第三章　不同温升控制目标下全球气候变化对中国的影响研究⁽¹⁾

引言

采用第五阶段耦合模式比较计划（CMIP5）的若干个全球模式的模拟结果，以及分布式水文模型CLM4-MOSART、农田生态系统的生物地球化学模型DNDC和大尺度植被模型SEVER-DGVM，分析了全球地表温度较工业革命前分别上升1.5℃、2℃、2.5℃、3℃、3.5℃、4℃、4.5℃和5℃等不同气候情景对中国的高温热浪事件和极端降水事件、水资源、农业以及森林生态系统的可能影响。主要研究内容及结论如下：

1．温升对中国主要极端天气气候事件的可能影响

通过CMIP5中的全球模式对高温热浪和极端强降水的模拟研究表明：①中国的温升幅度高于全球平均温升幅度；②随着全球变暖幅度的增加，中国区域的热浪日数也呈现急剧增加的趋势，在基准气候态（1971—2000年）热浪最显著的地区（如长江中下游地区）在未来也将经历强度更大、持续时间更长的热浪事件；③总体而言，到21世纪末前中国平均的极端强降水事件将会更加频繁，极端强降水量也会有显著的增加；④中国极端强降水频次在丰水地区增长明显，缺水地区减少。

2．温升对中国水资源的可能影响

采用第三代陆面过程模型CLM4模型（V4.0）与美国PNNL实验室的MOSART汇流方案进行耦合，建立CLM4-MOSART模型。利用GTOPO30的全球1km分辨率DEM数据生成数字流域和河网，采用历史的大气强迫数据来驱动CLM4-MOSART模型开展模拟。研究表明：①降水和蒸散总体增加，时空分布更加不均，中国区域夏季降水时空分布更加不均，中国绝大部分区域的蒸散均有增加态势，中国大部有效降水呈增加趋势，但空间分布更加不均；②产流量随温度升高而增加，区域差异明显，夏季中国流域更易遭受南涝北旱；③径流变化地域特征明显，南北差异大。

3．温升对中国农业的可能影响

基于农田生态系统的生物地球化学模型DNDC，建立了全国2403个县级单元水稻、玉米和小麦的农业数据库，利用2000—2011年的历史数据对模型进行了率定和验证，基于过去60年的逐日模拟结果，生成了农业旱灾损失概率曲线。利用2010—2100年的GCM情景数据分析全球不同温升控制目标下，中国农业的可能影响和潜在风险。主要研究结论表明：①近20年，中国农业旱灾频率和强度较前40年有明显增加，在雨养条件下，全国粮食因旱损失平均达到31.3%，灌溉对降低旱灾风险的作用明显；②在当前灌溉条件下，水稻、玉米和小麦农业旱灾风险的空间分布表明，中国农业旱灾风险主要集中在东北—西南的第二级阶梯上；③未来中国农业旱灾风险增大，粮食减产加剧。在RCP8.5情景下，2050年后粮食因旱减产量持续下降，到2100年左右，粮食减幅大约为9%。这相当于类似2000年的超过百年一遇的旱灾在RCP8.5情景下未来可能成为常态。在雨养条件下，产量波动的变幅增加，到2100年在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下，粮食产量与当前雨养产量相比分别降低0%、5%和9%。在温升3.5℃～5.0℃的情景下，即使灌溉条件满足，全国的粮食产量也会随温度的升高而降低，与当前的平均产量相比，最高减产率可达11%。如果全国农业没有灌溉支撑，随着温度的升高，减产情况总体趋势加剧，与当前的平均产量相比，最大减产率可达38.5%。

4．温升对中国森林生态系统的可能影响

中国森林的分布现状空间数据的制备使用了520景美国陆地卫星数据，以2010年为基准年，进行解译制图，最终将中国的森林类型分为6大类和28个亚类。采用CMIP5中25个气候模式在中国范围内的模拟结果，包括模拟温度分别上升1.5℃、2℃、3℃、4℃和5℃五种情景。采用SEVER-DGVM来模拟气候驱动下中国森林植被潜在分布及碳库的变化，主要结论表明：①高温升情景下，森林资源对气候变化的适应能力降低；②未来森林潜在分布与碳储量格局变化明显，温度升高4℃和5℃时，中国东北地区的寒带森林消失，青藏高原地区北方森林占据主导地位，热带森林分布向北逐渐推进；③增温效应会增加中国大部分地区植被碳含量，但东北地区特别是黑龙江地区森林植被碳出现大幅减少，且温度上升越快，植被碳减少的地区面积越大；④增温效应对中国土壤碳的影响具有明显的地带性，中国青藏高原地区土壤碳含量会随着温度升高而增加，当温度升高后，东北特别是大兴安岭地区、长白山地区和新疆西北地区土壤碳含量显著减少；⑤未来森林野火空间格局发生改变，野火频发区域由东北转向青藏。

主要结论与建议：①未来极端事件的影响可能比预估的结果更严重；②水资源短缺与水文极端事件频发可能并存；③粮食安全形势将更加严峻；④森林生态系统的变化将改变中国生态安全格局；⑤减少温室气体排放迫在眉睫。