全球气候变化与林业

1. 全球气候变化与林业 北京林业大学 武曙红 2009年7月6日

2. 一、全球气候变化的科学事实 • 全球气候变化 • 全球气候变化的事实 • 中国气候变化的事实

3. 平均状态变化 离差幅度变化 平均状态与离差幅度同时变化 资料来源：国家气候中心 1、气候变化

4. 引起气候变化的因素 自然波动： 太阳辐射的变化、 火山爆发等； 人类活动： 温室气体和硫 化物气溶 胶的 排放、土地 利用的变化等。 1991年6月12日从克拉克空军基地东边拍摄的皮纳图博火山喷发的尘埃柱。 图片来源：美国地质勘探局（USGS） 资料来源：国家气候中心

5. 温室气体种类和作用

6. 不同温室气体对环境问题的影响 （Berdowski等人，2001）

7. 2、全球气候变化事实 381 ppm 资料来源：国家气候中心 380 夏威夷Mauna Loa观象台 测量的大气CO2浓度变化 370 360 350 CO2 浓度 340 (ppmv) 330 320 ( updated from Keeling and Whorf, 2004 ) 310 年 1960 1970 1980 1990 2000 2004年4月已接近381ppm (百万分之一)。过去10年中大气CO2浓度以1.8ppm/年 的速率增长，而过去50年平均仅为1ppm/年。

8. CO2 浓度 (ppm) 人类活动扰动 南极东方站（Vostok）测量的 大气CO2浓度变化 温度距平(℃) ( redrew from Petit et al. 1999 ) 年距今 资料来源：国家气候中心 目前的CO2浓度是42万年来的最大值。

9. 中国气象局青海省瓦里关山大气本底站（GAW） 的大气CO2浓度测量结果 CO2 浓度 (ppm) （中国气象局中国气象科学研究院提供数据） 年

10. Mauna Loa Law Dome 南极Law Dome冰芯资料显示的近1000年大气CO2浓度 (据 Etheridge et al., 1998,延伸到2003年 ) CO2 浓度 (ppm) 年 资料来源：国家气候中心 工业化（1750年）以来，大气中温室气体明显增加。

11. 地球对流层大气温度变化 （1978年12月～2003年11月） （引自 Christy and Spencer, 2003） 资料来源：国家气候中心

12. 全球气候变化小结 • 最近100年是过去1000年中最暖的， • 最近20年是过去100年中最暖的； • 温度的升高与CO2浓度的升高是同步的， • 最近50年全球变暖主要由人类活动造成； • 全球升温不均匀，陆地比海洋明显,高纬比低纬明显； • 全球降水在中高纬地区有所增加,非洲出现长期干旱。

13. 3、中国气候变化事实 资料来源：国家气候中心 中国东部 温度距平（℃） 中国西部 （更新自王绍武等, 1998） 年 与全球增温趋势基本一致。 上世纪20－40年代和80年代以后出现了明显增暖。

14. 1951年以来中国年平均温度变化 （相对于1961－1990年30年气候平均，公元1951－2000年） 年平均 温度（℃） 冬　季 （中国气象局国家气候中心提供数据） 资料来源：国家气候中心 年 20世纪末期我国已经连续经历了14个暖冬。

15. 1951年以来中国年平均温度变化 （相对于1971－2000年30年气候平均，公元1951－2004年） 年平均 温度（℃） 冬　季 （中国气象局国家气候中心提供数据） 资料来源：国家气候中心 年 2001－2004年我国又连续4年出现暖冬。

16. 资料来源：国家气候中心 近50年增温速率 中国东北、西北和华北地区气候变暖最为明显。

17. 2003年我国主要天气气候事件 资料来源：国家气候中心 2003年全国平均降水量626.7毫米，较常年偏多22.6毫米；平均气温9.9℃，较常年偏高0.7℃，是自1961年以来第五个高温年 。 森林火灾：东北大兴安岭林区发生了1987年以来最为严重的森林火情。 春旱：东北大部1-5月降水持续偏少，旱情明显；东北西部、内蒙古东部部分地区连续5年出现干旱，旱情较重。 2003年，华北地区气温略高于常年，降水量明显偏多，为1961年以来第二个多雨年。 风暴潮：10月9-13日，北方地区出现秋季罕见大范围强降水，天津、河北、山东沿海地区出现暴风雨，渤海湾出现风暴潮。 沙尘暴：春季共出现7次沙尘天气过程（其中有2次沙尘暴）。沙尘过程和范围明显偏少，影响偏轻，为1951年以来沙尘日数最少年份。 雪灾：2002/03年冬季，内蒙古出现罕见的大范围降雪、降温天气过程，锡盟、乌盟、呼盟牧区发生雪灾。 黄河秋汛：8月下旬-10月中旬，西北东南部、华北南部、黄淮频繁出现强降水，渭河干流多次出现洪峰，黄河中下游水位上涨，出现历史罕见的秋汛。 2003年，西北地区气温偏高，降水量显著偏多，为1961年以来第二个多雨年。 低温阴雨：8月中旬-10月中旬，黄淮、江淮出现历史罕见的低温连阴雨天气，河南、安徽、湖北、江苏受灾较重。 淮河洪水：6月下旬-7月中旬，淮河流域出现持续降水过程，发生自1954年以来特大洪水，安徽、江苏、河南遭受严重洪涝灾害。 风灾：4月8-11日，南疆、青海、甘肃部分地区出现大风扬沙天气，西部城市交通严重受阻，兰新铁路中断。 干旱：盛夏，江南、华南高温少雨，伏旱发展快、范围广；其中，浙、湘、赣、闽6-12月持续少雨，降水量为建国以来最少，发生了罕见的夏秋冬连旱。 雪崩：5月下旬，西藏昌都因高山积雪较多，发生雪崩多起，造成人员伤亡。 高温热浪：盛夏，江南、华南出现持续高温天气，历时1个多月，局地近2个月。其范围之广、持续时间之长、温度之高为历史同期罕见。并引发罕见森林火灾。 雷电灾害：全国大部分地区均有雷电灾害发生，造成近千人死亡。 地质气象灾害：汛期，全国因强降雨诱发较重地质气象灾害264起，其中，湖南、四川、湖北、重庆等地灾害严重。 台风：全年有6个台风在我国登陆，登陆个数比常年少，损失偏轻；但13号台风“杜鹃”横扫广东，给沿海地区造成较重损失。 季风：东亚夏季风活动异常，南海夏季风爆发比常年晚，强度弱。 中国气象局国家气候中心

18. 中国气候变化小结 • 进入21世纪以来我国经历了4个连续的全国 性暖冬； • 中国气候变暖最明显地区在西北、华北、东北地区，西北（陕、甘、宁、新）,变暖幅度高于全国平均值； • 华北等地区出现干旱化趋势。

19. 二、全球气候变化与林业 • 气候变化对林业的影响 • 森林对气候变化的影响 • 林业在减缓气候变化的作用 • 气候变化谈判中与林业相关的主要决议

20. 1、气候变化对林业的影响 • 对森林生态系统的影响 • 对森林火灾的影响 • 对森林病虫害 的影响 • 对林业区划的影响 • 对林业重大工程的影响 • 对育林与森林经营方面的影响

21. 1、气候变化对林业的影响 • 气候变化对森林生态系统的影响 • 森林物候 中高纬度北部地区植物生长期延长了近2个星期； 欧洲、北美春季和夏季展叶、开花平均提前了1-3天； 我国东北、华北及长江下游地区物候期提前； 西南地区东部、长江中游地区物候期推迟；

22. 1、气候变化对林业的影响 • 气候变化对森林生态系统的影响 • 森林生产力 主要研究结论： Nemani等：气候变暖使得1982-1999年间全球森林NPP增长了约6%； Fang等：生长期延长导致中国森林NPP增加； Cao等：NPP的年际变化与气温程显著正相关； Sohngen等：CO2浓度倍增条件下，NPP会增长35%；

23. 1、气候变化对林业的影响 • 气候变化对森林生态系统的影响 • 森林生产力 未来气候变化将： 改变森林的地理位置分布； 提高生长率； 增加全球范围内的森林生产力。 尽管森林NPP可能会增加，但森林固定生物量却不一定增加

24. 1、气候变化对林业的影响 • 气候变化对森林生态系统的影响 • 森林的结构、组成和分布 受气候变化的影响， 祁连山山地森林区森林面积减少了16.5%、林带下限由 1900m上 升 到了2300m，森林覆盖率减少10%； 大兴安岭的兴安落叶松 小兴安岭的云杉、冷杉和红杉 可能和最适分布范围均发生北移

25. 1、气候变化对林业的影响 • 气候变化对森林生态系统的影响 • 森林的结构、组成和分布 未来气候变暖、变湿将导致： 自南向北的各种类型的森林带向北推进； 水平分布范围扩展； 山地森林垂直谱向上移。

26. 1、气候变化对林业的影响 • 气候变化对森林火灾的影响 • 气候变化对森林可燃武和林火动态有显著影响； • 气候变化将增加极端天气事件与灾害的发生频率和量级； • 温度升高和降水模式的改变 将增加干旱区的火险；

27. 1、气候变化对林业的影响 • 气候变化对森林病虫害的影响 • 使病虫害发育速度增加，繁殖代数增加； • 改变病虫害的分布和危害范围； • 使外来入侵的病虫害更容易建立种群； • 改变寄主-害虫-天敌之间的相互关系； • 导致气候带边缘的树种生长力和抗性减弱。

28. 1、气候变化对林业的影响 • 气候变化对林业区划的影响 • 气候变暖对我国温度带界限的影响

29. 1、气候变化对林业的影响 • 气候变化对林业区划的影响 • 气候变化对给我国干湿区划分的影响

30. 1、气候变化对林业的影响 • 气候变化对林业区划的影响 • 全国林业区划的标志：气候带、大地貌单元和森林植被类型； • 省级林业区划的标志：地貌、水热条件和大树种； • 县级林业区划的标志：代表性林种和树种

31. 1、气候变化对林业的影响 • 气候变化对林业重大工程的影响 主要表现在： • 植被恢复中的植被种类选择和技术措施； • 森林灾害控制； • 重要野生动植物和典型生态系统的保护措施等。

32. 1、气候变化对林业的影响 • 气候变化对林业重大工程的影响 可能的后果： • 天保工程面临的林火和病虫害威胁可能增大； • 野生动植物保护保护工程将受到影响； • 退耕还林工程区的宜林荒地和退耕地逐步转为非宜林地和非宜林退耕地； • 防护林体系建设工程所在地区的立地环境将变得更为恶劣，造林更为困难。

33. 1、气候变化对林业的影响 • 气候变化对育林及森林经营的影响 • 气候变化与林木种子生产 • 气候变暖可能导致 • 林木结实量增加 • 种子成熟期缩短 • 种子品质得到改善 • 良种培育速度加快 • 种子寿命将会缩短

34. 1、气候变化对林业的影响 • 气候变化对育林及森林经营的影响 • 气候变化与造林 • 向北造林树种增多，造林树种选择范围扩大 • 温带树种的造林季节将提前 • 造林初值密度也应比现在小，可节约种苗，降低造林成本 • 各地造林技术措施将会有相应的变化

35. 1、气候变化对林业的影响 • 气候变化对育林及森林经营的影响 • 气候变化与引种 • 南种北移的风险减少 • 北种南移的风险加大 • 气候变化与森林经营 • 对森林经营的强度加强 • 防治病虫害的任务将加重

36. 2、森林对气候变化的影响 • 森林生态系统是全球重要的碳库 全球陆地生态系统碳贮量约24770亿吨碳，其中植被约占20％，土壤碳约占80％。 占全球土地面积27.6%的森林，其森林植被的碳贮量约占全球植被的77%，土壤的碳贮量约占全球土壤的39%。 单位面积森林碳贮量是农地的2~5倍，土壤和植被碳库的比率在北方森林为5，但在热带林仅为1。

37. 我国森林植被和森林土壤碳贮量分别在50亿吨和150亿吨碳左右，占全球森林植被和土壤的1.4%和1.9%我国森林植被和森林土壤碳贮量分别在50亿吨和150亿吨碳左右，占全球森林植被和土壤的1.4%和1.9%

38. 我国不同植被区森林生态系统碳储量 • 森林生态系统碳库的增加或减少都将对大气CO2产生重要影响

39. 2、森林对气候变化的影响 • 森林生长可增加大气CO2吸收汇 • 森林每生长1m3的木材，约需要吸收1.83吨的CO2。 - 森林的固碳速率因不同气候-森林类型、年龄、立地 条件等因子而异。 北方森林：-1.0~2.5 tC/ha.a (n=20) 温带森林为2.5~8.0 tC/ha.a (n=35) 地中海地区森林为-1.0~2.0 tC/ha.a (n=8) 热带森林为2.0~6.0 tC/ha.a (n=12)

40. 2、森林对气候变化的影响 • 毁林是大气CO2重要的排放 • 从全球角度看，毁林已成为仅次于化石燃烧的大气CO2的重要排放源

41. 我国近20年来我国毁林面积仍然相当巨大。据此估计1980-2000年我国毁林碳排放达8.3 亿吨碳，约占我国同期温室气体源排放的4.7%。其中生物量碳排放4.5亿吨，土壤碳排放3.8亿吨。 我国森林转化面积

42. 3、林业在缓解气候变化中的作用 • 减排增汇的途径 • 增强碳吸收 • 保护现有碳贮存 • 碳替代

43. 3、林业在缓解气候变化中的作用 • 增强碳吸收 • 造林、再造林、退化生态系统恢复 • 建立农林复合系统 • 加强森林可持续管理，提高森林生长速率

44. 增强碳吸收 若在未来50年将全球可用于造林再造林和农用林的约3.45亿ha土地全部实施造林再造林和农用林，碳汇潜力可达380亿吨碳，其中造林再造林306亿吨碳，农用林70亿吨碳。 1995~2050全球造林再造林 林碳汇潜力(Brown等, 1996)

45. 图1.12 中国森林碳平衡预测(Zhang和Xu, 2003) 我国造林再造林碳汇潜力 中国森林碳平衡预测

46. 3、林业在缓解气候变化中的作用 • 保护碳贮存库 • 保护现有森林生物量和土壤碳 • 改进采伐作业措施 • 提高木材利用效率 • 森林防火

47. 3、林业在缓解气候变化中的作用 • 碳替代 • 以耐用木质林产品替代能源密集型材料(如水泥、钢材、塑料、砖瓦等) • 生物能源(如能源人工林) • 采伐剩余物的回收利用(如用作燃料)。

48. 4、气候变化谈判中与林业相关的主要决议 • 气候变化谈判中与林业有关的议题主要包括： • 土地利用、土地利用变化和林业（LULUCF）； • 清洁发展机制（CDM）； • 减少发展中国家毁林所致排放（REDD）； • 采伐后的林产品（HWP）。

49. 4、气候变化谈判中与林业相关的主要决议 • 与土地利用、土地利用变化和林业（LULUCF）有关的决议； • 京都议定书 • 第2.1(a)(ii)条款 • 第3.3条款 • 第3.4条款 • 第3.7条款 • 第6.1条款 • 第12条 款 • 马拉喀什协定 • 对森林、造林、再造林、毁林、植被恢复、森林管理、农地管理和牧地管理 的定义

50. 4、气候变化谈判中与林业相关的主要决议 • 与清洁发展机制（CDM）有关的决议 • 本决议规定，第一承诺期合格的LULUCF CDM项目活动仅限于造林和再造林活动，且A/R CDM项目活动引起的碳汇量不得超过该缔约方基准年温室气体排放量的1%乘以5。