气候变化的研究方法范文

导语：如何才能写好一篇气候变化的研究方法，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：气候变化；能源系统；能源供给侧；能源需求侧

中图分类号：F206 文献标识码：A 文章编号：1671-0169（2014）01-0041-06

气候变化是当前国际社会普遍关注的全球化重大问题。许多观测资料表明，地球正在经历以全球气候变暖和极端气候事件频率/强度增加为主要特征的气候变化问题。气候变化正成为～种缓慢发生的灾害，给人类社会带来严重影响，其潜在损失给世界各国提出了适应气候变化的要求。

有关气候变化影响的研究，主要集中在由气候变化带来的一般性物理影响，包括作物生长和虫害、径流量及水资源短缺、疾病与健康、生态系统、动物迁移等。对能源系统与气候变化之间的关系，更多的研究关注“能源消费对GHG排放及气候变化问题”，而对能源部门的气候变化易损性研究并不多，且大多仅着眼于能源系统一个方面。从能源供应链不同层次的视角，Schaeffer等对目前能源系统的气候变化易损性问题进行了总结和归纳；Mideksa等综述了气候变化对电力市场的影响；从区域的视角，Wil-banks研究了气候变化对美国能源生产和使用的影响；Ebinger归纳了能源部门适应气候变化影响的若干关键问题；Yau等则综述了气候变化对热带地区商业建筑和技术服务的影响。

本文以气候变化对能源系统的影响为主题，对近十几年来的最新国际文献进行全面的综述及展望。在阐述主流研究问题的同时，归纳比较了其中的关键研究方法及各自优缺点。最后根据目前研究的特点，提出了可能的发展方向。

一、气候变化对能源需求侧的影响研究

气候变化对能源需求端影响的研究广泛关注气温变化对建筑/居民部门能源需求，尤其是电力需求。这是因为，气温升高趋势导致冬季更为舒适而夏季更为不适，进而使取暖需求降低，制冷需求增加，取暖制冷又大多由电力支撑。McGilligan等指出建筑部门是容易受到气候变化尤其是全球变暖挑战的部门。IPCC第三次评估报告将气候变化对建筑部门的影响总结为“电力需求增加，而能源供给可靠性降低”。

许多学者针对不同国家、地区，探讨了气候变化/CO2浓度增加对能源需求/消费的影响，其中大多数研究针对取暖制冷能源需求。如Bhartendu等用回归方法估算了在大气中CO2浓度增加一倍情景下，美国安大略省的冬季取暖和夏季制冷带来的能源需求变化。Baxter等采用能源终端利用模型估计了到2010年全球变暖的两种情景下，美国加利福尼亚州的能源消费和用能峰值变动情况。Ruth等综合气候因素和社会经济因素，研究了气候变化对美国马里兰州能源需求的影响，并依据HadCM2提供的温度情景进行预测，指出经济因素的影响要大于气候因素。Mirasgedis等利用PRECIS（Providing RegionalClimates for Impacts Studies）模型得到气候参数情景，进一步建立了希腊气候变化对电力需求的影响模型，并用模型预测未来气候情景下电力需求的变化口妇（如表1所示）。

从表1中可以看出，气候变化对能源需求影响的研究结果差异较大，主要是因为：（1）研究对象的不同；（2）研究方法的区别；（3）预测情景的选取不同。这说明，为了解气候变化对一个国家或地区能源需求的影响，不能直接挪用其他国家或地区的研究结论，而应该采用合适的研究方法并根据预设的气候变化情景开展特定国家或地区的研究。

二、气候变化对能源供给侧的影响研究

气候变化对能源供给端的影响研究中，大多是围绕可再生能源的开发利用，主要研究由气候因子变化所造成的能源资源禀赋以及生产能力的改变。可再生能源生产受气候条件影响比化石能源更大，因为这种“能源”与全球能量守恒及所导致的大气流动柏关心。因此，未来全球气候变化将对可再生能源供给产生较大影响。

Pasicko等研究了气候变化对克罗地亚太阳能、风能和水能的影响，其气候情景数据来自全球气候模型ECHAM5-MPIOM和区域动态降尺度气候模型RegCM，在IPCC未来气候情景A2（2011-2040和2041-2070）基础上得比结论：气候变化对克罗地亚沿海及濒临区域可再生能源的影响最大，其巾第一阶段风速预计增加20%，将使风力发电增产一倍，对光伏发电的影响为中性，2050年以后水电生产预计将减产10%。Pryor等综述了气候变化对风能的影响，并得出结论：有时气候变迁可能会使风能产业受益，有时则对风能发展有负面影响，具体地，（1）对风力资源（风力强度和风力资源变化）的影响；（2）对风力农场运营维护及涡轮设计的影响，包括极端风速/狂风、冰冻、海面结冰/永动等因素的影响。

巴西的能源供给很大程度上依赖于可再生能源资源，2007年可再生能源占总能源生产的47%，所以巴西可再生能源的气候变化易损性问题引起较多关注。De Lucena等分析了在一系列长期气候预测排放情景下（IPCC的A2和H2），巴西水电生产和液态生物燃料生产的易损性，结果表明最贫穷地区的能源易损性逐渐增大，生物燃料（尤其是生物柴油）和电力生产（尤其是水电）将受到负面影响。他们还通过模拟IPCC的A2和B2情景下的风力条件，分析了全球气候变化对巴西风力发电潜力的可能影响。其中，巴西的降尺度风力预测数据源自由Hadley中心开发的PRECIS模型。

三、现有研究方法

很大比例的研究均涉及以不同气候情景来分析能源供需的变化。因此，下面分别就气候情景预测方法和供需影响评估研究方法来论述现有的关键研究方法。

（一）气候情景预测方法

目前IPCC气候情景是应用最为广泛也较为权威的温室气体排放及气候变化情景。IPCC致力于开发大气海洋一般循环模型（General Circulation Model，GCM），可以预测较高精度的5*5经纬度格点气候模式，主要包括英国的HadCM3、美国的PCM、加拿大的CGCM2。IPCC根据不同的社会、人口、环境、技术和经济发展轨迹，开发了四组全球范围内的排放预测情景（如表2所示）。

由于气候变化对能源的影响研究基本上集中于局部区域或城市尺度，非全球尺度，而IPCC提供的预测情景难以直接应用手微观区域范围，因此，需要得到降尺度的气候情景。从现在文献来看，降尺度气候变化情景预测方法大致可以分为两类；动态降尺度方法和统计降尺度方法。其中，动态降尺度方法主要指的是应用区域气候模型（Regional Climate Model，RCM）来分解气候情景，如美国的NARCCAP项目，欧洲的PRUDENCE和ENSEMBLES模型。统计降尺度方法则主要是通过运用大尺度气候资料和局部区域气候变量间的实证关系函数，推测区域未来气候情景。动态降尺度在理论上优于统计降尺度，并且即使无法获取区域地表观测变量，也可以应用于任何区域地点，但缺点是计算量大且对计算机的要求很高。统计（实证）降尺度方法不需要诸如地标山川、粗略地图等额外数据，但需要气候原地数据，相对RCM来讲，计算成本小。

（二）供需影响评估研究方法

从目前文献来看，评估气候变化对能源供需影响的研究方法大致包括三类：热平衡模拟法、度日回归的计量方法和能源生产仿真模型。

1.热平衡模拟法。热平衡模拟法以能量平衡和热传导为基础，建筑物参数（窗体材料等）、住户参数以及气候参数为主要指标，用仿真软件来模拟天气变化对建筑物热量收支及能耗的影响。如Roetzel等用建筑模拟软件EnergyPlus，模拟了希腊雅典不同的建筑设计方案和居住人数情景下，IPCC气候变化A2情景（2020，2050，2080）对单元办公室舒适度和能源消费的影响。Xu等利用降尺度的GCM气候数据预测了2040、2070、2100年加利福尼亚建筑能源消费，研究发现：制冷技术条件若保持不变，在IPCC最差的碳排放情景（A1F1）下，加利福尼亚一些地区未来100年制冷用电将增加50%；在IPCC最可能情景（A2）下，制冷电耗将增加25%。仿真软件是EnergyPlus和DOE-2.1E，模拟方案包括16种不同的商业建筑原型。热平衡模拟法的优点在于不需要详尽的能源消费或能源需求的实地数据，减轻了数据收集负担。但其缺点是软件内部参数较多，模拟较为复杂，系统性差，仿真结果与实际建筑能效结果可能出现不一致。

2.度日回归的计量方法。基于度日（冷度日和暖度日）指标的计量经济学回归方法是气候对能源需求侧的影响评价研究中最常采用的研究方法类型，这方面的研究始于1980年代后期。度日是研究气温与能源消费之间关系时最常用到的一种时间温度指标，是指日平均温度与规定的基准温度间的实际离差。为了研究方便，度日又分为：采暖供热度日（Heating Degree Day，HDD，简称热度日）和制冷降温度日（Cooling Degree Day，CDD，简称冷度日）。凡是平均温度低于基础温度的均计入热度日数，而高于基准温度的均计入冷度日数。基准温度由人为设定，一般取18℃作为人体最舒适温度。将冷度日和暖度日作为回归元引入能源供需回归模型中，即为最常见的度日回归的计量方法。度日计量回归模型由于方法简单、适用性强、结果稳健等得到广泛应用，但其缺点在于需要收集大量的时间序列数据作为变量条件。

3.能源生产仿真模型。能源生产仿真模型主要用于气候变化对可再生能源生产影响的研究中，一般将气候因子变量作为原始输入变量，进而利用降尺度方法得到对机组运行起作用的有效气候因子，最后由产量仿真模型进行模拟。如De Lucena等胡在分析巴西水电生产和液态生物燃料生产的气候变化易损性时运用了能源生产仿真模型。首先，由大尺度GCM模型预测得到目标年的天然降雨量，然后用统计降尺度方法ARMAl2季节调整模型预测得到局部盆地详细的水流量信息，两者结合预测水电机组注入水流量，最后以此作为输入变量输入到能源生产仿真模型来预测水电产量。

四、当前研究特点及未来发展方向

（一）供需预测研究中存在较多的不确定性问题

由于气候变化是较长期的影响和反应过程，考虑气候变化影响的能源供需预测研究的预测范围大多是几十年甚至上百年。不同的气候情景直接影响预测结果，而未来温室气体排放总量、大气温室气体浓度和全球气候变化均存在较高的不确定性，这直接导致能源供需的长期预测结果同样存在不确定性。例如，水电生产取决于水流量和全年不同时间的变化，长期趋势预测不会捕捉到这样详细的信息。此外，能源生产与使用除受气候变化的影响外，还会受众多其他因素的影响，如经济增长模式、土地利用、人口增长、技术水平、社会和文化差异等。因此，目前气候变化对能源系统影响的预测研究还仅仅是方向性和趋势性的情景分析，而非准确的预测结果，更加确定性的预测是未来研究中的重要问题。

（二）气候变化影响研究较多，适应性研究较少

在已有文献中，有关气候变化对能源系统影响的研究探讨较多，而专门针对能源系统适应气候变化的研究较少。如果包括气温升高和极端气候事件增多的气候变化事实无法避免或快速减少，而通过适应措施能够有效降低其潜在的负面成本，那么，提高能源系统的气候变化适应性问题就显得尤为重要和紧迫。例如，改进建筑防护标准以适应可能出现的暴雨现象，提高风机的耐狂风、耐永冻性能，开发设计智能电网以适应气温变化带来的用电峰谷等重要措施均可提高能源系统的适应性。因此，为有效适应气候变化，实现可持续发展，在脆弱性研究基础上的适应性研究尤为重要。有关能源系统对气候变化的适应性是未来的重要研究方向。

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    气候变化与传统知识研究概说

    传统知识涉及面广,在不同的领域具有不同的理解。例如《生物多样性公约》(ConventiononBiologicalDiversity,简称《公约》或CBD)、世界知识产权(TheWorldIntellectualPropertyOrgani?zation,WIPO)、世界贸易组织(WorldTradeOr?ganization,WTO)及《土着人民权利宣言》均对其有不同侧重的定义及关注点[10]。但基本上定义为土着和地方社区拥有的、体现传统生产和生活方式并对生物多样性保护和生物资源可持续利用相关的知识、革新和实践。在中国的许多少数民族地方社区仍然存在大量传统知识,因此,目前传统知识这一概念在中国更多的与少数民族及其地方社区联系在一起,可理解为以下5个范畴:(1)传统利用遗传资源的知识;(2)传统利用药用生物资源的知识;(3)传统技术与传统生产生活方式;(4)与生物资源保护与利用相关的传统文化与习俗;(5)传统地理标志产品。关于气候变化,自然科学家、社会学家以及人类学家分别从不同角度展开了研究。气象学家最早关注气候变化问题,并且从自然科学的角度进行深入研究;稍后,社会科学界开始介入研究,关注的主要是气候变化的负面影响;人类学家的介入是较为晚近的事,现在所能见到的最早着作是TORRY于1983年所着,同其他社会科学学科的论文被共同汇集在一本名为《社会科学研究与气候变化》的论文集。20世纪90年代后,气候变化引起了更多人类学家的关注,同时随着气候变化的发生,尤其是极端气候事件对土着及少数民族地区的生态环境及当地人的传统生活生计影响的深入,气候变化与传统知识的研究逐渐被各界科学家重视,特别是人类生态学、民族生态学等这种跨学科的综合研究。

    研究气候变化背景下传统知识的影响及变化,主要意义在于:(1)挖掘整理少数民族及地方社区认知气候变化的传统知识体系,对促进传统知识在适应气候变化方面发挥特殊作用具有积极意义,在一定程度上也有利于促进民族地区传统知识的保护和传承;(2)维持和增强传统知识适应气候变化的能力,为应对越来越频繁的极端气候事件提供支持,对少数民族和地方社区传统生活生计的发展以及实现可持续发展有一定的借鉴意义;(3)利于相关传统知识的记录和保护,可以为未来应对气候变化、防治气候灾害打下基础,从而降低生产生活的风险,提高生计的安全性,同时增强少数民族地区传统产业投资力度;(4)促进各利益群体对少数民族传统知识的理解和重视,探索通过与科学知识相结合以适应气候变化的创新和实践。

    气候变化对传统知识的影响、应对及适应性研究

    1.影响

    目前国内关于气候变化对传统知识的影响研究刚刚兴起,其中民族生态学和生态人类学等交叉性学科的相关研究走在研究的前沿。针对气候变化对传统知识影响的跨学科研究,国内一些学者分别对气候变化与藏族、基诺族、土家族、壮族、白族、德昂族、蒙古族、侗族及傣族等少数民族传统知识进行了研究,阐释了不同少数民族传统资源利用及传统生活生计方式等受到气候变化的影响及产生的后果。其中气候变化对藏族传统知识的影响研究具有代表性及创新性,该研究以云南迪庆为案例研究点,通过具体的田野案例调查和研究,阐述气候变化及其引发的极端气象灾害对藏民生产生活造成的挑战以及对其传统生计方式的影响,同时给当地社区的可持续发展带来威胁。研究创新点在于对藏族传统知识体系的构建以及框架模式的分析,以传统社区为主导分析气候变化给藏族传统知识带来的影响,具体涉及传统农业、传统畜牧业和传统生活生计几个方面。相比于国内,国外就气候变化对传统知识的影响研究已走在前面。传统土着民族的分布往往具有局域性,并分布在全球生物多样性热点地区。这些生物多样性丰富的土着民族地区已经开始经历气候变化的重大影响,甚至潜在的气候变化对土着人类健康也造成一定风险。KRONIK[9]在《拉丁美洲及加勒比海的原住民与气候变化》一书中阐述了拉丁美洲和加勒比海地区,生活在高原,低谷及海岸附近的土着人民的传统生计方式及传统文化等受气候变化影响的事实,并提供有效的、可持续的适应指导原则。哥伦比亚大学BenjaminOrlove教授对此书予以高度评价,称其将传统生计、可持续发展与社会及文化有效结合,不仅可以应用在研究领域,更广泛的可用在可持续发展及环境法方面。GEOFFREY在“坦桑尼亚气候变化与原住民的适应:原住民与气候变化”研究中指出,土着民族极易受到气候变化的影响,比较显着的有农业方面、多重耕作等方面。因此有必要考虑使用土着民的传统知识来适应并减缓气候变化的影响,同时研究表明传统知识及实践在适应及减缓气候变化上有一定的效果。

    2.应对及适应

    除上述提到气候变化对传统知识的影响外,其余关于气候与传统知识的研究主要集中在土着及地方社区对气候变化的观察、理解及适应、应对等方面,不同的土着与地方社区对气候变化的观察、理解不同,因此他们用来减缓气候变化负面影响的方式,以及适应气候变化的能力也不同。国内尹仑等就藏族传统知识的适应和应对进行了一系列研究及实践活动。在“藏族对气候变化的认知与应对”研究中,以典型案例形式阐述了藏民对气候的认识,明确气候变化存在着以本土认知为基础的衡量指标,并基于传统知识传承和发展来分析当地传统知识如何应对气候变化活动,呈现出地方性传统知识在应对全球气候变化现象中的价值和作用。SALICK和BYG[7]在其《原住民与气候变化》一文中详细论述了分别生活在极地、山地、沙漠、热带雨林、岛屿、温带地区的原住民族如何观察、理解并适应气候变化,并提出传统知识的考究有助于政府相关部门制定气候政策,具有一定的参考意义和借鉴价值。NYONG等分析了非洲荒漠草原上土着民族传统知识在适应及减缓气候变化策略,指出缓解和适应气候变化问题在当地并不是一个全新的理念,反而在很早之前当地农民就运用传统知识发展了一些方法来减少气候变化影响的脆弱性。在另外一些研究案例中,也有关于运用传统知识来应对诸如干旱、沙漠化或者洪灾这样的短期极端气候灾害。可见,土着与地方社区或者少数民族群体,他们不仅是气候变化的观察者,而且对其有特定的诠释,并积极运用相关传统知识来应对,缓解气候变化对其自身造成的影响。

    除了以上学术理论研究,在传统知识应对气候变化的实践方面,近些年一些政府组织、机构及非政府组织分别开展了相关实践活动。2008—2009年,联合国开发计划署和亚太政府间合作研究网络支持中国学者,开展了“云南滇西北半农半牧地区气候变化与传统知识”和“云南东喜马拉雅地区气候变化与传统生计”行动项目研究,提高少数民族对气候变化的认识及增强其适应,同时促进了社会各界对气候变化与传统知识的认识和重视。2011—2012年,美国大自然保护协会(TheNatureConservancy,TNC)在中国也开展了相应的实践研究,分别在内蒙古、云南等地收集了传统知识应对气候变化的经验和实用方法,并在中国其他地方推广。

    国际公约及报告中对气候变化与传统知识的研究

    近几年,相关公约及报告开始涉及并提出气候变化与土着和地方社区(ILCs)及少数民族传统知识的内容。

    1.《生物多样性公约》相关内容

    与生物资源相关的传统知识问题是目前国际生物多样性保护领域的热点,《生物多样性公约》第8(j)条要求各缔约国尊重和维持土着与地方社区拥有的与生物多样性相关的传统知识,并促进其应用和惠益分享。2004年初在马来西亚召开的《生物多样性公约》(CBD)第七次缔约方大会(ConferenceofParties?7,简称COP?7)将传统知识问题列为大会重要议题,并授权“第8(j)条及相关条款特设工作组”[或称“传统知识工作组”]为制定传统知识保护特殊制度等开展谈判。2006年1月底在西班牙格林纳达召开的工作组第四次会议审议的议题包括:“探讨制定技术准则用于记录和整理传统知识、创新和做法;关切气候变化对传统知识的威胁;继续制定“传统知识行动计划”。2006年在巴西的库里提巴召开的《公约》第8次缔约方大会(COP?8)、2008年在德国波恩的召开的《公约》第9次缔约方大会(COP?9)、2010年在日本名古屋召开的《公约》第10次缔约方大会(COP?10)以及2012年10月在印度海德拉巴召开的《公约》第11次缔约方大会(COP?11)所形成的决议,均涉及土着与地方社区(ILCs)传统知识与气候变化。COP?8形成的专门针对第8(j)条款的VIII/5B号决议指出,需要创新、实践并深入研究气候变化对土着民族的影响,诸如干旱、污染、荒漠化等威胁。同时,联合国环境规划署(UnitedNationsEnvironmentProgramme,UNEP)编写了一份报告,重点关注气候变化进程中土着和地方社区(ILCs)的特殊脆弱性及应对措施[28]。另外,COP?8第VIII/30号决议也指出,鼓励当事人和其他政府机构在处理研究气候变化对生物多样性影响时,要考虑到涉及的土着人民及地方社区(IL?Cs)等利益相关者,特别是生态系统安全、人体健康和传统知识等问题[29]。COP?9形成的会议报告和会议决定(IX/13,IX/16号决定),均指出土着和地方社区易受气候变化影响及缓解和适应气候变化影响评估的活动,包括对传统知识造成的威胁。会议还建立了一个针对生物多样性和气候变化的特设技术专家组(AHTEG),成员包括土着和地方社区(ILCs)的代表[30-32]。COP?10在其X/40,X/41,X/43号决定中,强调对土着和地方社区(ILCs)传统知识的尊重,并提出生物多样性与气候变化和土着民族传统知识之间的关系[33]。COP?11在其XI/14,X/19/,XI/20,XI/21等决定中也大量涉及生物多样性及相关传统知识与气候变化的问题。指出需要重视与气候相关的地球工程研究,主要是与气候变化工程相关的生物多样性公约的规章制度,其中尤其需要将土着和地方社区等利益相关者的视野及经验纳入研究。

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关键词：气候变化；水文水资源

中图分类号： G353 文献标识码： A

天气学主要研究的是和天气、气候相关的大气运动。其中大气运动要受质量守恒和动量守恒以及能量守恒等相关物理定律进行支配。同时人类的生活与生产活动，尤其是工业生产不断发展造成的大气污染和固体污染以及水污染等。气象和自然灾害有着密切关系，而恶劣气象条件成为的主要原因，比如说山体滑坡和连续降水导致的洪涝灾害，长时间内无降水导致的干旱等，一系列灾害都和气候变化造成的水文水资源影响有关系。对此，气候变化已经成为各国重点关注的问题。而研究和分析气候变化下产生的水文水资源影响，可以实现水资源科学、合理应用。

一、气候变化下水文水资源影响分析重要性

地球表层作为水。陆地以及大气层等实现相互作用之后的形成的场所，其主要包括全部生物与非生物系统。现阶段，热口数量的不但增多与经济建设的快速发展，为人们提供的更为舒适与温馨的生活空间，同时工业与农业的不断发展，在一定程度上加大了水资源供应需求，导致人类社会不断增长的物质需求和有限的水资源产生更为突出的矛盾。而水资源应用量的直线上升在一定程度上加重了城市生活污水的排放量以及工业生产废水的排放量，造成水资源发生各种程度上的污染，其中地表水资源环境遭受的污染更为严重。因此，针对水资源与水环境的进行保护与改进非常重要。在步入21世纪过后，全球已经发展到工业化与经济化时代，其中二氧化碳与微量气体的排放量逐渐增加，导致全球气候变暖，发生温室效应，而平均气温已经增加了0.5摄氏度。而且气候变化对于社会经济与生态系统等造成严重的影响，从而对水资源的整体质量造成严重冲击，限制人类发展与进步，在一定程度上制约经济发展，严重影响农业和工业等有关工作。对此，针对水文水资源的相关体系与系统完成科学、合理、有效运用有着深远意义，唯有熟练、准确掌握气候变化具体规律，深入了解水文水资源具体运用情形，才可以为水资源实现可持续发展提供一定依据，从而实现社会经济可持续发展目标。

二、国内研究状况分析

我国对于气候变化影响下的水文水资源研究开始于上世纪后期，其中标志性的事件就是1985年举办的Villach会议。为了能够处理国内西北和华北等地区水资源相对匮乏的问题，我国在国家的“七五”项目中制定了气候变化针对西北和华北等地区水资源影响研究。随后更加重视气候变化造成的影响。在1991年的“八五”国家项目中，在全球变化预测和影响以及对策研究中制定了气候变化下水文水资源影响和适应措施。而在1996年初期的“九五”重要项目中，国内短期的气候预测系统相关研究主要包含了气候异常对于国内水资源和水分循环造成影响的评估模型研究有关专题，该项专题主要把淮河流域和青藏高原加入研究内容中。而在2001年的“十五”国家科学技术重点项目中我国可持续发展信息体系开发研究创建了气候异常对于国内淡水资源造成影响的阀值和综合评价专题。近些年来，国内制定的许多项目，比如说国家973重点的基础研究科学发展规划项目等全都对气候变化问题完成了研究分析。纵观这些年来的努力，国内研究一般包含了气候变化对于水质和水域流量平衡以及干旱洪涝频率等方面的影响，同时在一些方面也得出结论。首先，热带和亚热带的湿润气候中水文轻视对于降水量比较敏感，但是温度地区对于降水与温度出现的变化并不是很敏感。其次，华北地区虽然降水量比较大，可是因为蒸发量直线上升，导致此地区常常出现干旱洪涝。再次，对于降水量相对较少的地区，其中干旱频率加大然而洪水频率降低。最后，国内水资源系统对于气候变换相对比较敏感与脆弱的区域重点分布于黄海与淮海流域。

三、气候变化对水文水资源影响的研究方式

（一）经验统计模型

依据同期降水量和气温以及径流量，针对观察资料完成数据对比，并且完成三者间的关系研究分析，对长时间的变化规律进行探讨，创建统计模型。而在创建模型时一定要综合考虑环境要素造成的影响，比如说地质地貌和流域面积以及植被情形等方面。各个地域反蒸腾效应以及洪涝频率对于气温造成的各种影响，要在研究时充分结合地域具体平均变化状况，对于波动性相对比较大的效用要完成统计与测试，针对所有项目指标完成评估，才可以更为准确与熟练掌握气候的详细变化规律。

（二）长期历史资料研究分析

首先是时间类比，选择影响相对比较短的异常天气时间，依据历史有关数据资料的详细记载，针对气候变化情形完成冷暖期的有效对比分析，然后和目前气候情形完成比较，创建爱你分析模拟模型，了解未来气候变化相关情境。此种方法的优势为选取的气候变化全是自然变化。其次是空间类比，主要把某一个地区的气候变化情形。因为区域气候会受到大气环流以及当地的地形等相关要素一定制约影响，通过此种情境对比数据通常不具备真实性以及可靠性。最后是古代相似法，此种方法主要经过对地质地貌进行考察，把古气候变迁相关规律运用在当今气候情境中完成分析比较，创建未来气候有可能发生的变化情境，从而实现类比推理。

（三）概念性水文模型

在各种区域水量平衡前提下，陆地中的径流降雨主要经过蒸发和渗透以及产流的具体过程，在出口断面在重新形成径流的模型。此种水文模型通常是把水文物理现象相关物理过程当作基础，并且针对径流以及气候的有关因果关系完成研究，从而分析出流域中水资源形成效应。此种模型也存在许多问题，一般会忽视了土壤与地形等相关参数对于空间分布造成的影响。

结束语：

现阶段，国内在气候预测和评价等多方面依然与世界先进水平存在差距，难以满足时展那需求。有关人员应该积极学习现代化技术与理念，针对我国的气候变化影响进行分析和研究，从而制定相应的处理措施。

参考文献：

[1]施雅风.中国气候与海平面变化及其趋势和影响，气候变化对西北华北水资源的影响[M]. 济南： 山东科学技术出版社，2012，（16）： 10-12.

[2]吴金栋，王馥棠.利用随机天气模式及多种插值方法生成逐日气候变化情景的研究[J].应用气象学报，2010，（2）：129-36.

[3]刘昌明，李道峰，田英，等.基于DEM的分布式水文模型在大尺度流域应用研究[J].地理科学进展，2013，（5）：437-445.

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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(statistical law)。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    

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关键词：气候特征；变化趋势；泰州地区

中图分类号 P467 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2014）15-152-07

人类活动无疑会影响到周围环境，现代科学研究倾向于认为，在最近几十年内，人类活动致使全球气温迅速上升[1]的气候变化与全球变化有相当的一致性，但也存在明显差别。IPCC第4次评估报告[2]显示：最近100a（1896-2005年），全球平均地表温度上升了0.74℃。近50a来中国主要极端天气气候事件的频率和强度也出现了明显的变化，研究表明，中国的CO2排放量呈不断增加趋势。温室气体正辐射强迫的总和是造成气候变暖的主要原因。近年来，在这方面我国学者已进行了一些研究工作。闫敏华等[3-4]研究了三江平原地区气温、降水量、日照时数和气压主要气候要素的变化趋势，并用累积距平法、Jy参数法、Yamamoto法和Mann-Kendall法联合检测了该区域气候变化中的突变现象。陈隆勋[5]研究了近80a的中国气候变化及其研究机制。任国玉[6]分析了自1951年以来中国气温的变化。

1 研究区域、资料来源和方法

1.1 研究区域、资料来源 泰州地处江苏中部，长江北岸，是长三角中心城市之一。全市总面积5 787km2，总人口507万，现辖靖江、泰兴、兴化3个县级市，以及海陵、高港、姜堰3区和泰州医药高新区。研究区域选择泰州地区的泰州、兴化、泰兴、靖江4个气象站点（图1）。选取泰州地区1963-2012年逐年的平均气温、平均风速、相对湿度等气候资料，资料来源自江苏省气候信息中心。

1.2 研究方法

3 结论

（1）泰州地区1963-2012a近50a来年均气温呈明显增加趋势，泰州、兴化、泰兴、靖江线性增温率在0.28/10a～0.43/10a；泰州地区气温增高幅度由北至南逐渐增大。年均风速50a来泰州、兴化、泰兴、靖江总体都呈降低的趋势，其线性递减率在-0.2/10a～0.38/10a；年均相对湿度50a来泰州、兴化、泰兴、靖江总体呈下降趋势，其线性递减率在-1.47/10a～2.41/10a，泰州地区年均相对湿度自北向南递减率逐渐增大。

（2）在对泰州地区50a来气温突变分析得出，泰州、兴化地区在1996年左右气温发生了突变，气温从之前的下降趋势转变为大幅上升；靖江、泰兴地区在1995年气温发生了突变，突变情况与累积距平吻合。对50年来年均风速的突变分析得出，泰州在1970出现突变点，靖江在1972年出现突变点，泰兴在1975年出现突变点，兴化在1975年出现突变点，并且年均风速都在突变点后呈下降趋势。对50a来年均相对湿度的突变分析得出，泰州在1998年出现突变点，靖江在1992年出现突变点，泰兴在1993年出现突变点，兴化在1994年出现突变点，并且年均相对湿度都在突变点后呈快速上升趋势。分析其变化原因，泰州市近50a气温变化与我国气候变暖趋势相一致，近50a我国平均地表气温增幅约为0.5～0.8℃[10]。

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气候变化经济学是近年来快速发展起来的一门环境经济学分支学科，涉及到气候科学、生态科学、经济学等学科的交叉研究领域，作为新兴学科需要理论创新与方法学探索[1]。适应气候变化是发展中国家现实而迫切的需求，国家十二五规划首次设立了专门章节，将适应气候变化作为重要的工作内容。中国作为全球人口最多的发展中国家，一方面面临着“发展赤字”和“适应赤字”的双重挑战，另一方面，人口增长与社会经济发展受到地理、气候环境和土地等自然资源的很大约束。针对这一基本国情，有必要对适应气候变化进行一些深层思考，探索适用于中国现实情况和特殊问题的概念、理论与方法。为了进一步厘清适应与发展的关系，推动国内的气候变化经济学研究，本文提出了“气候容量”概念，对其内涵、研究方法、理论基础和政策含义进行了剖析，以便为国内的适应政策和行动提供概念分析框架和方法学支持。 

1气候容量的相关概念及其内涵1.1气候容量的相关概念 

容量或承载力这一概念在人口-资源-环境经济学及可持续发展分析中被广为应用，强调人类活动不能超出特定生态环境系统所能承载的范围，其本质在于给人类可持续发展确定一个长期的合理的度。承载力是一个与资源禀赋、技术手段、社会选择和价值观念等密切相关的、具有相对极限内涵和伦理特征的概念。承载力研究有两个主要的视角，一是基于生态学的生物承载力，如土地承载力、水资源承载力、生态承载力、环境容量等；二是基于人口与环境的关系，探讨生态环境和自然资源对人类发展的约束，多采用人口承载力的表述[2-3]。例如，承载力是在特定地域、特定时空范围内，多层级生物圈和环境过程下，一个拥有有限资源的栖息地或生态系统可容纳的最大人口容量[4-5]。由于学科视角和分析方法的局限性，许多研究忽视了生态环境与人口承载力之间的复杂互动关系[6]。可持续发展概念将社会-经济-生态环境纳入一个整体分析框架，探讨全球人口承载力和发展阈值的问题[7]，“适度规模的人口承载力”不仅取决于资源、环境等要素的制约，更与人类活动对资源环境的影响有关，取决于发展模式、生产与消费的方式[8-9]。对此，国内外学界设计和改进了综合环境评估模型，以反映环境系统与社会经济系统的关联性和相互作用，例如Berck et al[10] 在全球环境和人口承载力的评估模型中，考虑了环境的人口承载能力及人类对环境的影响两方面因素。然而，国内的承载力研究还较少考虑气候变化的影响，以及人类活动与气候和环境的互动作用。传统的人口与资源环境承载力研究主要将气候和地理要素作为一个外生变量，认为一个地区的气候地理环境是相对稳定的，因而正常状态下的生态承载力和人口承载力也是比较恒定的。然而在气候变化背景下，各种气候要素的变率增加，不确定性加大，使得人类-生态系统的复杂性加剧。这种情形下，有必要提出气候容量的概念，以便区别于传统的承载力研究。 

潘家华等：气候容量：适应气候变化的测度指标中国人口·资源与环境2014年第2期气候容量是在全球气候变化背景下提出的新概念。从广义的范围来看，气候容量本质上是探讨气候变化背景下全球和区域可持续发展的容量问题，理论上可以兼具减缓和适应领域。从全球温室气体减排方面来看，有人认为气候容量是地球以不损害基本气候条件稳定的方式吸收温室气候的能力[11]。这个概念对环境容量比较接近，类似于地球大气系统和生态环境的自净能力，其政策含义在于温室气体排放权的分配，以及容量约束下的国际经济政治格局。然而，本文所界定的气候容量与此不同，更接近于气象学领域的“气候生产潜力”、“气候资源承载力”等概念。气候生产潜力是指在最优的技术、管理和投入条件下，由温光水等气候资源共同决定的最大限度的生态系统生产力，也称为净第一性生产力或初级生产力[12-14]。气候资源承载力是在气候生产潜力确定的基础上，理论上单位面积土地最大可能承载的人口量[15-16]。 

研究表明，气候变化对水资源、生态系统、社会经济发展都造成了显著影响[17] 。气候变化通过影响气温、降水等气候资源以及水资源、生态系统，从而对农业、林业、渔业、人口承载力、社会经济发展潜力带来相应的影响。例如Batchelder & Kashiwai[18]从气候-生态系统耦合角度评估了气候变化对太平洋环极地地区的渔业资源的影响。降水、温度及其均值变化（变率）是影响特定地区长期植被覆盖的最重要因素，高志强等[19]对中国北方地区20年的气象和遥感数据分析表明，该地区生态系统的初级生产力由于温度升高、降水减少而显著降低，其中气候变化对于初级生产力下降的贡献为90%，土地利用变化的影响只占到10%。公延明等[20]基于长期气候指标测算了高寒地区的初级生产力及草地载畜量，指出西北干旱区气候向暖湿化转变的趋势将有助于该区畜牧业的发展。周广胜等[21]分析了东北地区森林、农田、草地和湿地的生产力及其粮食产量动态变化，根据未来100年的气候预估资料，预测了东北地区在宽裕型、小康型和富裕型几种消费水平下的人口承载力。张吉生等[22]根据不同的气候变化情景，对宁夏红寺堡区2020年的人口承载力进行了预测。（节选）

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关键词 适应;增量型;发展型;手段;经济分析

中图分类号 X22;F061.3 文献标识码 A 文章编号 1002-2104(2010)10-0001-05 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2010.10.001

气候变化风险对中国提出了严峻的挑战,适应成为一种必须的选择。然而,中国目前在适应气候变化的理论框架、分析方法、适应政策的规划与实施等方面还处于前期探索阶段。为此,我们针对中国适应气候变化的现状、问题和基本需求,提出了中国适应气候变化的分析框架,指出需要明确发展型和增量型两类适应挑战,以及工程型、技术型和制度型三种适应手段。适应气候变化,需要有针对性的政策选择和经济分析。本文在方法论上,结合典型适应问题进行了讨论,提出了适应气候变化的基本框架、分析方法与政策建议。

1 适应气候变化的理论分析构架

适应是自然或人类系统在实际或预期的气候演变刺激下作出的一种调整反应[1]。适应有三个主要目的,一是增强适应能力,二是减小脆弱性,三是开发潜在的发展机会。适应的短期目标是减小气候风险,增强适应能力,长期目标应当与可持续发展相一致[2]。可见,适应与可持续发展密不可分。社会经济的脆弱性不仅来自气候变化的挑战,还取决于发展的现状和路径。可持续发展可以降低脆弱性,适应政策只有在可持续发展的框架下实施才能取得成功。然而,目前一些文献中将适应气候变化与发展混为一谈,使适应气候变化的概念泛化,无所不包,但多有牵强之嫌。显然,适应气候变化的分析,必须要有一个明确的概念界定,使得分析得以深入,政策含义得以明确。在此,我们提出,适应气候变化涵盖增量型适应和发展型适应两大类别,严格意义上的适应主要针对增量部分。从适应手段看,主要有工程性、技术性和制度性适应三种。对某一特定适应活动,可能需要两种或三种手段。

增量型适应是在系统现有基础上考虑新增风险所需的增量投入。由于气候变化,使得风险增大,原有的设施或投入不足以抵抗气候变化所引起的灾害频次和强度,因而需要额外的投入来化解。这种适应所针对的是发展需求基本得到满足,仅仅需要应对新增的气候风险所需的适应活动。例如,在发达国家或发达地区,抵御极端自然灾害的基础设施如堤防、泄洪抗旱设施已经基本建成,但这些设施没有考虑气候变化所引发的新的风险。例如海平面升高20 cm,现有的堤防需要加高加固。这时需要额外的新增投入,以弥补原来基础设施设计的不足部分,称之为增量的适应投入。

但是,对于发展中国家和欠发达地区,在多数情况下,抵御气候风险的基础设施远不完善。例如防洪抗旱的工程设施尚未建立,耐旱新品种尚未选育,茅草房根本不能抵抗台风。此时的适应气候变化,需要抵御极端气候时间的硬件设施,新品种的研发,高品质房屋建筑。即使没有气候变化,由于自然气候存在变异,经济发展也必然会有这些工程和技术的投入。但由于发展阶段滞后、发展能力低下,这些投入并没有到位。此时的适应气候变化变成一个发展问题,需要考虑正常的发展需求和新增的气候风险,不可能也不应该将二者分开考虑。例如在海平面升高20 cm的情况下新建的海堤,需要一次性设计、一次性投入。此时的适应,便是一种发展型适应,即:由于发展水平滞后,使得系统应对常规风险的能力和投入不足,因而在适应行动中需要协同考虑发展需求及应对新增的气候风险。

通过适应投入的成本和效益分析,可以解释增量型适应与发展型适应的不同(见表1)。假设系统面临常规风险与气候变化风险,在基准情景下,发达地区能够充分应对常规气候风险,而欠发达地区由于发展水平的限制,应对常规风险的投入不足。在气候变化情景下,发达地区所需的只是应对新增气候风险的增量适应投入,而欠发达地区需要协同考虑新增风险,并弥补欠缺的常规风险投入。上述分析表明了发展水平不足导致的“适应赤字(Adaptation Deficit)”[3],也从一个侧面说明了为什么适应气候变化被认为是发达国家给发展中国家带来的一种额外的发展成本[4]。

中国作为快速城市化工业化阶段的发展中国家,地区间存在着较大的发展水平差距,这导致中国既面临着巨大的发展型适应需求,也存在相当的增量型适应需求。对于沿海发达地区,经济财富总量很大,基础设施较为完善,但是日益增加的气候风险使得这些发达地区和城市的脆弱性显著提升,因此有必要增强其增量型的适应活动,如加固现有的基础设施如水库大坝等。对于发达地区而言,许多适应具有增量特性。但对于欠发达地区,需要依靠政府财政投入推动发展型适应,包括:修建海防堤坝,增加水利设施投入,加强气象监测台站覆盖面,加强交通、能源等基础设施建设力度,推动政策保险,加强脆弱群体的社会保障覆盖面等等。

适应气候变化是一项复杂系统的工程。一般而言,适应的方法有工程性适应、技术性适应和制度性适应。在不同的气候风险区和不同的部门与产业,可以根据适应需求选择不同的适应手段。

(1)工程性适应是指采用工程建设措施,增加社会经济系统在物质资本方面的适应能力,包括修建水利设施,环境基础设施,跨流域调水工程,疫病监测网点,气象监测台站等。

(2)技术性适应是指通过科学研究、技术创新等手段,增强适应能力,例如开展气候风险评估研究,研发农作物新品种,开发生态系统适应技术,疾控防控技术,风险监测预警信息技术等。

(3)制度性适应是指通过政策、立法、行政、财政税收、监督管理等制度化建设,促进相关领域增强适应气候变化的能力,例如,借助在碳税、碳汇林业、流域生态补偿、气候保险、社会保障、教育培训、科普宣传等领域的政策激励措施,为增强适应能力提供制度保障。

2 适应气候变化的经济分析

适应气候变化是一项长期的行动。适应政策和行动需要综合考虑气候风险、社会经济条件及地区发展规划等多项内容。世界资源研究所开发的“国家适应能力框架(NAC)”,提出适应行动应当注意以下原则:在能力建设的过程中推进适应行动,采用边干边学的方法,平等透明的决策参与过程,考虑国情因地制宜,及灵活的适应选择[5]。经济合作组织在2009年新的适应政策指南中提出了适应的四个基本步骤:①界定当前及未来面临的气候风险及脆弱性;②甄别各种可能的适应对策;③评估并选择可行的适应措施;④评估“成功”的适应行动[6]。上述步骤中都需要对适应问题进行社会经济分析。

界定气候风险及脆弱性的方式之一,就是估算气候风险的经济成本。针对不同领域的气候风险,可以有多种不同的损失评估方法。从经济学的角度来看,主要是自下而上的微观分析方法和自上而下的宏观分析方法[7]。微观分析方法是从行业、部门、个体出发,通过经验数据和统计方法推断气候风险给某一区域特定行业或人群带来的经济损失,例如实地调研方法、计量经济学方法、环境价值评价方法等。宏观分析方法则是借助宏观层面的数据和信息揭示气候风险与经济影响之间的内在关联,例如可计算的一般均衡分析模型(CGE),投入产出方法、线性规划方法等。

基于对气候变化事实的不同认定,适应可分为“无悔(No regrets) 或微悔(Less regrets)” 的适应行动与“有气候变化依据(climate justified)”的适应行动[6]。事实上,发展型适应中包含很多旨在增进适应能力的无悔措施,例如,减小贫困、降低空气污染、减低生物多样性损失、水资源保护、增进公共卫生体系建设等政策措施,即使过高估计了气候风险,也是社会经济发展过程中所不可或缺的投入。增量型适应则需要基于对未来气候变化的科学认定,根据社会经济发展的不同情景,制定有针对性的适应对策,例如根据海平面上升幅度的预测,增加海塘堤坝的高度,迁移淹没地带的居住人口,改变受威胁地区的土地利用方式等。

适应措施的选择需要进行成本-效益分析(Cost Benefit Analysis)或成本-有效性分析(Cost Effectiveness Analysis)[8]。成本-效益分析是指通过估算某一特定适应投资的各种经济成本及非经济成本,并与不采取适应措施的结果进行比较,如果净收益大于0,则该适应措施是符合成本效益的,可以实施,反之则不可。成本-有效性分析是指面对多样化的适应政策选项时,判断某一适应措施是否能够更有效地减小脆弱性。有效的适应措施必须具备一定的灵活性,即在气候变化情景和社会经济条件发生变化时,也能够实现预计的适应目标。同时,适应措施的协同效应(Cobenefit Effect)也很重要,例如植树造林既可以涵养水源,净化空气,还可以发展林副产业增加居民收入。此外,符合成本效益的适应措施,还需要具备一定的现实可行性,包括实施这些措施是否具备相应的政策、立法、制度环境,现实的技术条件是否满足,是否契合该地区的决策者的需要,是否具有现实紧迫性等等。[KG)]

尽管适应行动不可能消弭所有的风险损失,但是通过采取有计划的适应行动可以避免许多风险损失[9]。图1表明了气候风险损失将随着适应投资的不断增加而逐渐下降的规律[8-10]。在实际的适应政策研究中,需要对具体的适应措施进行成本与效益分析,对于符合成本效益原则的适应措施可以积极实施。对于成本大于收益的适应投资,需要判断其是否具有潜在的协同效应或长远效益,例如促进减贫、可持续生计、生态保护等等。

总之,对适应气候变化行动的经济分析,需要在行业或项目水平上进行评估并选择适应性措施,分析适应性政策所需的成本及可能的效果,明确政策措施的组合与顺序,估算资金需要。以沿海地区为例,在进行成本收益分析时需要考虑这些地区的人口与经济总量,人居环境,生态支撑能力,同时关注包括台风、洪涝、海平面上升在内的多种气候变化效应的影响。分析措施包括保护性措施、适应性措施和有计划从沿海将某些社会、经济活动撤走所带来的成本-收益分析。例如,不能仅仅考虑台风、洪涝、海平面上升造成的直接经济影响(如房屋倒塌,人员伤亡,道路毁损,庄稼绝收等),还需要考虑灾害引发的一系列间接效应,包括灾后疫病流行,心理冲击,社会失稳,失业及物价上涨等的影响。此外,考虑到增量型和发展型的适应活动,其投融资主体和资金来源可能有所不同,例如,沿海基础设施投入往往来自国家公共支出,灾害保险、生态补偿则可以考虑引入市场资金机制。

3 适应气候变化的政策选择

联合国气候变化专家委员会(IPCC)指出,气候变化将使得越来越多的人口暴露于气候风险的威胁之下。巨大的发展赤字和新增的气候风险,使得发展中国家和地区面临着更加迫切的适应需求[11-12]。适应气候变化,无论是增量还是发展类型,无论采取工程、技术还是制度措施,都需要相应的适应政策和制度保障。根据IPCC提出的适应优先领域,结合《中国气候与环境演变》开展的科学评估[13],我们认为中国应该在以下领域着重推进适应政策:

3.1 农业适应能力建设

相对于城市地区,中国农村大部分地区存在着收入水平低、经济结构单一,水利、环境和公共卫生等相关的基础设施相对落后,社会保障覆盖面严重不足等问题。由于缺乏必要的资源保护自己,一旦发生台风、洪涝、干旱等极端气候事件,农作物和人员财产都会受到威胁,抵抗灾害的能力较弱。对此,首先,继续完善农业生产基础设施建设,利用财政转移支付、发展农村民间金融投资等方式,提高地方投资农田水利、灌溉设施、气象监测台站等基础设施的积极性,增强农业抵御气候风险的能力;其次,通过相关制度改革和政策措施调整农业生产结构,总结推广节水、防旱、防寒、抗虫虫害等具有适应性的农林畜牧业品种;第三,积极推进农业保险,探索农业政策保险与商业保险相结合的风险分担机制;第四,注重开发多种可持续生计产业,开发农村小额贷款,提高农村地区的经济能力,如能源林业、生物质能产业、农产品加工、生态旅游业等。

3.2 水资源管理与生态保护

气候变化将减少中国主要流域的径流量,加剧中国干旱地区的生态系统退化和土地荒漠化程度,直接威胁到水资源安全问题。中国已经开展了大规模的生态造林、退耕还林还草和节水灌溉等措施,需要进一步评估这些措施对干旱地区农村人群所带来的社会、经济影响以及生态影响,从而总结经验和教训,旨在发现和制定更多更有效的预防和应对措施。在水资源管理和生态保护领域,工程性适应措施包括河道疏浚、植树植草、采用生态系统方式保护湿地、净化水污染等。此外,制定科学合理的水费定价机制,开发节水产品,改善需求侧管理;以全国主要江河流域为主体,将水资源管理与区域经济发展、生态保护、可持续生计等内容结合起来,开展流域生态系统综合治理,积极推进流域生态补偿机制,拓宽适应资金渠道等,能够从制度环境上增强能力建设。

3.3 健康风险管理及城乡医保体制

气候变化需要建立疫病风险的预警和防控机制。气候变化导致的高温热浪、媒介传染病、灾后健康风险等问题,会诱发人群的某些疾病,导致发病率和死亡率增加,影响到城乡人居环境和健康安全,这对增加现有的疾病监控、预防和治疗体系的压力。中国的疾病防控体系同时存在着发展型适应与增量型适应的需求。以流行病防控为例,中国经过几十年的积累和建设,在登革热、疟疾等传染病高发区域已经具备了较好的监测和防控能力,但是面对未来潜在的疫病风险, 还需要进一步评估潜在的疫病风险并采取相应的适应对策。此外,有效的公共卫生体系除了建立疾病监测网点、增加卫生机构的人员和设备投入等“硬适应”措施之外,还应当包括相关的体制保障和政策设计等“软适应”措施。例如,由于农村地区公共卫生医疗机构和医疗人员不足,卫生条件差,居住环境恶劣,农村人口不仅生命健康受到危险,由于社会公共医疗资源分配不均、看病难等现象也进一步加剧了农村群体的生存压力。对此,需要从加强社会保障、改革现有公共医疗体系的角度制定政策,切实保障农村和偏远地区的卫生事业,切实提高这部分脆弱群体的适应能力。

3.4 沿海基础设施和人居环境建设

中国有70%以上的大城市、50%以上的人口分布在东部和沿海地区,在气候变化的影响下,沿海地区人居环境的脆弱性日益凸显。在过去50年,中国沿海海平面平均每年上升2.5 mm,速率高于全球平均值,对沿海地区人口的生产生活造成极大的负面影响,如海水倒灌,农田盐碱化、甚至出现沿海防护堤坝坍塌的危险。同时,东部沿海地区还遭受到台风、洪涝等气象灾害的频繁袭击。经济合作组织(OECD)的一项研究表明,如果对全球暴露于洪水风险中的沿海城市按照社会资产总量排序,中国的广州、上海、天津、香港、宁波、青岛等城市均位列风险最大的前20个城市之中[14]。在沿海地区,适应性措施可以采取各种广泛形式。工程型措施包括构建海堤、防洪措施、加固建筑物以及转移人员财产等;技术性手段如水资源管理模式的改进、改变沿海地区农业和渔业的生产方式(例如推广抗洪水、抗盐碱的作物),采用新型的透水地面材料等;制度性内容涉及建筑标准、立法、税收补贴、财产保险、社会保障体系建设等。此外,还需要研究海平面上升带来的人口迁移和城市规划问题,探讨公共设施的预防成本以及提升政府风险管理能力的具体措施等。

4 结论与讨论

适应气候变化的确很宽泛,以至于现有多数文献将所有与气候或气象相关的问题皆纳入适应气候变化的范畴。这一思路有其操作简化的优点,但在概念上背离了气候变化的事实。因此,本研究在分析框架上明确区分增量型和发展型适应,有助于厘清气候变化的责任、资金来源、适应主体等基本问题。不仅如此,本文还对适应手段进行了分类,涵盖工程性、技术性和制度性适应三大类别。这样,我们在讨论时应行动时,就可以避免空泛,将适应气候变化落在实处。

在分析框架得以明确的基础上,政策选择和经济分析就可以有针对性进入实际操作阶段。本文在政策层面和经济考察中,选取了一些典型个案加以概念解析,从而说明,在明确的概念构架下,适应行动需要政策引导与保障。但是,本文没有在案例水平,进行具体的量化成本收益分析,需要在今后的研究中,通过实证性的案例解析,检验这一分析框架的有效性。

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篇8

关键词：色度 色度模型 转化

中图分类号：P532 文献标识码：A 文章编号：1007—3973（2012）009—099—02

1 引言

近年来，粒度、磁化率、碳酸盐含量、同位素、孢粉、硅藻等在重建古环境信息中作为代用指标被研究者广泛使用，并取得了显著的成绩。如何寻找一种既节约资金，又省时省力的试验方法和代用指标成为研究者迫切需要解决的问题之一。沉积物色度是沉积物最明显的特征之一和较容易获取的数据之一，20世纪90年代，ODP在研究大西洋的海洋沉积物时首次将CIELa*b*表色系统运用其中，色度作为最直观和简便的指标被用于指示千年尺度的气候环境变化。杨胜利、彭淑贞、吴艳宏、宋春辉、陈一萌和朱丽东等通过研究发现了沉积物色度指标与沉积物沉积环境、矿物种类和气候之间的关系，并认为色度在一定空间或时间尺度内是一种可行的指示气候变化的代用指标。

传统的获取沉积物色度数据方法是采用Munsell颜色系统，使用标准比色卡比色。但是这种方法所获得的数据受人为主观性的影响，得到的结果说服力较弱。近年来，随着CIE1976 L a* b*颜色系统在气候变化领域中的应用日益广泛，各种对沉积物颜色进行的测量的方法和仪器开始出现。测量仪器直接测得数据有L a* b*，也有RGB的值。RGB色度体系中只有同时三个量一起反应才能直观的反映沉积物的真实颜色，以用于气候变化方面的研究，而L a* b*的值在反应气候变化方面具有更好的说服力。如何将RGB的值快速、准确的转化为能指示气候变化的L、a* 和b*的值是一个问题。本文主要介绍这两种色度数据之间的转化方法，并检验其可靠性。

2 实验方法

应用于气候变化研究中的色度体系主要有两种，Munsell颜色系统和CIE1976La*b*颜色系统。Munsell颜色系统其表达由“颜色名称+Munsell颜色标记”组成，其颜色标记包括色调（Hue）、明度（Value）和彩度（Chroma），分别描述主波长、亮度、饱和度或纯度，Munsell颜色系统中，物体颜色分为10个基本色调，5个主色调分别为红（R）、黄（Y）、绿（G）、蓝（B）、紫（P）；5个中间色调分别为黄红（YR）、绿黄（GY）、蓝绿（BG）、蓝紫（PB）和红紫（RP）；明度从绝对黑到绝对白划分为10等；彩度因色彩鲜艳程度不同变化于0～20之间。近年来随着各种精确测量各项沉积物色度指标的仪器被广泛的应用于气候变化研究领域，为了得到连续、精确的色度变化序列，CIE La*b*颜色系统被广泛应用。CIE La*b*颜色系统使用b*， a *和 L坐标轴定义CIE 颜色空间。其中，L代表光亮度，其值从0（黑色）到100（白色）。b*和a*代表色度坐标，其中a* 代表红—绿轴（+a*表示红色的饱和度，—a*表示绿色的饱和度），b* 代表黄—蓝轴（+b*表示黄色的饱和度，—b*表示蓝色的饱和度）。

用于色度研究的样品采集时要采集新鲜的原生色样品以去除露头表面由于风化作用形成的次生色的影响，将样品放入40℃的烘箱中烘干，取少量样品用瓷研钵研磨均匀且保持单颗粒的完整性，过筛去除较大的颗粒，放在白色比色板或载玻片上压平。如果实验采用Munsell颜色系统，则用标准比色卡对其样品进行比色，记录每个样品的HVC值。如果实验用CIE La*b*颜色系统，则用测量仪器随机选取三个样品区域取色，再求取平均值，得到该样品的色度值。

3 结果与讨论

3.1 RGB模式转化为 CIE L a* b*模式

RGB色度模式向CIE L a* b*模式转变时，首先要转化为CIEXYZ模式，再向CIE L a* b*转化，具体公式为：

3.2 准确度检验

选取任意50份样品，按照前述实验方法测出样品真实的RGB值和CIE La*b*值，根据上述计算公式计算出真实RGB值所对应的La*b*值，分别记为L_、a*_和b*_，然后求的真实测量值和计算值之间的误差，分别记为el、ea和eb。结果显示50个样品中L、a*和b*值的真实测量值和计算值之间的误差，其中L和b*的误差较小，基本在1以内；a*的误差较大，但是所有的误差基本上在3以内。同时发现样品的L、a*和b*基数值越大，误差越小；相反，基数值越小，误差越大。这可能是因为数据如果基数值较小在计算过程中对计算公式中的参数较敏感，经过多次转换后信息量的缺失造成的。为了验证两组数据值差距大小，在同一坐标系中分别对两组数据用最小二乘法做趋势拟合，X轴使用真实测量数据，Y轴使用计算数据。拟合曲线如图1。

拟合后L、a*和b*值的真实测量值和计算值的相关系数分别达0.999、0.999和0.990，而且线性回归发现基本上所有的点均处于同一条直线上，这说明运用上述计算公式得到的色度指标和真实的色度指标值之间差别较小，利用该计算公式对色度数据进行转化是较准确的。

4 结论

沉积物色度作为一种简单，快捷和经济的指标在指示气候变化方面是可行的，本文介绍了一种能将RGB色度模型转化为能够指示气候变化的CIE La*b*模型，并经过验证后认为是较准确的。

参考文献：

[1] Yang S L，Fang X M，Li J J，et al.Transformation functions of soil color and climate[J].Science in China：Series D，2001，44（Suppl）：218—226.

[2] Jan P Helmke，Michael Schulz，Henning A Bauch.Sediment—Color record from the Northeast Atlantic reveals patterns of millennial—scale climate variability during the past 500000 years[J].Quaternary Research，2002（57）：49—57.

[3] William L Balsam，Bobby C Deaton，John E Damuth.Evaluating optical lightness as aproxy for carbonate content in marine sediment cores[J].Marine Geology，1991（161）：141—153.

[4] 杨胜利，方小敏，李吉均.表土颜色和气候定性至半定量关系研究[J].中国科学（D辑），2001，31（增刊）：175—181.

[5] 彭淑贞，郭正堂.西峰晚第三纪红土记录的亮度学特征[J].第四纪研究，2003，23（1）：110—111.

[6] 吴艳宏，李世杰.湖泊沉积物色度在短尺度古气候研究中的应用[J].地球科学与环境学报，2004（5）：789—792.

[7] 宋春辉.临夏盆地13—4.4Ma湖相沉积物颜色记录的气候变化讨论[J].沉积学报，2005（3）：507—513

[8] 陈一萌，陈兴盛，宫辉力.土壤颜色——一个可靠的气候代用指标[J].干旱区地理，2006（3）：309—313.

[9] 朱丽东，周尚哲，李风全.庐山JL红土剖面的色素气候意义[J].热带地理，2007（3）：193—202.

篇9

关键词 气候变化；红枣；产量；新疆泽普

中图分类号 S162 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）03-0205-01

近年来，全球气候变化对各个行业都有不同程度的影响，其中农业是最为敏感和脆弱的，气候变暖、变干或变湿都将引起农业生态环境、生产布局和结构的变化，进而影响作物生产[1-2]。泽普县位于新疆西部，属大陆性暖温带干旱气候，降水量少，蒸发量大；晴天多，日照时数长，热量丰富，光照充足；地势平坦，土地肥沃；农耕期280 d，太阳辐射量600.404 kJ/cm2，农业生产条件得天独厚。但气象灾害频繁，占自然灾害的70%，每年因气象灾害造成的农业直接经济损失均在几百万元以上。因此，研究气候因素与红枣产业发展有机结合，使红枣产业更有效地适应气候变化并可持续发展意义重大。

1 资料与方法

选取泽普县气象站1961―2015年逐月气候观测资料，按12月至翌年2月为冬季，3―5月为春季，6―8月为夏季，9―11月为秋季生成气象要素的逐季和年序列；红枣产量为泽普县林业局提供的2007―2015年资料。使用线性倾向和滑动平均气候趋势分析、二阶最小二乘法、相关分析等方法进行分析研究。

2 结果与分析

2.1 泽普县气候变化特征

分析1961―2015年泽普县观测站气象资料（图1、2、3），近55年泽普县气候变化呈气温升高、降水量增加、日照时数增多趋势，气温气候倾向率为0.2 ℃/10年（通过0.01显著性检验），升温趋势较显著；降水气候趋势倾向率为0.1 mm/10年（未通过显著性检验）；日照时数气候倾向率为56.0 h/10年（通过0.05显著性检验），日照时数增多明显。分析5年滑动平均趋势变化，平均气温和日照时数年代际振荡明显，2005年至今一直处于气温偏高、日照时数偏多期，降水量表现为3～5年振荡周期，目前降水略偏多或接近常年。

2.2 红枣产量及物候期气象条件分析

泽普县红枣主要品种为骏枣。利用2007―2015年骏枣产量分析平均产量，2007年红枣种植面积2 333.33 hm2，平均产量2 485.5 kg/hm2；2009年增至8 000 hm2，产量却下降为2 139 kg/hm2；之后种植面积和产量逐年增多，2012年来种植面积变化幅度较小，但平均产量增长幅度较大；到2015年，种植面积达到1.27万hm2，平均产量高达7 873.5 kg/hm2。

2.3 物候期气候变化对红枣产量的影响

红枣发育期气象条件与产量进行SPSS相关性分析。结果表明：红枣产量与年降水量相关系数为0.65，通过0.05显著性检验；与年平均气温和日照时数成负相关，均未通过显著性检验。休眠期和花期红枣产量与降水量成正相关，说明适量降水对红枣生长发育及开花、授粉有利；坐果期到成熟期红枣产量与降水成负相关，降水天气多易造成红枣裂果烂果，严重影响品质降低产量；年平均气温与红枣产量关系不明显，但是果实膨大期和成熟采收期产量与气温成正相关，适温度对果实大小、色泽、含糖量等因子有利[3-4]，有效提高红枣品质；日照时数与红枣产量成负相关，但花期和果实成熟采收期日照时数与产量正相关性显著。

2.4 应对气候变化的对策

一是根据泽普县气候变化特征，加强田间管理，生长前期应注意浇水和施膨果肥，以提高果实品质、防止后期裂果。遇极端降雨，要采取有效排水除涝措施，或适当提早采收将损失降低至最低限度。二是加强红枣发育期天气观测，找出红枣气象灾害指标，建立气象灾害防御预警平台，提供采收期中长期天气预报，为红枣生长期提供针对性气象信息服务，降低损失。三是泽普县近年来实施枣粮间作，受灾年份可适当降低红枣的经济损失，正常年份由于增加了树间通风透光能力，使枣果的品质得到提高，再加上粮食收入，效益可观。四是随着科学技术的提高，进行科技种植已成为一条缓解气象灾害、病虫害和提高产量、品质的科学道路。应该注重科技创新，利用先进的科学技术为农业服务。

3 结论

根据1961―2015年气象要素变化，目前泽普县处于气温偏高、降水略偏多、日照时数偏多期。要加强研究红枣各发育期气象因子与红枣产量的关系，掌握红枣生长发育期对降水和气温的需求，有效利用气象条件，防范气象灾害，结合实际，加强田间管理，提高红枣品质与产量。

4 参考文献

[1] 英杰，杨秋荣，康桂玲，等.沧州金丝小枣优质高产区土壤地球化学研究[J].安徽农业科学，2008，36（17）：7354.

[2] 陈恒山，宋文，王岩.红枣安全越冬防护技术措施[J].新疆农业科技，2011（3）：46.

篇10

关键词：水文；水资源；气候变化

中图分类号：X143 文献标识码：A 文章编号： 1674-0432（2011）-10-0144-1

气候变化对水文水资源的影响主要通过流域的选择、模型的研究、气候情景三种方法进行研究的，由此可见，气候变化对水文水资源的影响是在预测与现实的双重环境中完成的。气候的变化不仅与自然规律相关，同时也与客观的人为活动密切相关。水文水资源中气候变化的影响主要包括以下两方面：

1 气候变化对水文水资源径流的影响

水文水资源的径流量不仅受时间与空间的影响，同时更与气候的变化密不可分。对于不同区域的水文水资源的流量有着地区的差异性，但在气候的影响下，将导致水文水资源的正常径流。气候变化对水文水资源径流的影响主要包括以下四方面：

1.1 气候变化影响径流区域分配的变化 我国大部分地区都为季风气候，在季风气候的影响下，各区域的年径流量有着一定的差异性。针对于不同地区的气候变化程度不同，各地区的年径流量的分配也有所不同。年径流量递减幅度最大的时段为温度增高和降水开始减少的时期，此时的径流量与降水时的径流量相比，减少了4倍。相反，径流量递增幅度最大的时间为每年的6、7、8三个月，此时各地区也即将进入汛期。可见，对于湿润半湿润地区的径流量与降水量的多少没有太大关系，而与该地区的温度有着密切的关系。对于半干旱地区，其径流量的多少主要由降水量决定的。因此，在气候变化的影响下，水文水资源的分配有着不可避免的差异性。

1.2 气候变化影响年径流量的变化 我国的水文水资源主要分为七个流域，在气候变化的影响下，南北方的径流量发生了一定的改变，北方径流量与南方径流量的增加与减少交替进行，但整体的水文水资源径流量呈逐渐递减的趋势。其中，受气候影响最大的地区是淮河以北，年径流量的递减幅度最大的地区为京津唐地区，而递增幅度最大的地区是辽河一带。对于降水量小的黄河地区，由于受气候的影响，降雨量逐渐递减，进而导致了黄河地区的年径流量随之减少。

1.3 气候变化影响西北山川的径流量 在我国的西北高寒山区，由于受特殊地理环境的影响，其河流的主要补给类型为冰川补给，随着气候的逐渐变暖，不仅导致了我国西北高寒山区的骤减，同时也加快了相应流域的变湿或变干。随着各流域水文情势的转变，水文水资源系统的敏感度也随着发生了改变。

1.4 气候变化影响径流系数的变化 水文水资源的径流系数直接影响着不同区域的干旱与湿润情况，由于不同地区的气候不同，水文情势也会随之有着相应的变化。若该地区的径流系数增加，则表明湿润的指数随之加大，该流域的水文情况为进一步变湿。相反，当径流系数递减时，则该地区的干旱指数增大，该流域的水文情况为进一步变干。可见，在气候不同的影响下，水文水资源的径流数也随之发生相应的改变。

2 气候变暖对水文水资源系统的影响

随着全球气候的逐渐变暖，不仅对生态环境有着一定的影响，同时也对水文水资源的系统有着不可替代的影响。可见，气候的变化不仅与水文水资源的天然径流有关，同时也与水文水资源的用水供求息息相关。气候的变化不仅受自然规律的制约，同时也与人为因素密切相关，并且在其影响下水文水资源的用水需求也发生了一定的变化。气候变暖对水文水资源系统的影响主要包括以下几点：

2.1 气候变暖影响水文水资源的质量 目前，环境问题已经成为人们日益关注的焦点，而且与人们的生活更加密切。全球气候变暖不仅增加了各地区的降水量，同时也加大了各地区的平均温度。可见，气候变暖在一定程度上增加了旱涝灾害的发生率。同时，由于全球温度的升高也降低了河水污染物的分解，这样就严重影响了水文水资源的质量，而且也给人们的正常生活带来一定的不便。由于气候的变化与人为活动的破坏密切相关，因此，应在发展经济的同时，更加应注重环境的保护。

2.2 气候变暖影响水文水资源的用水供求 由于受气候变化的影响，全球的大气环流也发生了一定的变化，这样不仅影响了区域的降水量，同时也制约了人们正常的生活运转。在经济的发展过程中，无论是工业还是农业都有着相当大的用水量，随着气候的变暖，逐渐递减的降水不仅制约了人们正常的生活，同时也限制了经济的正常发展，尤其是在降水量相对较少的地区，这种情况则更为严重。可见，气候变化对供水需求的影响大于对降水量的影响，因此，应在注重经济发展的同时遏制全球变暖的发展趋势。

2.3 气候变暖影响湿润地区与干旱地区的敏感性 在气候变化影响水文水资源径流的前基础上，气候变化也与各地区的干湿度息息相关。在湿润地区，径流对气候的敏感性较强，相反，在干旱地区则相对较弱。全球变暖是气候变化的重要表现之一，在全球温度骤增的影响下，不仅我国的主要七个流域的径流量有所变化，同时，水文水资源的用水需求也随着发生了转变。

3 总结

综上所述，随着经济的不断进步与发展，环境问题也日益暴露出来，气候变化不仅影响着生态环境的发展，同时也限制经济的正常运转。在水文水资源中，气候的变化对其有着不可替代的影响，全球变暖是气候变化最明显的表现，它在一定程度上影响着各地区的降水量与温度。水文水资源是人们生活不可缺少的一部分，气候变化对它的影响也破坏了人们正常的生活。可见，人们在发展经济的同时更应注重环境问题，应在坚持可持续发展的基础上，实现经济稳步、长久的发展。

参考文献

[1] 江涛，陈永勤，陈俊和等.未来气候变化对我国水文水资源影响的研究[J].中山大学学报.2002(39).

[2] 王春乙.气候变暖对农业生产的影响[J].气候变化通讯.2004.(4).