利用CMIP5多模式集合模拟气候变化对中国小麦产量的影响

摘要：

利用最新的国际耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）中30个全球大气-海洋耦合模式（AOGCMs）在典型浓度路径（RCPs）情景下的气候预估结果，基于集合模拟的方法评估气候变化对中国未来小麦产量的影响。气候变化对农业的影响评估通常基于未来逐日的气象资料，然而AOGCMs模拟的逐日数据存在较大的不确定性。利用“虚拟气候变暖”（PGW）的方法，将CMIP5模式预估的未来气候变化的信号与当前气候的逐日站点观测资料相结合，得到未来气候预估的逐日数据集合。结合作物过程模型 CERES-Wheat，利用集合模拟的方法，以概率的形式量化表述气候变化对中国小麦产量影响的不确定性。未来中国冬春小麦代表站在其小麦生育期内的平均气温均有升高。预估21世纪末期，冬小麦代表站平均增温2.7-2.9℃，春小麦代表站平均增温3.0-3.3℃。RCP8.5情景比 RCP2.6情景增温显著。预估未来冬、春小麦在其生育期内的降水量普遍增加，并随着排放量的增长，降水量表现出逐渐增多的趋势。在仅改变未来气候变化的条件下，冬、春小麦的灌溉小麦单产相对于1996-2005年普遍减产，并且随着气候变化，灌溉小麦的减产概率上升。春小麦代表站在灌溉条件下小麦减产的程度比冬小麦代表站更显著。预估到21世纪末期，冬小麦代表站在RCP2.6情景下减产2%左右，在RCP4.5情景下减产6%左右，在 RCP8.5情景下减产9%左右，减产概率超过85%。预估春小麦代表站在 RCP2.6情景下减产5%，在RCP4.5情景下减产8%以上，在RCP8.5情景下减产15%以上，减产概率超过90%。在雨养条件下，冬小麦代表站的小麦单产相较于1996-2005年显著增产。预估到21世纪末期，冬小麦代表站在RCP2.6情景下增产21%以上，在RCP4.5情景下增产22%以上，在RCP8.5情景下增产25%以上，增产概率超过90%。利用PGW方法获得未来气候预估的逐日数据集合有效的保留了当前气候的天气信息，尤其是极端天气事件的信息。利用集合模拟的方法评估未来气候在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下对中国小麦单产的影响，表明在灌溉条件下，随着排放量的增加，气候变化导致中国小麦单产减产的概率逐渐上升。雨养小麦单产集合的不确定性较灌溉条件大。

关键词：CMIP5、小麦产量、集合模拟、概率评估、气候变化

分类号：P412;S512.1+1;P731.15

资助基金：国家自然科学基金;中国气象局气候变化专项

在线出版日期：2014-08-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共16页

页码：3009-3024