第三章　不同溫升控制目標下全球氣候變化對中國的影響研究⁽¹⁾

引言

采用第五階段耦合模式比較計劃（CMIP5）的若干個全球模式的模擬結果，以及分布式水文模型CLM4-MOSART、農田生態系統的生物地球化學模型DNDC和大尺度植被模型SEVER-DGVM，分析了全球地表溫度較工業革命前分別上升1.5℃、2℃、2.5℃、3℃、3.5℃、4℃、4.5℃和5℃等不同氣候情景對中國的高溫熱浪事件和極端降水事件、水資源、農業以及森林生態系統的可能影響。主要研究內容及結論如下：

1．溫升對中國主要極端天氣氣候事件的可能影響

通過CMIP5中的全球模式對高溫熱浪和極端強降水的模擬研究表明：①中國的溫升幅度高于全球平均溫升幅度；②隨著全球變暖幅度的增加，中國區域的熱浪日數也呈現急劇增加的趨勢，在基準氣候態（1971—2000年）熱浪最顯著的地區（如長江中下游地區）在未來也將經歷強度更大、持續時間更長的熱浪事件；③總體而言，到21世紀末前中國平均的極端強降水事件將會更加頻繁，極端強降水量也會有顯著的增加；④中國極端強降水頻次在豐水地區增長明顯，缺水地區減少。

2．溫升對中國水資源的可能影響

采用第三代陸面過程模型CLM4模型（V4.0）與美國PNNL實驗室的MOSART匯流方案進行耦合，建立CLM4-MOSART模型。利用GTOPO30的全球1km分辨率DEM數據生成數字流域和河網，采用歷史的大氣強迫數據來驅動CLM4-MOSART模型開展模擬。研究表明：①降水和蒸散總體增加，時空分布更加不均，中國區域夏季降水時空分布更加不均，中國絕大部分區域的蒸散均有增加態勢，中國大部有效降水呈增加趨勢，但空間分布更加不均；②產流量隨溫度升高而增加，區域差異明顯，夏季中國流域更易遭受南澇北旱；③徑流變化地域特征明顯，南北差異大。

3．溫升對中國農業的可能影響

基于農田生態系統的生物地球化學模型DNDC，建立了全國2403個縣級單元水稻、玉米和小麥的農業數據庫，利用2000—2011年的歷史數據對模型進行了率定和驗證，基于過去60年的逐日模擬結果，生成了農業旱災損失概率曲線。利用2010—2100年的GCM情景數據分析全球不同溫升控制目標下，中國農業的可能影響和潛在風險。主要研究結論表明：①近20年，中國農業旱災頻率和強度較前40年有明顯增加，在雨養條件下，全國糧食因旱損失平均達到31.3%，灌溉對降低旱災風險的作用明顯；②在當前灌溉條件下，水稻、玉米和小麥農業旱災風險的空間分布表明，中國農業旱災風險主要集中在東北—西南的第二級階梯上；③未來中國農業旱災風險增大，糧食減產加劇。在RCP8.5情景下，2050年后糧食因旱減產量持續下降，到2100年左右，糧食減幅大約為9%。這相當于類似2000年的超過百年一遇的旱災在RCP8.5情景下未來可能成為常態。在雨養條件下，產量波動的變幅增加，到2100年在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下，糧食產量與當前雨養產量相比分別降低0%、5%和9%。在溫升3.5℃～5.0℃的情景下，即使灌溉條件滿足，全國的糧食產量也會隨溫度的升高而降低，與當前的平均產量相比，最高減產率可達11%。如果全國農業沒有灌溉支撐，隨著溫度的升高，減產情況總體趨勢加劇，與當前的平均產量相比，最大減產率可達38.5%。

4．溫升對中國森林生態系統的可能影響

中國森林的分布現狀空間數據的制備使用了520景美國陸地衛星數據，以2010年為基準年，進行解譯制圖，最終將中國的森林類型分為6大類和28個亞類。采用CMIP5中25個氣候模式在中國范圍內的模擬結果，包括模擬溫度分別上升1.5℃、2℃、3℃、4℃和5℃五種情景。采用SEVER-DGVM來模擬氣候驅動下中國森林植被潛在分布及碳庫的變化，主要結論表明：①高溫升情景下，森林資源對氣候變化的適應能力降低；②未來森林潛在分布與碳儲量格局變化明顯，溫度升高4℃和5℃時，中國東北地區的寒帶森林消失，青藏高原地區北方森林占據主導地位，熱帶森林分布向北逐漸推進；③增溫效應會增加中國大部分地區植被碳含量，但東北地區特別是黑龍江地區森林植被碳出現大幅減少，且溫度上升越快，植被碳減少的地區面積越大；④增溫效應對中國土壤碳的影響具有明顯的地帶性，中國青藏高原地區土壤碳含量會隨著溫度升高而增加，當溫度升高后，東北特別是大興安嶺地區、長白山地區和新疆西北地區土壤碳含量顯著減少；⑤未來森林野火空間格局發生改變，野火頻發區域由東北轉向青藏。

主要結論與建議：①未來極端事件的影響可能比預估的結果更嚴重；②水資源短缺與水文極端事件頻發可能并存；③糧食安全形勢將更加嚴峻；④森林生態系統的變化將改變中國生態安全格局；⑤減少溫室氣體排放迫在眉睫。