【碳减排】气候变化有可能将全球三分之一的粮食生产推到安全的气候空间之外

原文信息

题    目：Climate change risks pushing one-third of global food production outside the safe climatic space

作    者：Matti Kummu, Matias Heino, Maija Taka, Olli Varis, Daniel Viviroli

期    刊：One Earth

时    间：2021.05.21

一作单位：Water and Development Research Group, Aalto University, Espoo, Finland

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.oneear.2021.04.017

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研究背景

几千年来，生态系统和人类社会已经适应了相对稳定的全新世气候条件。大多数粮食生产是基于为这些条件而开发的农业实践。已经有迹象表明，最近加速的全球环境变化正在影响地球上许多重要的作物。这种变化通常表现在几个指标上。这些关键参数直接影响社会及其维持生命的活动，如粮食生产和维持水的供应。各种研究通过分析气候条件的变化及其对产量的潜在影响，评估了气候变化下农业条件的变化。然而，重要的是要了解哪些地区可能会经历一种真正的新型气候，在这种气候下，按照人类社会的安全操作空间(SOS)和气候生态位概念 今天没有主要的农业存在。SOS指的是我们所知道的能够维持人类生命的地球系统条件。多种气候特征的变化可以同时测量，例如，气候分类，如Holdridge生命带(HLZ)概念或柯彭格-盖格气候分类。由于Holdridge的概念不仅限于绘制分类变化，而且还允许我们评估变化的幅度和方向，因此它是评估全球气候条件未来潜在变化的幅度和方向的更合适的方法。

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研究结果

HLZ最大的变化发生在极地、山区和萨赫勒地区。我们估计了基线条件(1970-2000年)以及未来条件(2021-2040年、2041-2060年、2061 - 2080年和2081-2100年)的hlz; 我们使用了来自8个全球环流模式(GCMs)的空间高分辨率(5弧分，或赤道10公里)数据。因此，我们能够绘制出高海拔地带在本世纪的空间变化情况。2081-2100年气候变化情景下HLZs最大的变化是北方森林面积从18万平方公里(Mkm2)减少到14.8或8.0万平方公里(分别为SSP1-2.6或SSP5-8.5)。最大的正净增长是正在增长的热带干林带，从15.0 Mkm2增加到19.2 Mkm2或27.7 Mkm2，最终与热带沙漠一起成为全球最大的区域。相对而言，最大的减少发生在冻土带(-39%或-75%) 和北方森林(-20%或-57%)。相比之下，相对增幅最大的是北方沙漠(+159%或+75%)、温带沙漠(+24%或+110%)和温带森林(+48%或+118%)。特别令人担忧的是，“沙漠地带”合并面积的潜在净增长，从59.7平方公里增加到62.7平方公里或64.3平方公里，表明许多地区的情况更加干燥。两种未来情景(SSP1-2.6和SSP5-8.5)中最大的变化发生在极地地区除了北非和中东部分地区将变得更加湿润外，大多数地区将朝着更加干旱的方向发展。

低弹性增加了对HLZ变化的脆弱性。社会对气候带变化的反应能力各不相同，这取决于它们应对潜在破坏的复原力。因此，我们进一步将网格化的全球弹性数据集与5弧分分辨率为2010年进行热点分析，以确定最脆弱的地区。当考虑HLZ变化的弹性时，这两种场景之间的差异是显著的。在低排放情景下(SSP1-2.6)，风险最严重的地区(即复原力最低的第25百分位数和HLZ变化最高的第25百分位数)位于萨赫勒和中东，约占全球作物和牲畜生产的1%。如果各国不能阻止温室气体排放的增长，而全球社会最终走上了最极端气候变化情景(SSP5-8.5)的道路，那么农作物生产的比例可能达到32%，牲畜的比例可能达到34%。这些最关键的地区将覆盖中东大部分地区、南亚大部分地区、撒哈拉以南非洲和中美洲的部分地区(图3B)。

粮食生产的很大一部分超出了安全气候空间(SCS)。比较种植区和畜牧生产区的生态位(即气候生态位)，我们可以看到，正如预期的那样，牲畜的SCS要大得多。与作物生产区相比，畜牧生产的SCS跨越更干旱地区和更湿润地区。而两者的生物温度下限相对相似。在低排放情景下(SSP1 - 2.6)，当前作物产量的相当有限部分(8%)和畜牧生产(5%)不在SCS范围内。在高排放情景(SSP5-8.5)下，全球多达31%的作物生产和34的牲畜生产将面临超出相应的可持续发展指标的风险。

此外，个别国家的风险似乎非常不同：在177个国家中，有52个国家(大多数是欧洲国家)的整个食品生产系统将留在SCS内。最糟糕的情况将是贝宁、柬埔寨、加纳、几内亚比绍、圭亚那和苏里南，这些国家95%以上的农作物和牲畜生产将转移到SCS以外。不幸的是，在许多受影响严重的地区，应对变化的弹性目前很低。在南亚、东南亚等地，可以广泛发现面临落在SCS之外的实际风险且恢复能力已经很低的关键地区。特别是贝宁和柬埔寨。如果国际社会不能应对气候变化，并遵循高端的SSP5-8.5情景，而这些国家的恢复力仍然很低，它们的粮食生产将面临严峻挑战。

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编者按

本文预计全球所有气候带都将发生变化。同时强调低排放和高排放情景对粮食生产影响的巨大差异，强调将全球变暖限制在1.5 - 2.5摄氏度的重要性。气候条件变化对粮食生产的这些影响可能会被其他因素放大。这些潜在的影响充分说明了多方面的影响，这些影响极大地挑战了全球粮食生产、粮食质量、粮食价格以及许多其他问题。因此，在我们当前分析的基础上，对这些额外因素的仔细审查对未来的研究至关重要。未来的解决方案应侧重于既能减缓气候变化，又能增强粮食系统和社会的抵御力，能提高粮食生产的可持续性，同时尊重关键的地球边界，能通过作物迁移等方式适应气候变化，能促进最关键地区的当地生计。

转自：“西农RE学术社”微信公众号

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