气候变化的研究方法篇1

[关键词]GIS区域农业气候资源量化干旱

[中图分类号]P46[文献码]B[文章编号]1000-405X（2015）-7-338-1

GIS是由多种学科交叉获得的产物，在地理空间的基础上，运用地理模型分析法，实时提供多种空间和动态的地理信息是地理研究和现代科学技术高度融合的产物。在GIS下，表格数据可以转换为地理图标，易于研究，能够更生动的反映出数据内容。因此，将GIS应用于区域农业干旱气候资源量化研究中，一方面可以获得科学的数据，另一方面也可以在动态结果中找到地区干旱程度的变化，分析成因，进而找到最适宜的农业发展策略。

农业生产在很大程度上依赖于区域气候条件，不管是光资源、热资源还是水资源，对于农业的发展的影响都有两面性，既可以促进农业生产，也可能阻碍农业生产，如果能够对区域农业气候资源做出科学的量化研究，那么就有可能合理的利用区域气候资源，甚至转不利影响为有利影响，进而实现区域农业的进一步发展。

水是生命之源，农作物的生长更是离不开水资源，也正是因为如此，在区域农业气候中，干旱对农业的影响是非常大的，人口的增长，能源的过度消耗使得我国对农业发展的需求越来越迫切，通过区域气候资源量化研究实现区域农业优化配置和区域农业气候资源高效利用是非常有必要的。因此，运用GIS技术实现区域农业干旱气候资源量化研究具有一定的现实意义。那么，基于GIS的区域农业干旱气候资源量化研究具体应该如何操作呢，这是本文的研究重点。

1资料的搜集与整理

任何一项研究，都要有大量的客观数据和资料的支持，对于区域农业干旱气候资源量化研究也不例外。我们知道，以Sg，Sr，Ss分别代表光、热、水单项资源指数，那么，区域农业气候资源总量指数Cr=（Sg+Sr+Ss）/3，因此，水资源在气候资源总量中的重要程度与光合热相同，如此一来，对于干旱气候的研究就必须细化、精准。具体而言，基于GIS的区域农业干旱气候资源量化研究过程中资料的搜集与整理主要保罗以下几个重要的环节：

首先，气象数据的获得和整理。由于对干旱气候的研究需要区域降水量的数据，而一般只有气象站点能够有比较系统全面的数据，因此要做好与气象站点的沟通工作，获得这些数据。当然，不同部门对同样的数据的使用目的是不同的，这也就决定了他们对数据的保存方式的不同，做好区域农业干旱气候资源量化研究不能直接用这些数据。这就需要对这些数据进行整理。

其次，对于区域地理位置数据的获得和整理。除了降水量直接影响区域的干旱程度以外，区域的地理位置也会对区域是否干旱造成影响，比如由地理位置决定的区域的储水能力，因地理位置不同而出现的土质不同带来的对水的吸收能力等，这些因素都或多或少的影响着区域农业的发展，因此在GIS的区域农业气候资源量化研究过程中，也应该注意对区域地理位置数据的搜集。而这些数据的获得一般需要实地考察，在数据搜集好之后可以通过散点图来记录数据，这更方便后期的研究。

当然，除了以上两点之外，GIS的区域农业气候资源量化研究需要的数据还有很多，这需要研究人员根据所涉及的区域的特征以及研究的重点来选择。

2方法的确定

确定具体研究方法十分关键，在GIS技术下，表格数据的分析有很多种方法，而当前在农业区域干旱气候的资源量化研究中，比较常用的是IDW和Kriging的方法，运用这两种方法可以获得比较准确的空间差值结果和实际降水分布规律情况，这样就基本掌握了与干旱有关的大部分信息。此外，运用这两种方法，还会涉及到区域的经度和纬度的信息，这些信息和之前获得的气象数据结合，就可以更加全面的分析出地区干旱的成因，进而找到相对合适的预防和解决策略。因此，方法的选择不仅对整个研究过程而言非常重要，对于之后对区域农业发展的进一步研究也有重要意义。

3量化结果分析

经过数据的搜集和整理之后，选择合适的方法进行区域农业干旱气候资源的量化处理之后，就会获得结果，对这些结果的分析也非常重要。在量化结果分析的过程中，会涉及到大量的公式的运用以及数字计算。对于区域农业干旱的气候资源而言，在Kriging法下，需要以“区域变量”为理论依据，根据不同区域的变化情况分析结果之间的关联程度，进而找到一定的规律。在结果分析的时候，还需要对之前某种方法下获得的实验数据进行检验，因为对于气候的研究常常比较难，任何一种方法都有出现错误的可能，，而一旦选用了错误的结果展开结果分析，就很有能到导致前功尽弃，因此每一个结果的使用都要做到提前检验，检验可以选用交叉检验法或者平均误差法。

在量化结果分析的过程中，单元网格分割是比较常用的，上面我们已经提到，GIS下获得的数据的特点之一就是动态性，对于农业区域的干旱而言，不同区域的差异，同一区域不同时间的差异等都可能成为最后研究的重点，通过单元网格分割的方法将动态数据点固定，可以更好的保存分析结果。

4结束语

GIS技术的出现为区域农业的研究提供了极大的便利，在今天，生态环境的恶化让我们更加重视农业区域气候资源，而干旱作为最常见的现象之一，采用GIS技术进行分析将会获得更加科学的结果，这对今后农业的发展都是具有价值的。

参考文献

[1]林孝松.基于GIS的区域农业气候资源量化分析与评价[J].中国农业气象，2004（25）.

气候变化的研究方法篇2

1历史分析和地理尺度相结合

在地理学中，尺度分析是一个重要的方法学上的考量，尺度分析在地理学上主要指代空间尺度和时间尺度。而在过去的研究中，如Zhang等和Pei等，都将地理尺度的思考模式，明确地应用到了历史气候变化和社会经济发展的研究之中。在时间尺度上，章典和裴卿等论证出在短期和长期的时间尺度中，气候变化的影响到底有何不同。同时，在不同的空间尺度下，Pei等以移民为例，定量地论证了空间尺度不同，所得出的研究结论也将有所不同。

但是需要特别提出，虽然在不同尺度上得出的结论可能有所不同，但是并不相互排斥和抵触，尺度的选择是展开研究的基本立足点，同时也需要再次指出，在研究人地关系领域中，长时期和大空间的宏观尺度更有利于反映气候变化和人类社会之间的联系。

2统计因果关系的提出

以往的历史研究中，往往是基于个别事件或某一时段进行深入剖析、综合评价所有可能的影响因素，给出对此特定案例或者特定时段的历史解释。当然，在此相对微观尺度上，如果单纯认为气候变化是这些历史事件发生的原因，这将难免会落入“环境决定论”的陷阱之中。但是在宏观尺度上，往往可以更有效地从统计上证明气候变化作为一个不可忽略的角色在社会经济发展中的存在。因此，Pei等[[36]明确提出了统计因果关系(statisticallaw)。统计因果关系的提出，不是单纯地建立在数据和统计方法基础上，而是将因果关系理论中的5个标准和统计方法相结合，在大历史数据和统计分析方法之上提出的。虽然该统计因果关系不代表会适用于每一个案例，但是能从一个整体上发现气候变化的作用。同时，统计因果关系是建立在大量的历史资料和宏观尺度上，所以，统计因果关系与现有的传统历史研究得出的结论并不相悖，因为正如前述所说，两者的研究尺度有所不同。

3历史“大数据”

在目前的学术研究中，大数据是一个重要的理念。而在历史、环境史或者历史地理中，应该有更多的基于大数据理念推行的研究。目前存在的难度主要有:第一，尺度的选择，在传统的微观尺度上，大数据几乎很难实现，主要是因为历史资料相对缺乏;第二，在传统微观尺度上，即使要展开统计分析，但是样本量较小，这时候加入一个或者减少一个影响因子，对于统计结果而言，会存在较大的统计敏感性。

然而在现阶段的发展中，由于在宏观尺度上能够使样本量有所增加，即使是减少或增加个别数据，也较难影响最终统计结果的显著性。并且，大量的数据会加强自变量和因变量之间统计关系的稳定性。随着史料的进一步发掘，相信在资料完善的基础上，历史大数据的理念将会被进一步接纳，这需要史学家的不断深入研究。

4.4重新审视马尔萨斯理论

马尔萨斯学说认为，资源的增长遵循线性模式，而人口增长是指数模式，因此人口增长会超过资源增长，当人口规模超过农业生产，人间悲剧即大规模的人口锐减和非正常死亡将会发生，因此，马尔萨斯辩称人类悲剧的成因是人口的迅速增长。但是，Zhang等和Lee等的研究中，都发现实际上人类的这些悲剧更多是由气候变化导致的农业减产造成的，因为气候变化影响下资源的波动比人口的波动更加明显和剧烈。马尔萨斯学说强调日渐增长的食物需求是起因，而上述发现起因是气候变化导致了食物供给稀缺，这些研究从长时间和大空间尺度上重新审视了马尔萨斯学说。

4中国与欧洲实证对比研究

气候变化的研究方法篇3

关键词：气候变化经济学；气候变化的经济影响；温室气体减排成本

中图分类号：F08

文献标识码：A

文章编号：1003―5656(2009)08―0068―08

一、引言

政府间气候变化委员会(IPCC)第四次评估报告指出(2007a)，近百年来，全球表面的气温升高了0.74℃。如果在2000年到2030年间依然保持目前的能源消费结构，全球温室气体的排放将增加25―90％，预计未来20年间，气温将每10年增加0.2℃。科学证据表明燃烧化石燃料排放的二氧化碳的累积以及人类活动排放的其他温室气体如甲烷和氧化亚氮等是导致气候变化的重要原因。气温升高可能导致极端气候事件(如热浪)发生的频率加大、风暴的密集度增加、大气降水模式的改变以及海平面上升等。这些自然系统的变化反过来又会对生态系统的功能产生根本的影响，从而威胁生物的生存能力和人类财富的安全。

经济学家WilliamsNordhaus1982发表了题为“HowFastShallWeGrazeTheGlobalCommons”的文章，开始应用经济学研究气候变化，从此气候变化经济学就将焦点落在分析气候变化的影响和提供积极的针对面临的气候问题的政策分析。虽然和环境经济学的其他领域有重叠，但气候变化经济学更多的是利用气候变化的鲜明特点，即温室气体影响的长期性、气候问题产生和影响范围的全球化、政策的效益和成本的不平衡的分布等，来理解气候变化问题的多个侧面。通过模拟经济发展和温室气体排放增长的趋势，检验和分析技术选择对气候变化进程和减排成本的影响，选择控制气候变化的具体措施(如碳税和碳交易等)。

气候变化经济学已经建立了其研究领域和基础要素，并在经济学界达成了共识。1997年，美国2500名经济学家，包括9位诺贝尔经济学奖得主共同发表了一项声明，指出最有效的减缓气候变化的方法是通过基于市场的政策。他们认为如果没有控制措施，温室气体继续排放将导致世界随着气候系统的变化经历根本性的变革。他们相信经济学家和决策者能够利用大量的证据和量化的风险评估提供的信息来帮助形成应对气候变化的措施。

二、气候变化的损失和减缓的效益

气候变化可能导致一系列的后果，如平均气温升高、极端天气现象频率发生、降水模式的变化、海平面上升和生态系统的改变等，这些生物物理系统要素的变化将对人类的福利产生不同程度的影响。经济学家通常将气候变化对人类福利的影响分为两类：市场和非市场的损失。

市场的损失(marketdamages)来源于气候变化导致的市场产品的价格波动和数量的变化给福利带来的影响，主要是因为生产量的变化受气候变化要素的约束。研究者通常应用气候依赖型的生产函数来模拟气候变化的福利影响。例如，小麦的产量是气候要素气温和降水的函数，因此可以直接估算由于气候要素变化导致的小麦产量的变化。生产函数法还被用在森林、能源服务、水资源利用以及海平面上升导致的洪水等产生的经济损失。有学者认为生产函数法忽视了产品之间替代的可能性。于是享乐价格法(hedonicapproach)则成为估算气候变化损失的另一选择。例如Mendelsohnetal.(1994)将享乐价格法应用到农业，基于选择最大化地租的假设，利用跨部门的数据检验自然、物理和气候变量对土地价格的影响。

非市场的损失(no―marketdamages)包括由于不利的气候变化导致的直接效用的损失、损失的生态系统的服务以及生物多样性减少导致的福利的减少。这些损失的价值不能够在市场上直接观察到。例如，生物多样性的损失没有和价格的变化有任何明显的直接联系，也观测不到需求的变化。条件价值评估法(ContingentValuationMethod)是最有争议也是最为广泛被采用的评估非市场损失的方法。BerkandFovell(1998)利用支付意愿法研究了美国加州不同地域的公众为阻止当地的气候变化每月愿意支付的价格。结果表明冬季人们为阻止当地气候变得暖湿／暖干的支付意愿分别是每月9.74和16.70美元，而为阻止气候变得冷湿／冷干的支付愿意分别是每月11.10和18.18美元。

评估气候变化的经济影响，更多的研究利用包括市场和非市场部门的经济模型，估算全球或是区域气候变化的经济损失。总体上，基于模型的实证性研究报告了三种不同的气候变化经济影响的评估和结果。第一种是计算在特定的全球平均气温升高的情况下，气候变化的影响占GDP的百分比。Mendelsohnetal.(2003)估算了气候变化对农业、林业、水、能源和海岸地带五个市场部门的影响，结果表明全球气候变化的影响非常的小。如果气温比工业化前升高4℃或是以上，在此情况下气候变化对上述五个部门的影响都是正的。Tol(2002)的估算包括市场(农业、林业、水、能源、海岸地带)和非市场的部门(生态系统以及疾病造成的健康影响)，结果发现如果气温比工业化前升高0.5℃时，气候变化带来的效益占全球GDP的2.5％。如果全球气温升高2-2.5℃，气候变化的损失占全球GDP的0.5-2％。Dordhaus(2000)除了考虑更多的市场部门、与气候相关的疾病、污染造成的死亡以及生态系统外，其模型还包括了气候变化导致的灾害的经济损失。

第二种研究气候变化的经济影响则是按照特定的排放情景，在特定的经济发展、技术变化和适应能力的假设前提下，经济影响被按照时间的发展综合，然后被贴现到现在的值。一些估算是在全球的尺度上进行的，有些估算是综合一系列地区或是当地的影响以得到全球的总和。Stern(2006)应用综合评估模型，设计了基准和高气候变化的不同情景。模型估算的结果表明，在“照常营业”(business―as―usual)的情景下，即如果我们现在不采取措施或是行动的话，气候变化对市场部门的影响加上灾害的风险损失，每年至少占全球GDP的5％；如果将市场部门、灾害的风险和非市场的损失都计算在内的话，气候变化影响的损失估计每年占全球GDP的20％或是更多，而且损失将一直持续。Jorgensonetal.(2004)应用一般均衡模型(cGE)估算气候变化对美国投资、资本的存量、劳动力和消费的影响。结果显示，如果温室气体排放导致气温升高3℃，在最佳的适应状态和潜在的危害较低的情况下，气候变化的净收益为GDP的1％；如果很少采用适应气候变化的措施，损失为GDP的3％。不管是哪种情景，70-80％的气候变化影响是由农业产品的价格变化引起的，少部分是由能源价格和死亡率的变化导致的。

第三种气候变化影响研究的是估算社会碳成本(SocialCostofCarbon，SCC)。在任何时间段或是任何时间内，SCC是每增加一个单位的碳排放(CO2)造成的以经济价值来估算的额外(边际)影响或是损害，也可以理解为每减少一个单位的碳排放的边际效益。SCC的计算尽可能将每一吨额外保存在大气中的CO2的边际影响加起来，此过程需要一个温室气体在大气中停留的时间模型和将经济价值贴现到排放年限的方法。2005年社会碳成本的平均估算值为每吨碳(tC)43美元(即每吨二氧化碳12美元)，但该平均值的变化范围很大，如在100个估算中，每吨碳从10美元(每吨二氧化碳3美元)到高达每吨碳350美元(每吨二氧化碳95美元)(IPCC，2007c)。社会碳成本大幅度的变化在很大程度上是由于估算的假设上存在的差异造成的，如气候敏感性、响应时间滞后、风险和公平的处理方式、经济的和非经济的影响、是否包含潜在灾难损失和贴现率选择等。

三、温室气体减排成本的估算

美国国家环保局的研究(USEPA，2006)分析了全球和不同地区以及不同部门的非二氧化碳温室气体的减排成本，指出如果减排成本是$10／tCO2eq，2022年全总的非二氧化碳的减排潜力大于2000MtCO2eq(二氧化碳当量)；如果减排成本为$20／tCO2eq，则减排潜力为2，185MtCO2eq。由于二氧化碳是最大的温室气体来源，而且其在大气中的累积对气候系统产生巨大的影响，目前国内外主要的研究大都集中讨论二氧化碳的减排成本。

1、减排成本估算的方法和模型

二氧化碳的减排成本取决于多种边际替代的可能性，例如不同燃料的替代以及替代能源密集型产品的能力等。替代的潜力越大，则满足特定的减排目标的成本也就越低。研究者主要应用的模型采用两种不同的方法来评估可替代性的选择和减排成本：“自上而下”和“自下而上”的模型。

“自下而上”的能源技术模型，提供了非常详细的有关具体的能源过程或是产品的技术信息。模型趋于集中在一个部门或是一组部门，对于一般能源替代的能力提供较少的信息，也不能反映能源密集型产品价格的变化对这些产品的中期和最终需求的影响。自下而上的研究一般是针对行业的研究，所以将宏观经济视为不变。比较常用的模型有斯德哥尔摩环境研究所开发的LEAP，日本环境研究所的AIM／Enduse以及在国际能源署框架的MARKAL模型等。许多研究机构都根据研究需要和解决的问题开发不同的模型。

“自上而下”的研究是从整体经济的角度评估减排成本的经济模型，包括“可计算一般均衡”(computablegeneralequilibrium，CGE)模型。这些模型的优势在于能够追踪燃料的价格、生产方式以及消费者选择之间的关系。然而，这类模型包涵了较少的具体的能源过程或是产品的信息，能源之间的替代通过平稳的生产函数来体现，而不是详细的可选择的不连续过程。自上而下的研究是从整体经济的角度评估减排成本，使用全球一致的框架和有关减排的综合信息，并抓住宏观经济反馈和市场反馈。自上而下的结果很大程度上依赖于模型建造的假设。Repetto&Duncan(1997)的综合分析发现，广泛应用的估算气候变化减排成本的模型，都包括了以下主要假设：低碳或是无碳技术的可得性以及成本，经济对于价格变化反应的有效性，能源和能源产品可替代性程度，达到具体的二氧化碳减排目标需要的年限。是否减少二氧化碳排放就可以避免一些气候变化的经济成本，是否减少化石燃料的燃烧就可以避免其他的空气污染的损害，碳税税收如何在一个经济体内循环等。如果假设条件不同，得出的减排成本的差异是比较大的。

综合评估模型(IntegratedAssessmentModels，IAM)模拟人类活动导致的气候变化的过程，从温室气体的排放到气候变化的社会经济影响进行综合的分析。这类模型将温室气体排放、温室气体在大气中的集中程度、气温、降水等要素联系起来，同时还考虑这些要素的变化如何反馈到生产和效用系统。综合模型也多为优化模型，以解决随着时间的变化如何将减排的利益最大化。综合模型利用气候变化经济分析的方法，比较减缓温室气体排放的政策成本和消除或是减弱气候变化的效益。这类模型如麻省理工学院的IGMS模型和Stern报告中应用的PAGE2002等。

2、减排成本的实证研究

IPCC(2007c)第四次评估报告指出，实现中期减排(2030年)，全球将温室气体稳定在445和710ppmCO2-eq之间的宏观经济成本处于全球GDP降低3％和GDP增长0.6％这一范围内。实现长期减排目标(2050年)，大气中温室气体稳定在710和445ppmCO2-eq之间，全球平均的宏观经济成本是GDP增加1％到GDP损失5.5％。大多数研究的结论是随着温室气体稳定目标的严格，减排成本加大。模拟也表明，假设排放交易体系下的碳税收入或拍卖许可证的收入用于促进低碳技术或现有税制的改革，将会大幅度降低减排成本。全球减排二氧化碳的宏观经济成本的估算主要是利用自上而下的模型，模型的总体假设是在全球排放交易的前提下，寻找全球最低的减排成本。

区域减排成本在很大程度上取决于假设的温室气体的稳定水平和基准情景。对于相同地区减排成本的估算，由于采用了不同的模型和假设，最后得出的结果也有很大的差异。虽然计算结果在具体的数据上有所不同，但是模型所解释的总体特征还是具有一致性。Chen(2004)利用中国的MARKAL―MACRO模型，预测中国2050年的一次能源的消费为4818Mtee，碳的排放量为2395MTC，从2000到2050年之间，中国单位GDP的碳强度将平均每年降低3％。在此情景下，如果CO2的减排幅度为基准水平的5-45％，估算的碳的边际减排成本在12美元／吨碳到216美元／吨碳，减排的经济成本相当于在基准基础上损失0.1％到2.54％的GDP。王灿等(2005)采用综合描述中国经济、能源、环境系统的动态CGE模型，分析了2010年实施碳税政策的减排情景。结果发现，在基准排放水平下CO2减排率为0-40％时，GDP损失率在0-3.9％之间，减排边际社会成本是边际技术成本的2倍左右。当在基准排放水平下CO2削减10％时，碳排放的边际成本约99元／吨，GDP仅下降0.1％左右，如果减排率上升到30％时，碳排放的边际成本约475元／吨，GDP将下降1％左右。

英国公共政策研究所(Lockwoodetal.，2007)报告了一项基于不同模型对于英国减排成本的估算。其中，Anderson的自下而上的模型结果表明，在2050年，如果减排目标是在1990水平上减排80％，在基准没有控制飞行的排放的情境下，减排的成本为GDP的2.49％；如果控制飞行的排放，减排成本是GDP的1.06％；在能效提高的情景下，减排成本为GDP的0.76％；而如果有新核能的投入，则减排成本为GDP的0.94％。MARKAL―MACRO模型的结果显示，在2050年，基准的情景下减排成本为GDP的

2.81％；加速技术革新的减排成本为GDP的2.58％；高燃料价格的情景下，减排成本为GDP的2.64％；而能源效率加速提高的减排成本为GDP的2.04％。不管哪类模型，结果均显示提高能源效率是降低减排成本的关键因素。这两个模型的结果也被用在英国能源白皮书中，强调提高能源效率是英国的能源政策的优先考虑。

研究还发现估算CO2的减排成本，基于不同的理论和方法的变量是关键的要素，例如贴现率的选择、市场有效性的假设、外部性的处理、价值评估的问题和技术、气候变化相关的政策的影响、交易成本等，这些经济要素的不同都会导致估算成本的差异。

3、技术变化与减排成本

气候是由存储在大气中的温室气体决定的。有些温室气体在大气中能够存在上百年，使得气候变化成为一个长期性的问题，因此技术条件的假设对于减排成本的估算就非常的重要。温室气体的减排成本和技术变化的速率、技术替代以及新技术的应用是直接相关的。和没有考虑技术进步的模型比较，将技术变化包括在模型中估算出来的温室气体减排成本明显的减低(IPCC，2007c)。这些成本下降的幅度关键取决于减缓气候变化的技术研发支出的回报率、行业和地区之间的溢出效应、其它研发的推广以及边干边学的模式和学习的速度等。

目前应用的技术进步模型已经有了极为显著的改进，超越了早期的传统模型中将技术看作是外部变化因子的模式。最近的几个模型允许技术进步的速率或是方向对内在的政策干预做出反应。一些模型(如Popp，2004；Nordhaus，2002)则集中在研究和开发基础上的技术变化，结合政策干预、激励研发的政策以及知识的进步。其他的模型则强调基于学和做的技术变化，考虑累积的产出是和学习相关的，随着产出的不断累积而降低生产成本。相对于那些将技术认为是外部因素的模型，政策介入所产生的技术变化的模型能以比较低的减排成本达到规定的减排目标。

四、气候变化经济学与不确定性

气候变化最大的特点是不确定性，在科学上和经济学上均具有不确定性。科学上的不确定性表现在我们还缺乏对一些科学问题的认识，例如排放的温室气体在大气中积累的量，温室气体集中程度的改变对全球气候的影响，气候变化在全球范围内分布以及出现的速度，区域气候变化对海平面、农业、林业、渔业、水资源、疾病和自然系统的影响等。经济上的不确定性表现为我们不确定世界人口和经济的增长速度，人类活动的能源强度和土地强度，控制温室气体排放或是鼓励技术发展政策对温室气体在大气中累积的影响以及政策的成本等。

1、不确定性与气候政策的选择

不确定性分析的目的一是辨别出一系列可管理的变量，二是估计每一个重要的参数可能的分布，三是估计参数的不确定性对所解决的重要问题的影响。一些成熟的数学模型已经被学者用来分析和成本效益相关的不确定性，如一些学者采用MonteCarlo模拟分析减排模型输出的不确定性，决定那些缺乏知识的随机的参数或是误差如何影响被模拟的系统的敏感性和可信度。此方法提供了给定政策的一系列结果或是一系列的优化政策。王灿等(2006)利用MonteCarlo模型对CGE的二氧化碳减排模型的不确定性进行了分析，他们对CGE模型的50个自由参数进行随机采样，考察模型输出的不确定性。敏感性分析也被用来确定减排成本评估中对估算结果产生重要影响的因素。还有一些研究者利用其他的模型来处理不确定性。例如Nordhaus(2007)利用综合的气候-经济模型DICE同时分析不确定性。

2、不确定性与贴现率的选择

温室气体在大气中的存在要持续一个世纪或是更长的时间，因此减缓气候变化的效益必须在不同的时间尺度上被度量，这样就提出了贴现率在气候变化研究中的重要作用。通常讨论两种贴现的方法，但这两种方法均存在明显的不确定性。一种是应用社会时间偏好率，即纯粹的时间偏好率和福利的增长率之和。另外的方法考虑市场的投资回报率，使项目的投资能够得到这种回报。也有专家指出，应该选择比预期价值低的贴现率，以反映贴现的要素以及贴现率和贴现的时间间隔之间的关系。针对减缓气候变化的行动，一个国家必须将其决策建立在让贴现率能够反映资本的机会成本的基础上。发达国家一般采用4-6％的贴现率是合理的(这个贴现水平被欧盟国家用来评价公共部门的项目)，而发展中国家的贴现率可能会高达10-12％(IPCC，2001)。在Stern的报告中，基于对气候变化公平性的强调，选择了近似于零的0.1％的贴现率，致使其气候变化影响的估算受到了经济学界的批评。Nordhaus(2007)用相似的方法和3％的贴现率重新模拟Stern的估算，发现气候变化的经济影响远远低于Stern的结果。

3、不确定性与减缓气候变化的行动

除了对减缓气候变化的成本估算有影响，不确定性同时也提出了非常重要的问题：是否应该现在就采取行动减缓气候变化?现在行动应该投入多少?还是等待至少是一些不确定性得到解决?经济学原理建议，在缺乏固定的成本和不可逆转性的情况下，社会现在就应该采取减缓气候变化的行动，温室气体的减排量应该是在预期的边际成本和边际效益相等的那个点。然而，无论是在成本侧的低碳技术的投资还是在效益侧的温室气体排放的累计，气候变化和固定成本和不可逆的决策存在着固有的联系。这些特征导致或是采取更为积极的行动来减缓气候变化或是没有行动，分别取决于各自沉没成本的大小。实证性的分析和数学模型建议现在就应该开始采取措施减缓温室气体的排放，以获得显著的环境效益。Stern的研究报告(2006)显示，如果现在采取行动控制温室气体的排放，气候变化的损失会控制在每年损失全球1％的GDP。所以他呼吁世界应该立即行动，大幅度的削减温室气体的排放，以避免气候变化带来的严重损失。

五、结语

气候变化的研究方法篇4

[关键词]气候变化经济学；减缓；适应性

[作者简介]傅东平，广西师范学院经济管理学院副教授，博士，广西南宁530001

[中图分类号]F08[文献标识码]A[文章编号]1672-2728(2011)0l-0009-04

一、导论

气候变化经济学及经济政策是一个刚刚起步的研究领域，伴随着科学家们对气候变化认识加深和国际社会特别是联合国的大力推动，初步形成了自己独特的研究内容。目前气候变化经济学一般包括全球变暖、节能减排、对气候变化的适应性等内容。

气候变化经济政策的研究主要是在三个框架中进行的。一是收益一成本框架。气候变化政策成本即减少温室气体或增强对气候变化的适应性的机会成本。气候变化政策的收益指削减排放以降低气候变化风险以及在增强对气候变化的适应性方面所得收益。Cline(1992)和Stem(2007)认为富裕国家需支出其GDP的2％来采取行动。二是国际公共品框架。气候变暖源于跨国外部性效应的影响，但气候变化问题并不是传统外部性问题的一个简单拓展，一个国家的行为使其他国家获利或受损，无法通过市场来进行弥补(Sandier＆Hart-ley，2001)。因此，气候变化需要国际间有效合作。“京都议定书”就是国际合作的一项成果。三是博弈论框架。该框架主要用于国与国之间气候变化责任与义务的确定，强调每一个参与主体都是自利的，只有一个有效合作博弈才是对所有参与者有利的策略(Schelling，2005；Carraro＆Siniscalco，1993)。

气候变化政策分为适应性气候政策和减缓性气候政策。前者强调用低成本政策来适应气候的变化，后者强调用低成本政策来减缓气候变化(Stem，2007)。减缓性政策研究较多的是碳税和限额，限额有助于达到预定的政策目标，碳税则有利于减少碳排放价格的波动(Metealf，2009；Ka-plow，2010)；适应性政策主要是在改善基础设施建设，完善气候变化信息，调整产业结构和调整经济的地理分布等方面展开(Stem，2007)。

近年来国内直接针对气候变化的研究有所增加，但集中在气候变化对敏感性行业的影响上(吕亚荣，2010；国家农业综合开发办公室，2010；刘恩财等,2010)，经济政策方面的研究集中在财政和货币政策应对气候变化的必要性以及相应思路(刘晨阳，2010；张丽宾等，2010)。

气候变化对人类社会经济发展产生的影响越来越大，正在形成应对气候变化的新的国际经济和贸易规则。广西经济发展相对落后，农业占GDP比重较大，是气候变化的敏感地区。近50年来，年平均气温升高了O.69℃，冬季气温上升趋势明显。1986年到2009年间，广西经历16个暖冬。极端天气气候事件发生的频率和强度不断增加。研究广西应对气候变化的经济政策，主要是希望通过制定合理有效的财政、金融、产业政策，减少排放，提高广西对气候变化的适应性，促进广西经济的可持续发展，对广西抓住机遇、实现经济和外贸的可持续发展具有重要的理论和现实意义。

二、气候变化对广西的主要影响

(一)气候变化影响广西农林业

气候变化对广西农业生产的负面影响正在显现，农业生产不稳定性增加。广西局部干旱和洪涝的频率有所增加，危害不断加大。气候变暖引起农作物发育期提前，暖冬现象加大了病虫害现象。气候变化对广西农业未来的影响虽有正面效应，但可能仍以负面为主。气候变暖以及降雨量分布变化引起的干旱和洪涝将减少甘蔗的产量、蚕桑生产的产量和使其质量下降，水稻和玉米也可能以减产为主。广西农业生产布局和结构将出现变化。土壤有机质分解加快，农作物病虫害出现的范围可能扩大，畜禽生产和繁殖能力可能受到影响，畜禽疫情发生风险加大。

随着全球变暖，亚热带、温带北界北移，物候期提前，未来广西大部分地区可能进入热带地区，部分地区林带下限上升，广西北部的林业种类将发生变化，广西动植物病虫害发生频率上升，分布变化显著。

未来气候变化将使广西生态系统脆弱性进一步增加，主要造林树种和一些珍稀树种分布区缩小。森林病虫害的爆发范围扩大，森林火灾发生频率和受灾面积增加。广西境内湖泊将进一步萎缩，湿地资源减少、功能退化，生物多样性减少。

(二)气候变化影响广西渔业和水产养殖业

广西是海洋大省，气候变暖导致海平面上升加剧，引发海水入侵、土壤盐渍化、海岸侵蚀，损害了滨海湿地、红树林和珊瑚礁等典型生态系统，降低了海岸带生态系统的服务功能和海岸带生物多样性；气候变化引起的海温升高、海水酸化使局部海域形成贫氧区，海洋渔业资源和珍稀濒危生物资源衰退。

人类食用的水生动物绝大多数属于变温动物，水温升高能够明显地影响到动物的新陈代谢、生长速度、繁殖情况以及对于疾病和毒素的抵抗能力。气候变化使广西依托海洋的水产养殖业将受到较大影响，可用于水产养殖的海域萎缩，养殖品种减少。由于气温升高，海水蒸发速度加快，表层海水中的盐分不断增加，引起鱼类的生理发生改变，进而影响到水产养殖业的种群和数量。

(三)气候变化影响广西的水资源分布

气候变化已经引起了广西水资源分布的变化。就全国来看，近20年来，北方黄河、淮河、海河、辽河水资源总量明显减少，南方河流水资源总量略有增加。广西洪涝灾害更加频繁，但由于降水量分布不均，干旱灾害更加严重，极端气候现象明显增多。气候变化加大了水资源年内和年际变化，气候变暖使得中国西部地区的冰川融化加速，未来广西干旱的可能性进一步加大。水资源的供需矛盾将更加突出。

(四)影响广西人的健康

气候变化对广西人健康的直接威胁包括由热应力引起的疾病和死亡、传染病(疟疾和登革热)、与水有关的疾病如腹泻和营养不良。气候变化会间接造成伤害甚至死亡，如泥石流、山洪爆发和热带气旋(强风)造成的结果。因日益恶化的空气污染造成的呼吸系统疾病也可能是气候变化引起的。

三、广西应对气候变化的政策思路

(一)加大对气候变化问题科学研究的支持

科学研究是应对气候变化决策的基础和依据。现有关于气候变化经济学理论分析主要以适应和减少排放绝对量为目的，且宏观层面讨论为主，这为进一步研究应对气候变化经济政策提供了良好

的视角和方法。然而，气候变化的政策措施一定要考虑本地区的实际情况，结合广西的实际情况讨论气候变化的影响及相应的对策，才更具适用性。因此，广西要积极开展有关气候变化及其影响的相关科学研究，尽快取得相应的研究成果和基础数据，为政策决策服务，并在此基础上，制定适合广西自身特点的政策措施。

(二)抓紧制定应对气候变化的政策措施

随着全球温室气体排放量的不断累积，全球气温呈缓慢上升态势，极端天气发生的概率不断加大，世界各国政府在应对气候变化方面的合作将不断加强，节能减排的政策措施将不断强化，能否降低能耗、提高资源利用效率将成为广西能否稳定发展的重要条件。目前，国际合作框架内，主要集中在减缓性行动，如发展低碳经济、减少碳排放。此外，广西应对气候变化既是国际、国内压力的体现，更是广西经济发展的一种内生要求。随着气候的不断变化，广西的发展环境正在不断变化，为了可持续发展，广西必须制定合适的政策措施，并不断地进行调整。在市场经济环境下，气候变化作为一种外部性，在时间和地域上已超出了经典经济学范围，需要用一种更大的视角进行研究。市场仍是配置应对气候变化资源的基础性方式，广西应抓紧制定应对气候变化的政策措施，影响和优化资源配置。由于气候变化的外部性特点，仅仅依靠广西自己并不能有效遏制气候变化，通过适应性政策影响资源配置，在较小的政策成本下，提高广西对气候变化的适应性尤为重要。

(三)积极响应国家号召，推动减缓性行动

当前，全球将主要精力集中在减缓性行动上，广西应对气候变化的政策应积极响应国家号召，调整产业结构、发展低碳经济，减少温室气体排放。随着北部湾经济区和“两区一带”建设的不断推进，我区正处于资本密集型工业化和城市化加速发展阶段，投资规模在我国乃至世界历史上都是前所未有的，特别是资源富集区经济发展的加快，大的铝、锰等有色金属的冶炼厂的建设和扩能，能源消耗总量不断增加，温室气体排放量加大。如果只按传统常规技术的建设模式，一经投入，便有一个投资回报期技术和资金的锁定效应，将来大规模的二氧化碳排放不可避免。因此，我国未来发展技术路径的选择，对国家乃至全球节能减排、减缓气候变化具有重要意义。在节能减排的历史潮流面前，不论从对全球负责的角度，还是从实现我区可持续发展的角度，都必须积极探索节约发展、低碳发展之路，从法规制度、经济结构、能源利用、技术创新等多个层面，加快推进低碳经济发展。只有这样，才能以实实在在的事实，展现广西在应对气候变化问题上的决心和魄力。

(四)把提高对气候变化的适应性放在突出位置

自气候变化问题提出来以后，在联合国的推动下，国际气候的努力主要集中在减缓，即减少温室气体的排放量，以防止危险的气候变化。广西也在外在压力下把发展低碳经济、完成减排任务作为应对气候变化问题的重中之重。实际上，由于气候变化的外部性特点，减缓性气候政策的效果取决于国际合作程度，哥本哈根、坎昆气候大会进展缓慢，“巴厘路线图”的谈判至今没有完成，“京都议定书”第二承诺期的实质性内容并未落实，国际气候谈判越来越艰难。此外，根据斯特恩报告，即使全球停止排放，由于气候变化的惯性，十年内全球气温仍将上升O.5-1度，减缓性行动不能根除气候变化问题。而且，减缓性行动的不断推进需要适应性的行动支持。在这样的背景下，广西应结合自己的实际情况，应对气候变化的政策要考虑提高广西对气候变化的适应性，以促进广西经济的可持续发展。

四、政策建议

(一)加快结构调整步伐。切实转变发展方式

广西应加快结构调整，减少温室气体排放。大力发展服务业，推进循环工业，改善农业效益，提高林业的固碳效果。具体来说，广西应综合利用财税、产业、金融政策，积极推进产业结构，不断提高服务业的比例，降低工业比重。工业内部，应着力发展低碳经济减少温室气体排放。具体措施包括淘汰落后设备和产能，建立健全和完善节能、清洁生产、综合利用的各项机制，落实各级政府成立节能执法机构、加强执法队伍建设、节能工作常态化、市场化等。同时，积极承接东部沿海的高技术和高附加值、低能耗的产业必将向广西转移，如技术密集型产业、劳动密集型产业、新兴产业等。大力发展林业，提固碳效果。

(二)加大财政资金在气候变化研究领域的投入

广西应对气候变化，关键依靠技术进步，通过新的技术降低排放，通过新的技术发展清洁能源，通过技术进步提高对气候变化的适应性。有关气候变化问题的科研工作在广西还没有引起足够的重视，科研资金严重不足，研究成果较少，与气候变化相关的基础数据和资料严重缺乏，与气候变化相关的新技术创新能力不足。广西应设立专门的研究资金，通过政府委托形式进行专题研究，加快共性技术进步。通过激励和约束机制，鼓励企业发展实用技术。同时，在各类科研经费的分配中，向气候变化问题的研究倾斜，提高广西区内关于气候变化的科研能力，为制定适合广西特点的气候变化政策打下良好基础。

(三)提高广西对气候变化的适应性

广西应利用经济政策，优化气候变化的资源配置，提高广西对气候变化的适应性。一是要加快气候变化趋势和影响相关知识的研究。目前，对气候变化最大的共识就是气候变化的不确定性，即气候变化对经济所产生的影响及对未来气候变化的预测都存在很大的不确定性，使得气候变化政策的成本和收益难以确定，政策评价和选择变得非常困难。加强对气候变化趋势的研究，给公众提供更多的气候变化信息，有利于公众做好准备，提高自我适应能力。二是财政资金大力支持适应性技术的研发。如开发耐干旱的品种、推广适合较高温度的物种，通过新技术应用，提高应对极端天气条件的能力、提高对自然灾害的监测能力等。三是加大适应气候变化的基础设施建设。特别是对敏感地区和敏感行业，如加强农田灌溉设施、加高沿海的防水墙，激励和补贴农村建设储水设施等。四是推行有关气候变化的保险，以加强经济系统应对气候变化的稳定性。

[参考文献]

[1]国家农业综合开发办公室.农业综合开发适应气候变化的实践与探索[J].中国财政，2010，(4).

[2]刘晨阳.中国实施应对气候变化的政策内外部动因及效果初探[J].现代财经，2010，(10).

[3]刘恩财，等.关于农业应对气候变化的适应能力建设问题[J].农业经济,2010，(1).

[4]张丽宾，等.气候变化与公共财政政策的理论分析[J]，环境经济学，2010，(5).

[5]cline，w.R.“TheEconomicsofGlobalWarming.”Washington：InstututeforIntenmllonalEconomics.1992.

[6]Kaplow，L.“Taxs，Permits，andClimatechaege”[N].NBERWorkingPaper16268.2010.

[7]Metcalf，G.E.“c08tcontsinment.inclimateChangePolicy：AlternativeApproachestoMitigatingPriceVolmility[N].NBERWorkingPaper15125，2009.

气候变化的研究方法篇5

推动气候变化议题的公众参与

郑保卫教授认为，气候变化既是环境问题，也是发展问题，但归根到底是发展问题，它关乎国家的发展、民族的发展、社会的发展，乃至人类的发展。在人类应对气候变化的过程中，气候传播发挥了重要作用。郑教授称，学界对气侯传播的研究是在气候变化问题日益受到社会关注之后开始的。2010年4月，中国人民大学新闻与社会发展研究中心同乐施会合作，率先在国内启动了中国气候传播研究项目，首次采用了“气候传播”这一概念。“气候传播”是指从新闻与传播的角度研究和解读气候变化问题，是一种有关气候变化信息与知识的社会传播活动，它以寻求气候变化问题的解决为研究方向和行动目标。研究气侯传播是要借助传播的手段，运用有效的传播策略和方法来促进社会公众对气候变化的认识，并最终体现在引导其自身投入适应和应对气候变化的行动上。

郑教授说，一开始我们偏重于把气候传播研究的注意力集中在国际气候变化谈判上，主要关注政府、媒体NGO在国际谈判中的传播行为及效果。但实践说明，任何应对气候变化的举措和气候变化问题的最终解决，还要靠取得社会共识，得到公众响应和支持，靠公众自觉的参与来实现。正是基于这种认识，项目中心近两年秉持“两路并进、双向使力”的原则，开始把研究的视角转向社会与公众。2012年，中国气候传播项目中心举行了“气候变化和气候传播进社区、进校园、进农村、进企业”活动，举办了气候变化图片展，并在全国范围内开展“中国公众气候变化与气候传播认知状况调查”、“中国城市公众低碳意识调查”。从实践效果看，这些活动在普及气候变化与气候传播知识方面产生了一定的影响，对于推动全社会应对气候变化的行动起到了促进作用。2012年，项目中心的调查显示，中国公众对气候变化的认知度达到93%（美国是64%，英国是72%），这一数据在多哈会议期间被联合国气候变化框架公约高级官员、执行秘书克里斯蒂安娜·菲格雷斯（ChristianaFigueres）引用，以此肯定中国政府在动员公众应对气候变化方面所作出的努力。

项目中心自成立以来，还先后在联合国气候大会举办地墨西哥的坎昆（COP16）、南非的德班（COP17）和卡塔尔的多哈（COP18）以及联合国可持续发展大会举办地巴西的里约热内卢（Rio+20），举办过多场国际性的气候传播边会。在这些会议上，项目组展示了自己的研究成果，发出了中国的声音，表达了中国学者和公众在应对气候变化方面的立场，在国内外形成了一定的学术影响力和实践推动力。

为进一步推动国内外关注气候变化和气候传播的学者及各界人士凝聚学术共识，扩大世界影响，郑教授领导的项目中心发起倡办了“2013年气候传播国际会议”，这是世界气候传播领域的首届大型国际会议。参会的学者来自美国、英国、俄罗斯、加拿大以及瑞典、比利时、墨西哥、印度等国家。他们中既有高等院校和科研机构的专家学者，也有媒体、非政府组织和企业界人士，还有联合国机构和国家政府部门的官员。此次会议无论是性质和内容，还是规模和规格，都具有开创性和国际意义，将有助于推动气候变化议题的公众参与，进而在全世界形成应对气候变化的自觉行动。

争取气候传播领域的国际话语权

郑保卫教授认为，在少数西方国家更多关注自身利益而不愿承担应有责任的情况下，中国在国际平台上应积极发出自己的声音，掌握推动全球应对气候变化的主动权，赢得气候传播领域的国际话语权。关于如何做好中国的气候传播，郑教授建议：

积极介绍政府措施和民间实践。在践行节能减排方面，这些年中国政府的姿态很高，全社会的行动也很积极，做了不少实际工作，得到了联合国和世界上许多国家的认可。下一步我们要继续通过政府、媒体和NGO组织三方合作，打好组合拳，不断将我国各项举措介绍出去，努力推动国际社会在应对气候变化方面形成共识，掌握气候传播领域国际话语权。

借助外力传递好中国声音。政府相关部门要积极和国际媒体、NGO组织加强沟通与合作，充分利用其把中国政府要传达的信息出去，以期取得更好效果。

国内建立长效机制。应对气候变化不是一蹴而就的事情，政府要从战略角度进行全盘考量，建立长效机制，设定中短期目标和长期目标，逐步推进，以达到既定目标。

对外不必过多进行驳斥。中国在走可持续发展的道路上，不必太在乎别人的评价，也没必要过多地去驳斥别人的观点，要少说多做，把节能减排变成社会共识，用行动来改变舆论环境，在国际平台上的发言要力求做到有理、有利、有节。

转变思维，把握受众心理。尽管多年来业界一直倡导在对外传播中要坚持用事实来说明中国，但在实践中却仍然常常以宣传为主，导致国外受众对我们的传播存在逆反心理，难以做到入耳入脑入心。考虑到许多国外受众对中国缺乏认知，我们的对外传播需要注意多研究国外受众，既要了解他们对中国的认知程度，也要与他们的接受习惯及心理需求对接，这样的传播才可能取得效果。

信息公开，透彻说明中国。在面对突发事件时，要想赢得传播的主动权，最好办法就是坚持信息公开。相关信息部门要在事件发生的第一时间说话，在媒体急于获知信息的时候提供事实，力求不缺位，不失语。其次要“多说话”，因国外受众大都不太了解中国，很多事情需要不厌其烦地作反复说明，才能讲清事实、说明道理。再次要“说明白话”，即要善于运用国外受众愿意听、听得懂、能接受的语言，真正让他们明白我们要说的话。

气候变化的研究方法篇6

1未来气候情景下我国主要粮食作物产量的变化

1.1水稻产量变化

水稻是我国最重要的粮食作物，其产量关系到国家和地区的粮食安全问题，水稻增产技术和产量的准确预报能力也可以为国家和地区的决策提供参考。当前大多数学者都采用气候模式与作物生长模型相嵌套的方法来评价气候变化对作物的影响。CERES-Rice模型是系列模型中的主要模型之一，应用比较广泛。姚凤梅等[5-6]利用水稻生长观测资料和气象资料，采用CERES-Rice模型对中国主要稻区水稻产量的模拟能力进行了评价，认为该模型能够合理模拟水稻的产量。在此基础上利用此模型和区域气候模式相连接，模拟分析2071—2080年和2071—2090年气候变化情景对我国主要地区灌溉水稻产量的影响。研究表明2071—2080年和2071—2090年的产量相对于基准年(1961—1990年)的变化分别为：2071—2080年情景下为+21.3%～-10.12%，2071—2090年情景下为+4.10%～-13.16%。葛道阔等[7]将全球气候渐变模型(GISSGCMTransientBruns)的有关网格点值作为生成研究区域气候渐变情景的主要依据，利用CERES-Rice模型模拟2030年和2050年我国南方水稻的产量，结果显示华中和西南高原的单季稻均表现为增产，而华中和华南双季稻，特别是后季稻减产幅度较大。也有学者利用ORYZA2000模型进行了大田水平的不同灌溉方式、土壤渗透性与不同地下水位深对水稻产量的分析研究[8]。杨沈斌等[9]以长江中下游平原作为研究区域，将基于区域气候模式PRECIS构建的气候变化情景文件与水稻生长模型ORYZA2000结合，模拟2022—2050时段A2、B2情景下的水稻产量。结果表明，不考虑CO2肥效作用时，随着温度升高，两种情景下水稻的产量都呈下降趋势，减少15%左右。当考虑CO2肥效作用后，两种情景下水稻平均产量减少5%左右。裘国旺等[10]将基于GCMs的输出和历史气候资料相结合的气候变化情景与双季稻模式相连接，对我国江南双季稻生产的可能影响进行了模拟，结果表明双季早稻产量的变化幅度为-7.9%～-21.6%，相对较小，但均呈减产趋势；双季晚稻的变化幅度较大，为+12.3%～-32.9%，增减产波动明显[10]。与国外相比，我国作物生产模型研究工作从总体上看，起步还比较晚，研究力量较为薄弱。目前，有影响且得到应用的主要是作物计算机模拟优化决策系统(CCSODS)系列模型[11]。该模型将作物模拟技术与作物优化原理相结合，具有较强的机理性、通用性和综合性。水稻模型RCSODS是其最著名的模型，高亮之等[12]在此模型创建和作物模拟技术在作物生产实践中的应用拥有卓越的贡献。陈家金等[13]基于RCSODS模型对东南沿海双季稻生长发育及产量进行了模拟和验证，得出水稻生育期模拟误差在0～5d，产量模拟的平均误差在5%以内，模拟准确率较高，模拟结果基本符合东南沿海地区水稻生长发育实际情况。

1.2小麦产量变化

小麦是我国仅次于水稻的第二大作物，其播种面积占全国粮食作物播种面积的20%～30%，产量与玉米接近，占粮食产量的20%～25%，全国各地几乎均可种植小麦，但主要集中在长江以北的东部地区。长城以北和东北地区以春小麦为主，其余地区主要以冬小麦为主。王志强等[14]基于EPIC模型，模拟了我国北方80个典型站点的春小麦和冬小麦1961—2005年期间的生长过程，分析了不同农业区域小麦产量的波动情况，结果表明：在不考虑农业技术因素的条件下，辐射的波动是导致小麦产量波动的主要原因，温度胁迫的降低在一定程度上促进了小麦的增产。张宇等[15]利用随机天气模型，将气候模式对大气中CO2倍增时预测的气候情景与CERES-Wheat模式相连接，研究了气候变化对我国冬小麦和春小麦生产的可能影响。结果表明，籽粒产量呈下降趋势，冬小麦平均减产7%～8%，春小麦在水分适宜时平均减产17.7%，雨养时平均减产31.4%。杜瑞英等[16]利用同样方法研究表明，在不考虑CO2对小麦影响的情况下，由于热量充足，只要水分条件适宜，未来我国北方干旱、半干旱地区小麦产量整体都有增产趋势。与以往研究所采用的全球气候模式(GCM)相比，区域气候模式在模式验证、时空分辨率、对地形的表述以及模式的不确定性方面有显著的改善，比以往大气环流模式和随机天气发生器相嵌套方法更合理。居辉等[17]、熊伟等[18]在不同的气候情景下，通过区域气候模式和作物模型（CERES-Wheat）模拟未来我国小麦产量变化。结果表明，我国雨养和灌溉小麦均表现显著减产趋势，灌溉可缓解小麦减产趋势，但不能阻止产量下降，春小麦或春性较强的冬小麦减产明显，若考虑CO2的直接肥效作用，雨养和灌溉小麦均表现明显增产趋势。我国的小麦生长模拟研究比水稻稍晚。小麦栽培模拟优化决策系统（WCSODS）是继水稻栽培模拟优化决策系统之后，我国自行研制的又一个大型综合性的农作物栽培计算机模拟优化决策模型[19]。江敏等[20]利用小麦栽培模拟优化决策系统(WCSODS)对徐州地区冬小麦种植的常年决策进行了模拟分析，发现此系统对生育期和产量的模拟效果较好。马新明等[21]检验了小麦模型（WCSODS）在河南省的适用性，发现WCSODS对河南小麦生育期和产量的模拟精度较高。

1.3玉米产量变化

玉米是我国重要的粮食和饲料作物，而东北地区玉米产量约占全国玉米总产量的1/3，稳居全国首位，是我国最大的玉米优势种植区。张建平等[22]利用WOFOST作物模型在东北地区玉米适应性验证的基础上，结合气候模型BCC-T63输出的未来60年（2011—2070年）气候情景资料，模拟分析了未来气候变化情景下我国东北地区玉米生育期和产量变化情况。结果显示：玉米产量将相应下降，中熟玉米平均减产3.5%，晚熟玉米平均减产2.1%。熊伟等[23]、崔巧娟等[24]在对作物模型(CERES-Maize)进行标定和验证的基础上采用区域气候模式与CERES-Maize模型相结合的方法，在A2和B2两种未来气候情景下评估未来气候变化对玉米的影响。研究得出，如果保持现有的玉米生产状况，气候变化将导致我国玉米主产区东北春玉米区的玉米产量大部分减产，总产下降，给玉米生产带来一定经济损失。CO2肥效作用可以在一定程度上缓解这种负面影响，其缓解作用对雨养玉米更明显。但是未来全国玉米主产区的雨养和灌溉玉米的稳产风险及低产出现的概率依然会增大，总产的年际波动更为剧烈。王育光等[25]通过分析温度、降水等气候因子与作物干物质累积量的关系，利用模式预测了2001—2002年黑龙江玉米的单产，其预测结果与实际单产非常接近，预报精确度在94%左右。赵巧丽等[26]根据玉米品种特性、遗传参数以及年内气候资源，结合玉米栽培模拟优化决策系统（MCSODS）的生长预测功能，对后茬夏玉米的品种以及生产进行了相应的研究。目前，我国的相关研究人员在作物模型模拟方面进行了大量的研究，取得了一定的成就，但距离国外先进的技术还尚有差距。目前我国农业气象服务业务中对农作物生长气象条件评价的科学定量程度和动态跟踪能力还很不够，已有的气象影响评价模型多以统计手段为主，多是半经验半机制性[27-28]。当前模型参数的确定方法，大多数来自文献及实际试验结果，缺乏生理学机制及生态学物质循环的逻辑推断[29]。很多模型仅是对作物在某个区域生产过程的模拟，模型的通用性较差[30]。各种模型对作物生长过程的量化描述均不同，各类参数取值差别很大，在科学性和普适性方面也有很大的欠缺[31]。

2农业气候变化的敏感性和脆弱性分析

农业对气候变化的脆弱性是气候变化影响研究的关键问题之一，对指导区域适应未来气候变化、制定适应对策、保证粮食生产、促进农业、资源、环境的可持续发展具有重要意义。IPCC第3次评估报告中进一步明确了气候变化敏感性和脆弱性的定义[32]：敏感性是指系统受到与气候有关的刺激因素影响的程度，包括有利和不利影响。脆弱性是指气候变化，包括气候变率和极端气候事件对该系统造成的不利影响的程度，是系统内的气候变率特征、幅度和变化速率及其敏感性和适应能力的函数。我国农业的敏感性和脆弱性研究相对较少。最近几年，一些学者利用作物模型与气候模型相结合的方法，依据作物产量的变化率进行气候变化的敏感性和脆弱性研究[33-35]。杨修等[36-39]采用PRECIS模型输出的B2气候情景，结合CERES作物模型数据，依据产量的变化率和GIS技术分别对我国未来水稻、小麦和玉米的气候变化敏感性和脆弱性进行了研究，结果表明：我国水稻、小麦、玉米对未来气候变化的反应是敏感的(无论是雨养还是灌溉)，如不采取适应措施，21世纪70年代时3种作物的种植区将面临减产趋势。在采取适应措施(包括改善品种、调整结构、应用先进技术、购买农药和肥料、改善灌溉和农业基础设施能力等)的情况下，21世纪70年代时3种作物绝大部分产区对气候变化并不脆弱。

3展望

气候变化对作物生长和产量的影响已引起各国政府和科学家的高度重视，近年来全球气候变化研究正逐步深入和完善。我国在未来气候情景下作物产量的影响及适应对策的研究取得了明显的进展，但仍存在一些问题，在今后的工作中尚需加强和改进。

3.1加强气候变化情景的不确定性研究

3.1.1加强气候模式本身的不确定性研究尽管气候模式在不断的改进，但当前的气候模式所能模拟的气候状况与真实情况仍有很大的差距。此外，气候模式中最大的缺陷是云反馈，预测的不确定性还来自与大气和海洋、大气和地表、海洋上层与深层之间的能量交换过程等。气候模拟中也很少考虑生物反馈和完善的化学过程。另外大气环流模式和海气耦合模式对各种物理过程的参数化处理以及如降水形成的简化处理也会造成一定误差。只有充分认识全球气候系统中各圈层的相互作用机理和影响才能降低气候模式的不确定。

3.1.2加强温室气体排放情景的不确定性研究温室气体排放情景是气候模式的重要输入条件，其不确定性也必然会对气候模式的输出结果产生一定的影响。温室气体排放情景的不确定性主要来源于不能准确地描述和预测未来社会经济、环境、土地利用和技术进步等非气候情景的变化。非气候情景在准确表述系统对气候变化的敏感性、脆弱性及适应能力方面也是非常重要的。构建温室气体各种排放情景下气候变化的情景，在影响评价中考虑采用不同模式的气候变化情景，并综合分析未来气候变化的最可能发生的情景，以降低排放情景不确定性的影响。

3.1.3加强应用技术的不确定性研究区域气候变化是全球气候模式输出通过降尺度处理得到的，因此全球气候模式输出结果的不确定性直接衍生了区域气候变化的不确定性。相同的全球环流模式(GCMs)预测结果，采用不同的降尺度分析方法，也会得到不同的区域气候情景。降尺度方法主要包括动力学降尺度和统计学降尺度。动力学降尺度除了需要正确认识气候变化的物理机制外，还需要考虑物理参数化的选择、区域大小和分辨率以及一些非线性动力学引起的内部变率等问题。统计学降尺度的改进需要正确认识气候要素的时空分布特性，改善气候观测资料的质量及加强多种信息的同化分析等。

3.2加强作物生长模拟模型的不确定性研究

作物生长模拟模型结构本身所带来的误差，将不可避免地影响预测评价结果的确定性。作物模型都是通过模型参数的变化来进行模拟的，因此，作物模型参数的不确定性也是影响预测评价结果的重要方面。完善作物模型是降低预测结果不确定性的最重要的基础，可通过以下途径进行改进和完善。首先，改进模型结构，提高模型参数识别和优化的可靠性，进一步提高模型的模拟分析精度。其次，研究无资料和资料质量较差地区的作物模型模拟技术，分析和建立作物模型参数与地理信息等要素的关系，降低作物模型在资料质量较差地区应用的不确定性。