出品：科普中國(guó)

作者：周天軍（中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所研究員、副所長(zhǎng)）

監(jiān)制：中國(guó)科普博覽

編者按：為培育科學(xué)思維、鼓勵(lì)理性思考，科普中國(guó)前沿科技項(xiàng)目推出“科學(xué)銳評(píng)”系列文章，特邀院士等科研領(lǐng)軍人物，從科技視角深度剖析熱門科技問題。讓我們點(diǎn)燃智慧火花，探討科技的深遠(yuǎn)影響。

民以食為天。糧食安全事關(guān)民生、事關(guān)全局。然而，隨著全球氣候變暖，極端天氣氣候事件頻發(fā)，給我國(guó)糧食生產(chǎn)帶來了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。在極端天氣氣候事件日益增多和增強(qiáng)的背景下，如何保障糧食生產(chǎn)確保糧食安全，成為擺在我們面前亟待解決的一道難題。

2023年夏天，河南地區(qū)突如其來的降雨給當(dāng)?shù)氐男←溕a(chǎn)帶來了不小的挑戰(zhàn)。

河南是我國(guó)最大的小麥生產(chǎn)基地，在小麥的收割季節(jié)遇到這種連陰的天氣的確會(huì)對(duì)小麥的生產(chǎn)造成很大損失，其主要原因是“穗發(fā)芽”，降雨導(dǎo)致的土壤濕度增加，對(duì)小麥的根系生長(zhǎng)和呼吸作用產(chǎn)生了一定影響，麥穗就會(huì)發(fā)芽，它有兩個(gè)后果，一個(gè)是會(huì)影響小麥的品質(zhì)，影響它后期的貯存，二是會(huì)影響到來年的播種，最終會(huì)對(duì)小麥的生產(chǎn)造成比較大的經(jīng)濟(jì)損失。

2023年5月29日，河南南陽(yáng)方城縣農(nóng)戶的麥穗

（圖片來源：新京報(bào) 記者趙利新）

2024年6月，河南經(jīng)歷嚴(yán)重干旱，大片農(nóng)田難以耕種；然而，僅一個(gè)月后，特大暴雨侵襲河南，洪水肆虐，作物被淹。旱澇急轉(zhuǎn)現(xiàn)象對(duì)糧食生長(zhǎng)造成嚴(yán)重影響。

糧食安全是國(guó)家安全的重要組成部分，關(guān)系到國(guó)計(jì)民生和社會(huì)穩(wěn)定。我們的糧食安全受到哪些氣象因素的影響，又如何緩解氣候變化保護(hù)好糧食安全呢？

水資源如何影響糧食安全？

國(guó)際氣候變化研究領(lǐng)域設(shè)立有“世界氣候研究計(jì)劃（World Climate Research Programme）”，它設(shè)定了七大科學(xué)挑戰(zhàn)問題，這七大挑戰(zhàn)都涉及人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展問題，其中有兩個(gè)就與糧食生產(chǎn)直接相關(guān)，其中之一是維持糧食安全的水資源問題，因?yàn)闅夂蜃兓軌蛲ㄟ^改變水資源而影響糧食安全；第二個(gè)就是極端天氣氣候事件，我們今天關(guān)注的重點(diǎn)是“極端天氣氣候事件怎么影響糧食的生產(chǎn)”。

關(guān)于氣候變化對(duì)水資源的影響問題，我們有許多例子，比如干旱對(duì)農(nóng)業(yè)的影響。北京所在的華北地區(qū)實(shí)際上面臨著水資源短缺的問題。我國(guó)東部地區(qū)受季風(fēng)氣候控制，自20世紀(jì)70年代末到本世紀(jì)初，東亞夏季風(fēng)在減弱，造成我國(guó)東部地區(qū)的降水呈現(xiàn)出“南澇北旱”的特征。旱的地區(qū)恰巧在華北，而華北小麥的產(chǎn)量很大程度上依賴于農(nóng)業(yè)灌溉，為了維持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要抽取一定量的地下水，地下水過度開采就在華北形成“空心漏斗”現(xiàn)象，這實(shí)際上就是水資源短缺影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一個(gè)例子。近年來，隨著南水北調(diào)等重大水利工程的實(shí)施、節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣、以及夏季風(fēng)的恢復(fù)增強(qiáng)，華北地下水的空心漏斗現(xiàn)象得到有效控制。

圖片來源：央視網(wǎng)

居安思危，關(guān)注糧食安全

從全球來看，許多地區(qū)依然存在缺糧問題，有的時(shí)候網(wǎng)友可能更關(guān)注本地，但從全球更大的視野來看，糧食安全依然是一個(gè)需要高度關(guān)注的話題。

世界經(jīng)濟(jì)論壇曾經(jīng)公布了2023年的全球風(fēng)險(xiǎn)報(bào)告，該報(bào)告圍繞著短期和長(zhǎng)期分別列出了十大風(fēng)險(xiǎn)。短期即最近兩年，長(zhǎng)期是指最近十年。短期風(fēng)險(xiǎn)提到兩個(gè)方面，一方面是生活成本的上升，包括疫情、俄烏沖突等的影響，另一方面就是極端天氣氣候事件和自然災(zāi)害。長(zhǎng)期風(fēng)險(xiǎn)如十年之內(nèi)的自然資源危機(jī)等都會(huì)影響到糧食安全，所以我們依然需要有風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)。

回到氣候變化本身，不管是發(fā)達(dá)國(guó)家還是發(fā)展中國(guó)家，不管是糧食主產(chǎn)區(qū)還是其他地區(qū)，都要共同面對(duì)氣候變化問題。以溫度為例，工業(yè)化以來全球增溫已經(jīng)存在逐漸加強(qiáng)的態(tài)勢(shì)。根據(jù)政府間氣候變化專門委員會(huì)第六次評(píng)估報(bào)告的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年至2020年全球平均表面溫度的增溫速度是1.09度，而1995年至2014年只有0.85度，1986年至2005年只有0.69度，可以看到，從過去到現(xiàn)在，全球平均溫度的增溫速度是越來越快的。

圖片來源：veer圖庫(kù)

除此之外，在空間分布上，增溫的幅度存在區(qū)域性的不均勻，總的來說是高緯度地區(qū)增溫快于低緯度，陸地快于海洋。伴隨著全球溫升，極端天氣氣候事件在許多地區(qū)已經(jīng)在顯著增多，而且，預(yù)估包括北美在內(nèi)的一些主要的糧食產(chǎn)區(qū)，未來將面對(duì)更多的包括極端熱浪、極端降水等極端氣候事件，這些都會(huì)對(duì)糧食的生產(chǎn)產(chǎn)生影響。特別是全球多地在同一個(gè)生長(zhǎng)季中發(fā)生的空間復(fù)合型熱浪，對(duì)全球糧食安全的影響更大。我們最近的研究表明，全球農(nóng)田區(qū)域生長(zhǎng)季熱浪累積強(qiáng)度隨著全球增溫持續(xù)增強(qiáng)，導(dǎo)致植被總初級(jí)生產(chǎn)力的熱浪暴露度持續(xù)增加，未來亞洲、北美和歐洲的農(nóng)田區(qū)域暴露度最大，這將直接影響到糧食生產(chǎn)。

科技如何應(yīng)對(duì)氣候變化？

科技該如何應(yīng)對(duì)氣候變化的不利影響？

從短期來看，首先需要提高對(duì)災(zāi)害性天氣氣候事件的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)水平，這需要借助依托高性能計(jì)算機(jī)建立的數(shù)值預(yù)報(bào)模式，包括最新的AI技術(shù)，提升對(duì)未來一到兩周極端天氣事件的預(yù)報(bào)能力，從而在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域做到未雨綢繆。

圖片來源：veer圖庫(kù)

從長(zhǎng)期來看，需要積極采取有效措施，適應(yīng)和減緩氣候變化。在聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約之下，國(guó)際社會(huì)為應(yīng)對(duì)氣候變化提出了《巴黎協(xié)定》，其中包含兩個(gè)溫控目標(biāo)，就是全球一起努力到本世紀(jì)末把全球的溫升相對(duì)于工業(yè)化前的水平控制在2度以內(nèi)，爭(zhēng)取到1.5度，這就是我們平時(shí)所常說的1.5度和2度溫升控制目標(biāo)。

要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要減少人為碳排放。在這方面，我國(guó)提出的“雙碳目標(biāo)”，即“二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”，實(shí)際上是落實(shí)聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約《巴黎協(xié)定》的具體舉措。此外，我國(guó)在推進(jìn)產(chǎn)業(yè)、能源、交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)綠色低碳轉(zhuǎn)型，加快建設(shè)新型能源體系，發(fā)展清潔能源，這也是積極應(yīng)對(duì)氣候變化的一些具體舉措。只要能夠有效控制和減緩全球變暖，包括極端降水、極端高溫、干旱等在內(nèi)的、能夠影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不利氣象條件都可以得到有效緩解。

圖片來源：veer圖庫(kù)

從全球的角度來看，依靠科技來解決糧食安全的問題還需要全球的合作。世界經(jīng)濟(jì)論壇在2023年全球風(fēng)險(xiǎn)報(bào)告里列出的十年之內(nèi)的十大風(fēng)險(xiǎn)中就涉及氣候變化應(yīng)對(duì)領(lǐng)域的國(guó)際合作問題。第一大風(fēng)險(xiǎn)就是“監(jiān)管氣候變化失敗”，換句話說就是聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約《巴黎協(xié)定》的溫控目標(biāo)沒有實(shí)現(xiàn)。第二個(gè)就是“適應(yīng)氣候變化失敗”，因?yàn)閺拈L(zhǎng)期來說，有些氣候要素的變化態(tài)勢(shì)只能減緩而很難徹底控制，對(duì)于這些氣候要素的變化我們只有去適應(yīng)。不管是減緩還是適應(yīng)，都需要積極行動(dòng)起來，這需要全球合作。

氣候變化已經(jīng)實(shí)實(shí)在在地發(fā)生，有效地控制溫室氣體的排放將能夠顯著地減少極端天氣氣候事件的發(fā)生頻率和強(qiáng)度，減少對(duì)糧食生產(chǎn)的不利影響，所以采取有效的措施是非常必要的。