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高温、龙卷风……未来极端事件的影响可能比预估的结果更严重,怎么办?

□ 科学技术部社会发展科技司、中国21 世纪议程管理中心

在全球变暖背景下,极端天气气候事件频发,其强度也呈增加趋势,给自然环境和人类的生产生活带来巨大影响。中国作为发展中国家,如何减缓和适应未来的气候变化显得更为现实而紧迫。

不同温升目标下中国的主要风险 

中国的温升幅度显著大于全球平均。如果全球平均地表温度比工业化前升温2℃,则中国的平均温度升幅要大得多。IPCC AR5 指出,到21 世纪末,全球平均温度在低排放情景下(RCP2. 6) 相对于1986 ~ 2005 年可能升高0. 3 ~1. 7℃,而在高排放情景下(RCP8. 5) 全球平均温度升幅则可能超过4℃,中国平均温度可能将有更大升幅。

为了能更好地应对未来的气候变化,这就要求深入地、全面地认识在全球不同长期温升控制目标下,未来全球气候变化对我国气候特征(特别是极端事件) 及对水资源、农业和森林生态系统等的潜在影响,这也是强化应对气候变化意识,大力减缓温室气体排放,推进低碳、绿色发展以及制定气候变化适应对策的科学基础。

未来极端事件的影响可能比预估的结果更严重

研究表明,在21 世纪,随着全球平均温度的逐渐升高,高温热浪和极端强降水等极端事件的发生频率将更高,强度将更大,极端事件的影响将比预估的结果更严重。主要体现在: 

▌极端事件的区域特征明显,使极端事件在部分区域的影响更加突出。例如,在温升目标为5℃时,长江中下游地区的热浪日数将增加100d/ a,也就是说,在当前气候条件下定义的热浪事件,在未来将成为常态。这对于在基准气候态下热浪事件本来就频发的长江中下游地区来说,将进一步加剧对人类生存的影响。

▌极端强降水将在丰水地区增加明显,缺水地区增加微弱。丰水地区的水体接近饱和,极端强降水的明显增长,将极易造成这些地区发生水土流失、泥石流、山洪、滑坡和洪涝等地质灾害。

▌未来极端事件的频发,使某个区域在一定的时间范围内出现多种自然灾害事件的接连发生,如一次极端强降水后,又发生一次高温热浪,这对于当地的人类生存环境将会造成较大影响。同时,我国地域辽阔,北方高温热浪,南方极端强降水的事件可能同时发生,给我国的防灾减灾形势造成极大挑战。

水资源短缺与水文极端事件频发可能并存

通过对降水、蒸散发和径流的预估研究表明,随着温度升高,降水和蒸散发总体上呈增加趋势,但空间分布不均的态势更加明显。

我国比较丰水的南方(长江流域、珠江流域等) 呈现降水和径流增加的趋势,而我国比较缺水的北方(华北地区、西北地区) 却呈现降水和径流增加不明显甚至减少的趋势。这将导致我国北方水资源短缺的态势加剧,同时,南方的洪涝风险大幅度增加,夏季“南涝北旱” 的趋势将愈演愈烈。

值得一提的是,新疆地区的水文水资源变化对温升比较敏感,在不同的温升目标下,新疆地区的降水和径流都出现减小的趋势,这对于本来就缺水的新疆地区(尤其是南疆) 来说将是雪上加霜。如果水资源短缺进一步加剧,将导致新疆部分地区不得不实施生态移民,这将是关乎少数民族地区稳定繁荣的重大政治问题。

另外,通过对高温热浪、极端强降水和水资源的综合研究表明,在局部区域将会出现水资源短缺、高温热浪等极端事件同时发生的现象,区域综合自然灾害风险大大提高。

干旱风险管理亟待加强

中国轻度干旱灾害危险区域分布广,中度干旱灾害高危险区域主要分布在中国东北、西北及中部地区,重度干旱灾害危险区域主要分布在华北、长江中下游地区、青藏高原南部及新疆西部地区。

在气候变化下,未来中国重度干旱高危险区域面积显著增加,各干旱级别危险性分布区域也有所增加。华北干旱高危险地区东移,长江中下游地区和东北平原高危险区域增加,四川盆地中危险区域面积扩大。

由于干旱灾害主要影响农业生产,风险区域主要为农业主产区。中国干旱的农业灾损主要分布在东部地区,高风险区域主要分布在华北地区和华南部分地区,中风险区域则主要分布在东北平原、西南地区和华南地区。

未来农业灾损格局基本一致,高风险面积不断增加,东北平原和华南地区逐渐由中风险区域变为高风险区域,西部地区开始出现风险且风险逐渐加重。随着全球气候变化,未来干旱灾害风险格局将发生变化,因此,必须加强干旱灾害风险管理并及时采取适应举措。

粮食安全形势将更加严峻

通过气候模式与生物地球化学模型的预估研究表明,在2050 年以后粮食因旱减产量持续下降,到2100 年左右,粮食减幅约为9%,这相当于类似2000 年的超过百年一遇的旱灾在未来可能成为常态。

如果全国农业没有灌溉支撑,在温升1. 5 ~3. 0℃的情景下,三大主粮平均减产28%;随着温度的升高,减产情况总体趋势加剧,最大减产率可达38. 5%。可见,灌溉是当前以及未来粮食生产的主要限制因子。在本研究中,假设水资源没有限制,但事实上,在未来的高温升和干旱情景下,北方粮食主产区的水资源会进一步短缺。如果考虑到未来的人口增长和产业扩张,工业和生活用水会进一步争夺农业用水,因此,未来粮食减产的趋势可能比当前预估的结果更严重。

森林生态系统的变化将改变中国生态安全格局

森林资源是陆地生态系统的主体,具有调节气候、涵养水源、保持水土、防风固沙、改良土壤、减少污染、美化环境、保持生物多样性等多种功能,对改善生态环境、维护生态平衡,起着决定性的作用。经过长期建设,中国已经完成了对国土生态安全格局有重大影响的一批林业工程,如北方防护林体系、青藏高原生态屏障区等。

温升情景对未来森林生态系统的影响研究表明,未来森林野火的过火面积有所增加,且野火频发区域由东北地区转向青藏地区,将危及这两个区域的森林生态系统,对东北生态林和青藏高原生态屏障区造成影响。不仅如此,由于我国地域辽阔,在国土范围内分布的森林种类较多,东北和青藏地区的森林对温升比较敏感,在高温升情景下,东北地区的寒带林减少,而温带林增加;青藏地区的北方森林逐渐占据主导。事实上,不同种类森林的碳储量和森林生态功能均不相同,不同区域森林类型的变化将直接改变我国的国土生态安全格局。

气候变化的影响日益显现,气候风险及损失损害问题日益突出。气候变化的影响及其造成的损失损害是极端气候本身和人类及自然系统的暴露度及脆弱性共同作用的结果。主要国家已着手研究气候风险及气候变化对国家安全的影响。气候安全可能上升为国家安全问题,在更广泛领域产生显著的直接影响和间接影响。

中国未来面临的气候变化风险挑战

中国受气候变化的影响明显高于全球平均水平,气候风险及气候安全问题日益突出。中国气候变暖幅度明显高于全球,20 世纪中期以来,中国平均气温上升速率为0. 21 ~0. 25℃ /10a,升温幅度高于全球水平。受气候变化的影响,中国高温热浪事件增多明显,年降水日数减少,但暴雨日数增加,区域性和阶段性干旱加剧。气候灾害频发,导致的直接经济损失占我国GDP 的比例年均超过1%,是同期全球平均水平的7 倍多。随着经济总量增长及全球经济一体化,气候变化和气象灾害对我国经济安全造成的风险将日益增加,可能会对我国经济社会安全运行造成不利影响。

▌全球气候变化对我国的不利影响已经显现,并可能在未来进一步加剧。在粮食生产上,由于气候变化及水资源短缺,我国主要粮食作物小麦、玉米和大豆的单产在近30 年分别降低了1. 27%、1. 73%和0. 41%,约占播种面积12% ~ 22% 的耕地受干旱影响,此外气候变化还导致病虫害扩大,进一步加剧我国粮食安全面临的严峻挑战。在水资源方面,受气候变化影响,我国东部主要河流径流量减少。冰川退缩使青藏高原七大江河源区径流量变化不稳定。水资源可利用性降低,北方水资源供需矛盾加剧,南方出现区域性甚至流域性缺水现象。同时,气候变化也是我国水土流失、生态退化和物种迁移的重要原因,严重影响我国生态安全。

▌气候变化的直接风险可能与其他风险相互作用并叠加、放大,形成影响更为严重的系统性风险。2015 年出版的《中国极端天气气候事件和灾害风险管理与适应国家评估报告》指出,21 世纪中国高温、洪涝、干旱等主要灾害风险加大,未来人口增加和财富集聚对极端天气气候等灾害风险具有叠加和放大效应,需要加强对气候安全问题的重视。近年来,气候变化引发的粮食安全问题已经成为若干国家政局不稳的关键因素。气候变化导致的各种自然灾害是全球粮食安全的最大威胁,而这些威胁使近些年国际粮食生产短缺和国际市场粮食价格大幅度波动。对于特定国家和特定地区,这一粮食安全问题有可能进一步演变为国家安全问题。此外,气候变化的反馈作用也会加剧其风险,气候变化导致冬季采暖、夏季制冷的能源消费增加,对可再生能源资源及供应产成不利影响。例如,我国华北北部和东南沿海风速减小、风机发电量降低,日照时间下降制约太阳能开发与利用,河川径流变化也会影响水电发电及出力。气候安全可能与能源安全问题形成共振,对我国能源安全产生影响。

▌重点生态功能区受气候变化不利影响巨大,气候风险还将加剧。重点生态功能区是国家主体功能区中限制开发区的组成部分,占据国土面积的比例大,生态功能类型复杂,生态地位十分重要。水源涵养、水土保持、防风固沙和生物多样性保护等不同类型的重点生态功能区具备不同的生态环境特征属性与生态环境调节功能,承担相应的生态产品供给任务。但作为典型的生态系统脆弱区和气候变化敏感区,重点生态功能区已受到来自气候变化广泛而严重的影响,包括冰川、冻土、积雪、海冰与河湖冰减少,河川径流与水资源时空分布变化,洪涝、干旱灾害频繁而剧烈,高温热浪事件增多,水土流失严重,草地退化、沙化、碱化严重,土地退化、荒漠化趋势加剧,动物物候、分布区域和物种数量改变,珍稀濒危生物资源衰退,生物多样性减少甚至丧失,生态系统稳定性降低,等等。这些已经与正在发生的风险未来还将加剧,形势不容乐观。

应对气候变化风险的政策建议

中国在气候变化的不利影响上远高于全球平均水平,但目前气候变化风险和国家安全角度的气候变化应对研究仍然处于起步阶段,为加强中国在气候变化风险管理,将气候安全纳入国家安全体系,提出如下建议:

▌加强气候变化的风险研究。已有研究表明,现有的综合评估模型可能低估了气候变化风险的影响。低估的主要原因是模型大多采用了较窄的风险分布范围,而没有考虑一些低概率但是具有灾难性影响的事件对社会经济的影响。现有研究大多关注风险分布的“中值” 部分,而忽略其“肥尾” 的影响。同时,现有研究通常仅仅关注经济的总消费或总产出,而没有考虑气候变化对经济发展的多维度影响。大多数模型的经济增长是外源驱动的,严重低估了气候变化对经济增长的破坏力。并且大部分模型的时间贴现率没有反映代际公平等重要的问题。未来需要一方面加强在气候变化脆弱性和影响预估的研究,特别是在气候变化的直接风险预估与系统性间接风险的研究;另一方面综合现有最佳的科学知识为科学应对气候变化风险提供决策支持。

▌在长期规划和大型基础设施建设中充分考虑气候变化的风险因素,进一步研究气候变化导致不可控风险的“阈值”,并将风险预防原则纳入长期规划和大型基础设施建设,基于未来动态气候条件预测并设计脆弱地区和关键基础设施的抗风险水平。研究气候变化损失的社会成本,并逐步将温室气体社会成本纳入大型项目的可行性评价。支持早期预警系统、建筑标准、危机处理方案、沿海及脆弱地区保护规划和气候极端事件下的应急及处置方案。

▌将气候安全和气候变化风险管理纳入国家安全体系统筹考虑。气候变化对国家安全的重要性日益突出,未来需要在战略高度上更加重视气候安全问题,并将气候安全作为国家安全体系和经济社会可持续发展战略的重要组成部分统筹考虑,将气候安全和全球环境安全纳入中央国家安全委员会的职责范围,通过将气候安全纳入国家安全体制和国家安全战略,确保国家安全。

▌启动重点生态功能区应对气候变化行动,促进环境治理与气候治理协同增效势在必行。IPCC AR5 明确指出,应当从区域空间规划着手进行减缓气候变化的顶层设计。国内外学者的研究结果显示,土地利用与土地覆被是影响气候变化的重要因素。这意味着重点生态功能区除了是维系国家生态安全、保持并提高生态产品供给能力的重要领域外,也是中国减缓与应对气候变化的重要战略性区域。

因此,一方面,应尽快将重点生态功能区纳入国家应对气候变化行动方案范围进行统筹安排;另一方面,在国家重点生态功能区规划建设发展过程中,必须同步考虑气候变化因素和应对气候变化的相关要求,从而实现环境治理与气候治理的协同增效。开展国家重点生态功能区积极应对气候变化行动,结合产业准入负面清单等制度的实施,有效控制和减少温室气体排放,减缓气候变化;同时充分利用国家重点生态功能区的诸多有利条件,采取积极主动的适应行动,全面提升应对气候变化的能力。

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