候变化专项（CCSF2008-11）作者简介：林而达（1947-），男，辽宁营口人，研究员，博士生导师，研究方向为气候变化影响与适应。Tel：[phone]；E-mail：[e-mail]温室气体排放和气候变化新情景研究的最新进展林而达2,1，刘颖杰1,2（1首都师范大学资源环境与旅游学院，北京100037；2中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部农业环境与气候变化重点实验室，北京100081）摘要：IPCC（政府间气候变化专门委员会）在第25次会议上决定，本身不再开发情景，而由专业的研究团队承担起未来第五次评估报告（AR5）所需要的开发情景任务，同时建议新情景用典型浓度路径RCPs来表示，以加速综合情景的开发进程，使气候模型同时能模拟排放情景。本文对此进行了介绍，并建议发展中国家和经济转轨国家更多的参与到新情景和新模型的开发中来，以推进农业气候变化影响评估、支持温室气体排放总量和排放权分配谈判的科学研究。关键词：新情景；RCPs；气候变化影响AdvanceinNewScenariosofGreenhouseGasEmissionandClimateChangeLINEr-da2,1,LIUYing-jie1,2(1CollegeofResourceEnvironmentandTourism,CapitalNormalUniversity,Beijing100037;2InstituteofEnvironmentandSustainableDevelopmentinAgriculture,ChineseAcademyofAgriculturalSciences/KeyLaboratoryofAgro-EnvironmentandClimateChange,MinistryofAgriculture,Beijing100081)Abstract:Inpartbecauseofthegrowingnumberofscenariosdevelopedwithintheprofessionalresearchcommunity,theIPCCdecidedduringits25thsession(April2006)thattheresearchcommunitywouldundertakedevelopmentofscenariosforassessmentinapossibleAR5,whiletheIPCC’srolewouldbelimitedtocatalyzingandassessingsuchwork.AndtheIPCCdecisionindicatesthatRCPs(RepresentativeConcentrationPathways)asstabilizationpathwaysinordertoemphasizethatwhiletheyarebasedonexistingscenariosintheliteraturethathaveunderlyingsocio-economicassumptionsandemissionsoutcomes,theyarebeingselectedonthebasisoftheiremissionspathwaysandassociatedconcentrationsofradiativelyactivegasesandaerosols,andtheirprimarypurposeistoprovidetheseconcentrationpathwaystotheclimatemodelingcommunitytoproducenewclimatechangeprojections.TheRCPsshouldbe“compatiblewith”thefullrangeofemissionsscenariosinthepeerreviewedliterature.Inordertotakeintoaccounttheeffectsofemissionsofallgreenhousegasesandaerosols,theRCPshavebeenselectedbasedprimarilyontheiremissionsandassociatedconcentrationoutcomes,measuredasthenetradiativeforcingofgreenhousegasesandaerosols.ThepapersuggestDC/EITtoactivelyattendthedevelopmentofnewmodelsandscenariosinordertoadvancescientificresearchandpoliticalnegotiateofgreenhousegasemissionandemissionrightdistribution.Keywords:Newscenarios;RCPs;Climatechangeeffect1背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农业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[1]。IPCC（政府间气候变化专门委员会）在1990、1992、2000年曾几次发布情景，并广泛的应用于未来6期林而达等：温室气体排放和气候变化新情景研究的最新进展1701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[2~5]。情景在分析气候变化及其影响过程中的重要性日益提高，全世界开发情景和应用情景的研究人员和团队的数量在迅速增加。由于这些研究团队构建的情景数量不断增长，2006年4月26～28日在毛里求斯首都路易港IPCC第25次会议上，决定这些研究团队要承担起未来可能的第五次评估报告（AR5）所需要的开发情景的任务，而IPCC本身不再开发情景，它的角色将集中于促进和评估这类工作。在新的工作安排下，IPCC的一个急迫目标是及时地促进AR5影响评估需要的新情景的诞生。在2005年7月奥地利拉克森堡和2006年3月西班牙塞维利亚的会议上讨论了如何改变IPCC的作用，以及开发情景的科研机构的功能等问题，还有新情景如何取代IPCC已有情景等问题[1,6,7]。在上述工作进展的基础上，2007年9月IPCC在荷兰诺威克豪特举行了新情景的专家会议。世界上主要的研究机构参加了会议，包括与发展、应用新情景有关的各方面的研究机构和团队，共同讨论了有关科学、协作和组织的问题。参加新情景专家会议的这些主要研究团队分属于地球系统模型（globalearthsystemmodeling，ESM）团体，包含研究气候模型、碳循环模型、大气化学模型和地球系统其他组成模型的团队；影响、适应和脆弱性模型（impacts，adaptationandvulnerabilitymodeling，IAV）研究团体；综合评估模型（integratedassessmentmodeling，IAM）团体和模型应用团体，这些团体是由世界各国政府，国际组织，多边的资金机构和非政府组织分别支持组成的[8,9]。这次会议考虑了这些机构内部和相互之间的生存和潜在联系，为的是更好的综合和协调发展未来的情景。2IPCC的排放情景与稳定浓度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6种排放情景下变暖的最佳估计，和全球平均地表增暖的最佳估算值及其可能性范围[10]：图1中A1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。A1情景进一步划分为3组情景，分别描述着能源系统技术变化的不同发展方向，以技术重点区分为：代表着图中纵坐标表示全球地表增暖，横坐标表示年份。各实线分别表示A2、A1B和B1情景下的多模式全球平均地表增暖（相对于1980～1999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，右侧的灰色条表示最佳估算值（各条中间的实线）和6个SRES标志情景可能性范围的评估结果Solidlinesaremulti-modelglobalaveragesofsurfacewarming(relativeto1980-99)forthescenariosA2,A1BandB1,shownascontinuationsofthe20thcenturysimulations.Shadingdenotestheplus/minusonestandarddeviationrangeofindividualmodelannualaverages.Theorangelineisfortheexperimentwhereconcentrationswereheldconstantatyear2000values.Thegraybarsatrightindicatethebestestimate(solidlinewithineachbar)andthelikelyrangeassessedforthesixSRESmarkerscenarios图1未来100年不同排放情景下的全球温度预测Fig.1ProjectionsofglobalsurfacetemperatureundersixSERSby21001702中国农业科学41卷化石燃料密集型（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，人口出生率很不协调，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，低于其它情景的发展速度。B1情景描述了一个趋同世界，全球人口数量及变化情况与A1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[11~14]。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年的水平至少减少5%。2012年以后发达国家的减排承诺也在进一步的谈判中[15]。而SRES等情景并没有考虑这些人为减排因素，不能正确反映全球温室气体其它减排的真实情况，为了改进这一情况，IPCC在2007年提出了温室气体的稳定情景（表