气候变化如何影响经济?

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粮食安全受气候多方面影响,水利和种业是应对关键
本文来自:宏观叶话,作者:叶凡 刘彦宏

近年来极端高温天气频发,2021年河南出现特大暴雨,2022年四川等地出现持续极热天气,对我国经济多方面造成了较大的影响。本文中,我们首先对全球及国内气候变化的现状以及未来的发展趋势进行了探讨,发现在全球变暖的大趋势下,未来极端天气发生的频率或进一步增多。其次,我们梳理了历史上我国出现极端天气的时期,并从投资、消费和物价三个角度分析了极端天气对我国经济的影响,提出应对极端天气挑战的三大方向。最后,通过分析气候变化对我国农业和能源的影响,我们认为粮食安全和能源安全或是未来重点关注的两大投资主线,粮食安全方面,有望继续加大农田水利和种业振兴的支持力度,能源安全方面,可关注储能、分布式能源、智能电网、绿色节能消费、特高压建设等领域投资机会。

摘要

全球变暖背景下,极端天气事件增多。由于温室气体的增加,全球变暖以及气候变化的进程加快,现阶段全球自然环境呈现出三大特征:一是极端高温天气增多,二是全球平均海平面呈上升趋势,三是极端降水/极端干旱的强度或频次增多。分区域来看,气候变化在各地区影响不同,对欠发达国家影响更大;就我国而言,气候变暖趋势持续,极端高温天气增多,平均降水量呈增长态势且极端降水事件增多,并且具有海平面上升、风速减弱、日照时数减少等特点。

经济影响:极端天气短期冲击经济,加快部署三大应对举措。近二十年来,我国在2006年、2008年、2010年、2016年、2021年及2022年遭遇较重的干旱、雪灾、暴雨洪涝等极端气候灾害。各类气象灾害对经济造成的直接损失占当年GDP的比重总体呈下降趋势,但仍对我国投资、消费、物价等方面产生影响。投资方面,极端气候对我国固定资产投资有所冲击,但灾后重建及基础设施完善又提振了投资增速。消费方面,极端天气在短期内冲击居民消费,但在部分受灾严重的年份影响并不十分显著,必选消费在灾害冲击下具有一定韧性。物价方面,气象灾害在短期内对物价存在影响作用,但影响在中长期内式微。应对极端天气可从三个方面发力:一,提高气象灾害预警和应急的能力,二,加强防灾减灾基础设施的建设,三,做好应急物资的保障建设。

粮食安全:粮食安全受气候多方面影响,水利和种业是应对关键。气候变化对粮食安全的影响包括有效性、可获得性、利用效率和稳定性,这意味着气候变化除了对粮食产量的影响之外,还会对粮食的品质、种植成本、存储和运输等方面产生影响。不同粮食作物来看,2000年以来三大粮食作物的单位面积产量均呈现波动上升的态势,2007年我国多地出现高温干旱天气,玉米单产下滑3%,小麦单产小幅增加,水稻单产则上升2.4%,2010年和2016年出现多雨天气时,小麦单产变化不大,水稻单产小幅下降,玉米单产则分别升高3.6%和1.4%。为减少气候变化对农业生产的负面影响,水利工程重要性凸显,未来继续增加灌溉面积的同时,还将加强农田水利基建的修复和维护工作;粮食作物品种的适应性仍需提升,后续有望在育种方面加强研发投入,增强作物耐高温、耐干旱、耐涝渍、耐低温、抗病虫害等能力。

能源安全:气候变化或加深供需矛盾,需平衡减缓与适应的目标。从供给端来看,可再生能源供给在极端气象灾害中易受冲击,且极端气象灾害也会对能源传输环节造成影响。从需求端来看,用电需求受气温变化的影响较大,气候趋于极端化或对电力系统的负荷能力构成挑战。随着极端天气频发,传统化石能源短期内应急的重要性上升,中长期清洁能源占比提升的趋势难逆。保障能源供应方面可以通过提升储能对新能源消纳的支撑作用、加快发展分布式能源、提升电网“危机调度”的能力。用电端加大绿色节能消费支持力度、建设发展智能电网。此外,极端天气频发可能会加大对省间余缺互济、电力跨区调度的需求。

风险提示:全球变暖进程超预期,极端气象灾害超预期增多。


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全球变暖背景下,极端天气事件增多


1.1全球:气候变化显示三大特征,欠发达国家气候风险或更大

近年来,由于温室气体的增加,全球变暖以及气候变化的进程加快。全球气候变化主要体现三大特征:首先,全球温度升高或导致更多极端高温天气。据WMO的《2021年全球气候状况报告》,2015-2021年为有记录以来最为温暖的七年,尽管拉尼娜事件起到了暂时降温的效果,2021年全球平均气温仍比工业化前(1850-1900年)水平高出了约1.11± 0.13°C,气温上升的总体趋势得到延续。IPCC此前将全球升温的目标调整为1.5℃,若全球升温超过1.5 ℃,气候风险将高于现在,届时极端高温事件或大约每5年发生1次。据WMO发布的气候通报称,2022年至2026年之间的某一年甚至有一半的几率将比工业化前水平高出1.5℃,这意味着极端高温事件在全球范围内频繁出现的概率较大。其次,由于全球气温升高,海洋热膨胀、极地冰盖、山地冰川融化等,全球平均海平面呈上升趋势。NOAA数据显示,自1880年以来,全球海平面已经上升了21-24cm,2013至2021年平均每年上升4.5mm。《自然气候变化》一项研究结果显示,预计到2100年,3.3%的格陵兰冰川将融化,或使得全球海平面升高约30cm,或导致2亿人被迫搬迁。另外,海平面上升也会扩大海洋、气象和生态灾害的影响,比如风暴、洪水的发生频率增多,风暴潮的强度和影响范围增大,同时盐水入侵也会更加频繁,影响饮用水和生物多样性等。最后,全球降水模式也会发生变化,未来可能会出现更多更强的极端降水或者极端干旱。中国气象局表示,气温上升会使得空气中容纳更多的水汽,气候变暖同时也会影响到降水量,同时降水结构也会出现变化,比如小雨日数减少、暴雨日数增加,洪涝及干旱灾害或变得更加频繁和严重。IPCC表示极端降水强度随全球变暖的增幅约为每摄氏度7%,但会表现出一定的区域差异,当温升在1.5-2.0℃时,全球多个地区会遭遇更加严重的农业和生态干旱。

全球气候变化在不同大陆、国家和地区间产生不同的影响,欠发达国家风险或更大。据大气科学研究大学联盟,从气温变化来看,大陆中部较沿海地区或更加温暖,高纬度的气温升高比赤道附近地区要快;从降水来看,降水的增加主要发生在高纬度地区,赤道附近和中纬度地区的降水可能会减少,出现干旱、火灾等情况;从海平面上升来看,沿海地区和岛屿受到的威胁或更大,可能出现更强的热带气旋,导致更多降水,并进一步向内陆入侵。据Germanwatch,2021年全球气候风险指数分析了国家和地区受天气相关损失事件(风暴、洪水、热浪等)影响的程度,并显示出欠发达国家通常比工业化国家受到的影响更大。2000 至2019年,波多黎各、缅甸和海地气候风险指数排名最高,2019年受影响最大的则是莫桑比克、津巴布韦和巴哈马。

1.2中国:气温升高、降水增多是主要趋势,气候灾害或将加剧

气温方面,我国气候变暖的趋势仍在持续,极端高温天气增多。中国气候变化蓝皮书(2022)》显示,1951-2021年我国地表年平均气温的升温速率为0.26℃/10年,最高气温和最低气温均呈上涨趋势,平均年暖昼日数也在增多,每10年增加6天,极端高温事件发生的频次也在20世纪90年代后期明显增多。2021年,我国地表平均气温 较常年值偏高0.97℃,为 1901 年以来最高,全国地表年平均最高气温较常年值偏高1.01℃,年平均最低气温较常年偏高1.2℃,平均暖昼日数81.3天,较常年值增多37.6天,另外,2021年我国共发生极端高温事件 810 站日,较常年值偏多530站日。从区域上看,1961-2021年,我国地表年平均气温上升速率在地域间差异加大,青藏地区升温最快,然后是华北、东北和西北地区。

降水方面,我国平均降水量呈增长态势且极端降水事件增多。在1961-2021年期间,我国平均年降水量每十年增加5.5毫米,2012年以来降水量持续偏多,并且累计暴雨站日数平均每十年增加4.5%,极端日降水量事件频次也平均每十年增加19站日。2021年全国平均降水量较常年值偏多6.7%,累计暴雨站日数较常年值偏多26.9%,仅次于2016年,极端日降水量事件为353 站日,较常年增多122站日。分区域来看,我国降水总体呈“北少南多”,但南方不减、北方增加的“降雨带北扩”趋势逐渐凸显,具体看,青藏地区平均年降水量显著增多,西南总体减少,但2014年以来偏多,21世纪初以来,华北、东北及西北地区平均年降水量波动上升,华中地区每年波动较大。2021年,华北地区平均降水量为1961年以来最多,而华南地区平均降水量为近十年来最低值。

另外,我国气候变化还具有海平面上升、风速减弱、日照时数减少等特点。海平面上升方面,据国家海洋信息中心,中国沿海海平面变化总体呈波动上升趋势。1980-2021年,中国沿海海平面每年上升3.4毫米,且以 0.06 mm/a的速度增加,高于同期全球平均水平。风速方面,据中国气象科学研究院等,受气候变暖的影响,中国地面风速在过去几十年整体呈现减弱的趋势,近五十年来,全国地面风速平均减小速率为每秒0.10-0.22米,部分区域减小幅度可达到每秒0.29 米。分区域看,北方及东南沿海地区风速减弱幅度较大,而西南地区风速变动相对较小。日照方面,据国家气候中心,在1961年至2017年间,中国年平均日照时数以-45.8 h/10 a的速率递减,1983年后,全国平均日照时数显著减少。不同区域来看,中国北方地区的日照时数明显大于南方地区,西北地区最高。不同区域的日照时数都在不同程度的下降,其中下降速率最快的是华东地区,其次是华北地区,然后是华中、华南、东北、西北和西南地区。另外,东部区域日照时数的减少速率明显大于中西部区域。


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经济影响:极端天气短期冲击经济,加快部署三大应对举措


2.1回溯历史,干旱、洪涝、雪灾等气象灾害天气频发

据IPCC报告,中国可能是最受全球气候变化影响的区域之一,高温、洪涝、风暴及低温等自然灾害均会对中国经济产生不同程度的影响。2000年以来,我国于2006年、2008年、2010年、2016年、2021年及2022年遭遇较重的干旱、雪灾、暴雨洪涝等极端气候灾害。除2008年外,大部分气象灾害集中在6-8月份。具体来看:

2006年高温干旱天气:2006年我国干旱灾害中等偏重,全国降水总量较常年偏少,华南出现秋冬连旱,华北、西北东部及云南等发生春旱,四川、重庆在夏季(6-8月)遭受特大伏旱袭击,中东部地区在秋季发生大范围秋旱。当年旱情较重的包括四川、重庆、内蒙古、云南、湖北等多个省市区。2006年,受灾人数接近2亿人,饮水困难人数达3664.8万人,农作物受灾面积为20737.9千公顷,直接经济损失708亿元,占全年GDP的0.32%。其中,重庆和四川的直接经济损失占到当年全国的31.5%。

2008年低温冻害天气:2008年1月我国南方地区出现了百年不遇的雪灾,中国自西向东出现大范围雨雪天气。主要由于拉尼娜事件导致大气环流异常,同时副热带高压偏强、南支槽活跃,形成强烈降水,并且大气环流的稳定使雨雪天气持续。这场雪灾导致2亿多人受灾,因灾死亡181人,造成的直接经济损失为1696.4亿元,占当年GDP比重0.53%。为2000年以来导致最大规模经济损失的雪灾。分区域看,上海、江苏、浙江等20余省市区均受到不同程度的低温、雨雪及冰冻的灾害影响,其中,湖南、江西、广西、贵州、浙江、安徽及湖北受到的直接经济损失最为严重,合计占全国比重达80.0%左右。

2010年暴雨洪涝天气:2010年6月中旬开始出现强降雨,7月以来长江流域多处出现超警戒的洪水,上游洪峰流量甚至超过1998年大洪水。另外,福建闽江及松辽流域也出现了暴雨洪涝灾害。本次洪灾持续时间在6-8月,受灾范围较广,波及全国30个省市区,且灾害损失较重,农作物受灾面积达1752.6万公顷,受灾人数接近2亿人,死亡人数高达3104人,为2000年以来最多。直接经济损失则达到3505.0亿元,占当年GDP的0.85%左右。2010年,江西、吉林、四川经济损失最为严重,均在400亿元以上,其次为湖南、陕西、湖北、河南、辽宁、甘肃、海南、山东等,11省市区的直接经济损失总计占全国的81.5%。

2016年暴雨洪涝天气:2016年全国平均降水量达到730mm,长江流域出现1998年以来最大洪水,洪涝灾害主要集中在6-7月份,涉及范围包括全国31省市区。当年农作物受灾面积为853.1万公顷,受灾人数为9954.9万人次,死亡人数942人。2016年暴雨洪涝灾害造成的直接经济损失约3134.4亿元,占该年GDP的0.42%。其中湖北、河北、安徽以及湖南四省的洪涝灾害较重,合计直接经济损失占总损失的70.2%。

2021年暴雨洪涝天气:2021年全国平均气温10.53℃,较常年偏高1.0℃,为1951年来最高。但总体气候涝重于旱,共发生42次强降雨,平均降水量672.1mm,较常年偏多6.7%。且北方降水明显偏多,7月份河南遭遇历史罕见特大暴雨灾害,7月中下旬至8月,山西、湖北、陕西等地也出现极端强降雨,9-10月,长江上游和汉江、黄河中下游、海河南系等流域相继发生罕见秋汛。5901万人因洪涝灾害受灾,因灾死亡失踪590人,直接经济损失达2458.9亿元,占当年GDP比重为21.5%。其中河南、陕西等省市受灾较为严重。

2022年极端高温天气:2022年6-8月出现罕见极端高温天气,6月北方地区出现区域性高温,7月高温开始席卷西北、华北、黄淮及长江流域,8月全国出现极端高温天气。据国家气候中心,6-8月全国平均气温为22.3℃,较常年同期偏高1.1℃,全国平均高温日数14.3天,较常年同期偏多6.3天,气温和高温日数均为1961年以来历史同期最高水平。其中,湖南、浙江、江苏、湖北、安徽、江西、上海、四川、重庆等17个省市区平均气温均为历史最高。由于高温导致用电紧张,四川、浙江、安徽等省市采取了限电的措施。

2.2投资受极端天气影响较大,必选消费表现出相对韧性

我国气象灾害具有种类多、强度大、发生频率高、损失严重等特点。极端气候的出现会对我国经济造成不同程度的影响,其中近年来暴雨洪涝对部分地区基础设施、居民住所造成破坏,从而导致的直接经济损失相对较为严重。虽然从直接影响来看,随着经济发展、科技进步,各类气象灾害对经济造成的损失占当年GDP的比重总体呈现下降的趋势,这一方面是因为我国气象灾害防御能力不断提高,监测预警能力提升,基础设施不断完善,另一方面是GDP基数的逐年增长,但间接的,气象灾害对我国投资、消费、物价等方面产生了一定影响。

投资方面,历史上各类极端气候均对我国固定资产投资产生不同程度的冲击,尤其是基建投资,极端天气导致了室外工程项目停工,对现有基础设施的也产生破坏,但之后对灾区的修复重建,以及完善基础设施以增强应对气象灾害的防御能力,又使得投资增速在灾后有所提升。具体来看,2006年6-8月川渝出现特大伏旱,固定资产投资同比增速在7-8月呈逐月下降的态势,8月较6月增速下滑幅度达12.4个百分点至20.1%。7月基础设施建设投资同比增速也较6月下滑7.1个百分点至17.2%,但8月份反弹至26.1%;受雪灾影响,2008年1-2月固定资产投资同比增速为24.3%,其中基础设施建设投资同比仅增长3.6%,远低于2004年以来同期水平,但3月快速上行至19.3%;2010年长江流域出现较大洪水,固定资产投资总额6-7月当月同比增速呈下滑走势,7月增速较5月回落3.1个百分点,基建投资6月同比增速较5月回落3.5个百分点,7月与6月增速持平,但在高基数影响下,8月仍处于同比回落态势;2016年7月,固定资产投资总额同比增速较6月下滑3.4个百分点,其中基建投资同比下降10.1个百分点至11.7%,但8月回升至16.2%;2021年7月河南遭受特大暴雨,固定资产投资总额由同比增长6.0%转为下降0.4%,基建投资同比自5月开始转为负增长,7月同比大幅下降10.1%,但8月降幅收窄至6.6%。2022年7月由于受到高温天气的影响,固定资产投资增速较上月下滑2.3个百分点,但基建投资增速在一系列宏观政策支持下仅小幅下降。国家统计局表示由于8月份散点疫情多发、部分地区出现极端高温天气,影响部分地区投资项目施工,但整体来看,在稳增长一揽子政策和接续政策措施推动下,8月份全国固定资产投资仍实现9.02%的同比增速,广义基建投资同比增长15.40%,增速均较上月有所加快。预计9月份季节性因素减弱后,基建投资或继续在政策助力下继续维持高增长。

消费方面,极端天气影响到我国部分地区居民的生活,居民消费在短期有一定下滑,但在部分极端灾害偏多的年份影响并不十分显著,而必选消费在气象灾害冲击下表现具有一定韧性。2006年6-8月川渝地区遭遇特大伏旱,全国社会消费品零售总额当月同比增速于6月较上月下滑3.3个百分点至22.8%,与2004-2021同期平均同比增速上涨0.04个百分点不同,7、8月同比继续分别下降0.9和1.3个百分点,下降幅度均大于平均水平。但必选消费(选用粮油食品、饮料、中西药品三类)6、7月同比下滑幅度小于消费总体,且于8月回升了1.9个百分点,与总体走势相反。其中,由于高温对人体健康的影响,7月份中西药品类的同比增速升高,较6月的6.0%升高至8.0%;2008年1、2月消费同比分别增长21.2%和19.1%,3月回升至21.5%,由于交通受冰冻灾害的阻碍,物价在这段时间上涨较快,一定程度上推升了消费总额。必选消费于2008年1月同比涨幅达到32.1%,超过整体消费增长水平;2010年6、7月消费当月同比较前值分别回落0.2和0.7个百分点,而8月回升1.0个百分点至24.3%。而必选消费于6月同比较大幅度升高3.8个百分点;2016年7月消费同比下滑0.4个百分点至10.2%,下滑的幅度小于平均水平,8月回升0.4个百分点至10.6%。必选消费在2016年7月也下滑1.2个百分点,但8月回升1.9个百分点,回升幅度超过消费总体水平;2021年6、7、8月消费同比分别较前值回落0.3、3.7和6.0个百分点,回落幅度均大于平均值,9月回升1.9个百分点至4.4%。而必选消费6、7、8月同比增速分别回升4.5、回落3.1个1.8个百分点,在暴雨洪涝灾害冲击下相对具有韧性;2022年7月由于高温天气影响,消费同比增速较上月下降0.4个百分点至2.7%,下滑幅度小于平均值,必选消费则同比回落1.7个百分点至9.2%。8月社会消费品零售总额同比增长5.4%,增速较7月回升2.7个百分点,环比由上月下降7.41%转为上升1.08%。其中必选消费同比上升2.3个百分点至11.5%,环比由上月下降13.53%转为上涨4.63%,环比回升幅度大于整体水平,预计9月若疫情逐步受控,高温天气影响解除,消费有望继续边际改善。

物价方面,气象灾害短期对物价有一定影响,其中,雪灾及洪涝灾害对鲜菜价格的影响较为显著,对肉价也有一定影响,高温干旱或对粮价影响较大,但总体来看气象灾害对物价的中长期趋势影响较小。2006年CPI于6月环比增速攀升至1.5%,同比上涨0.1个百分点至1.5%,其中,由于干旱一定程度上导致粮食减产,我国粮食价格同比上涨了0.5个百分点至2.2%,此后便维持稳定上行态势,与此同时国际粮价也因美国等地干旱灾害走高。另外,鲜菜价格同比于9月由上月下降0.1%快速上行至增长7.8%;2008年2月CPI同比为8.7%,环比2.6%,较1月分别上升1.6和1.4个百分点。其中因雪灾导致交通阻碍、春节等因素,鲜菜价格环比大幅上升37.3%,畜肉类价格升高6.0%,粮食价格环比升0.4%;在洪涝灾害影响下,2010年7月CPI同比上行0.4个百分点至3.3%,环比由下降0.6%转为上行0.4%,其中鲜菜价格环比由大幅下降14.6%转为升高4.3%,畜肉类环比由降0.1%转为升3.7%。2016年7月CPI环比由下滑0.1%转为升高0.2%,但同比下降约0.1个百分点,其中鲜菜价格环比增速也由-12.5%转为3.8%,但畜肉类环比由降转增。2021年7月CPI环比由上月下降0.4%转为升高0.3%,但同比下降0.1个百分点,鲜菜价格环比由下降2.3%转为上升1.3%,畜肉类环比降幅收窄5.9个百分点。除2021年外,2010和2016年鲜菜价格的环比增速较2007-2021年的平均值略高,说明除夏淡季的影响外,洪涝天气也对鲜菜价格走势产生了一定作用;2022年7月CPI由上月持平转为环比增长0.5%,同比上行0.2个百分点至2.7%,其中鲜菜价格环比大涨10.3%,粮食价格也由环比持平转为上升0.1%,8月CPI环比下降0.1%,其中8月下旬由于南方高温干旱天气使得蔬菜供应有所转紧,鲜菜价格环比升高2.0%。9月上旬蔬菜供给仍较紧张,叠加开学季、中秋节等需求端刺激因素,蔬菜价格呈上升趋势,但中下旬随着季节性因素解除,蔬菜价格或有所回落。

2.3三大方面应对极端天气挑战,减少对居民生活及经济的损失

气候灾害未来可能更加频繁地出现,如何及时应对并减少其对居民和经济造成的损失是重要关注点。7月21日,国家减灾委员会印发《“十四五”国家综合防灾减灾规划》,提出6个分项目标,其中包括年均因灾直接经济损失占国内生产总值的比例控制在1%以内,年均每百万人口因灾死亡率控制在1以内,年均每十万人受灾人次在1.5万以内。另外,《规划》还明确了十四五期间防灾减灾两大主要任务和三大重点工程。后续或主要从三大方面来应对极端天气的挑战:

一是提高气象灾害预警和应急的能力。及时和精准的气象灾害预警能够提前做好灾害防御工作,减少极端气候对人民安全、财政、经济的影响。因此,需要加强灾害综合监测预警系统建设、应急卫星星座应用系统建设等。其中,需加大卫星遥感、大数据、云计算、物联网等技术的应用。

二是加强防灾减灾基础设施的建设。应对洪涝方面,包括加强堤防建设、加快蓄滞洪区建设、引调水骨干工程建设等、强化城市防洪排涝排污等基础设施建设、提高农田排涝能力等;应对高温干旱方面,加快抗旱应急水源建设,提高抗旱供水水源保障,提高农田抗旱能力,加强森林火灾防治等;应对低温冻害方面,增强农田抗冻能力,提高市政公用设施供水、供气、供热能力,保障交通运输畅通等。另外,还可加强应急避难场所的建设、老旧小区改造、防热、防寒防冻等现代建筑材料的应用。

三是做好应急物资的保障建设。目前我国应急物资储备仍相对不足、规模不够、品类单一。《规划》提出,十四五期间,将改扩建现有12座中央生活类救灾物资储备库和提升35座通用储备仓库,并且要重点完善中西部经济欠发达灾害高风险地区应急物资储备体系。需打通物资的生产、采购、存储、运输、配送等多个环节,建立起应急物资保障大数据平台等。


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粮食安全:粮食安全受气候多方面影响,水利和种业是应对关键


气候变化会对粮食安全造成一定影响,据《IPCC特别报告SRCCL》,气候变化对粮食安全的影响包括有效性、可获得性、利用效率和稳定性,意味着气候变化除了对粮食产量的影响之外,还会对粮食的品质、种植成本、存储和运输等方面产生影响。由于农作物都有其适宜的生长温度、降水、日照等,随着全球变暖、气温升高,粮食作物的生长期缩短,温度在一定范围内或增加粮食单产,但随着气温继续上升,病虫害或有所增加,作物的灌浆时间减少,从而影响到粮食产量,同时也会减少粮食的营养成分,导致品质降低。此外,降水的不稳定也会影响到粮食的产量,干旱导致农作物减产,而适度的降水量增多会使得粮食产量上升,但极端天气比如洪涝等则会对粮食产量产生负面的影响,同时也会影响到粮食的储存和运输等环节。具体来看,2000年以来同时出现气温上升、降水量减少的高温干旱的年份包括:2001年、2004年、2006-2007年、2009年、2013-2014年、2017年和2019年,出现洪涝的年份有2010年、2016年和2021年,而我国粮食产量同比下降或增速回落的年份包括2000-2001年、2003年、2005年、2007年、2009年、2012-2014年、2016年和2018年,可以看出2006-2007年、2009年、2016年粮食产量增速的下降/减产与天气因素相关度较高,但其他年份粮食产量的变化或与其他因素有关,比如耕地面积减少、政策性补助、农业种植结构调整等。

分不同粮食作物来看,我国三大主要粮食作物包括小麦、水稻和玉米,2000年以来三大粮食作物的单位面积产量均呈现波动上升的态势,其中在2007年我国多地出现高温干旱天气时,玉米单产下滑3%,小麦单产仅增加0.4%,而水稻的单产则上升了2.4%;在2010年和2016年分别出现多雨的天气时,小麦单产变化不大,分别均小幅上升0.2%,水稻单产小幅分别下降0.49%和0.37%,玉米单产则分别升高3.6%和1.4%。具体来看,小麦是属于喜冷凉的粮食作物,相对比较耐旱,气温在一定范围内升高或增加小麦产量,但超过该范围则会抑制小麦生长。相关文献表示气候变化对我国小麦的影响在不同地域差异较为明显,气温变化对北方小麦生长有利,对南方小麦则较为不利,而降水量的变化对小麦的产量影响相对不明显,但光照的减弱会对小麦生长产生不利影响;水稻是喜高温、多湿、短日照的粮食作物,种植区域主要在南方地区,但产量最高的省份是黑龙江。水稻的产量主要受气温和日照的影响,受气候变化的影响也呈现区域间分化的特征,气温升高有利于北方区域水稻产量的增长,但会抑制南方水稻产量的增长;玉米是属于喜温的短日照作物,种植区域分布广泛,气候变化对玉米生产在不同区域间的影响较为趋同,气温上升和日照的减弱对玉米产量均产生了不利的影响,高温干旱等极端气候也会对玉米生长产生不利影响。

由于旱涝灾害发生频率愈发频繁,因此在应对我国气候变化时,水利工程的重要性进一步提升,从而实现水资源的优化配置,减少气候变化对农业生产的负面影响。我国农田水利基础设施不断完善,截至2020年底,我国有效农田灌溉面积达到6916.1万公顷,较2000年已经提升了28.5%。但目前农田水利建设薄弱、农田灌溉设备老化、农田灌溉用水效率低下等问题仍较为突出 。水利部数据显示,由于工程缺乏与老化失修,我国小型农田水利工程完好率平均不到50%,大型灌排泵站设备完好率不足60%,大中型灌区中有60%工程设施不配套。《全国高标准农田建设规划(2021—2030年)》提出到2022年和2025年,我国高标准农田将分别累计建成10亿亩10.75亿亩,预计高效节水灌溉面积2022年累计建成10亿亩,2021-2030年新增1.1亿亩。未来在进一步提升有效灌溉面积的同时,还将加大农田水利基建的修复和维护工作,提高水资源的利用效率。

由于全球变暖引起极端天气频发,粮食作物品种的相关适应性也需得到提升。2022年3月新《种子法》开始实施,为种业创新提供法制保障,体现种业振兴在我国的重要战略地位。为应对气候变化对粮食单产的影响,需要加强种子技术研发,比如增强农作物的耐高温、耐干旱、耐涝渍、耐低温、抗病虫害等方面的能力。相关文献 表示,由于我国各地气候状况差异较大,需要根据不同区域的种植特点涉及育种的目标,比如东北地区降水量的减少需要加强耐旱小麦和玉米的培育,江淮流域高温天气的增多,则需要提高水稻、玉米等作物的耐高温性等。要实现种业振兴,需要首先做优做强种业龙头企业,但我国上市种企的研发支出与国际水平仍有差距,后续有望进一步在育种方面加强研发投入。


4

能源安全:气候变化或加深能源供需矛盾,需平衡减缓与适应的目标


从供给端来看,为减缓全球变暖的进程,各国纷纷采取减碳的气候政策,可再生能源的渗透率逐步提升。但由于可再生能源对于风、光、水等自然资源的依赖度较高,这些资源更加容易受到气候变化的影响,尤其是在面临极端气象灾害的时候,从而加大电力系统的脆弱性,对我国能源安全产生较大的威胁。具体来看,气温方面,极端高温天气会影响电池板的发电效率和使用寿命,而极端低温或使得风电机组叶片结冰等故障出现;降水方面,随着降水增多,光照时间或有所减少,一定程度上影响太阳能发电,但同时可能增加水力的发电量。而极端降水事件比如暴雨洪涝灾害,或对当地电力系统形成破环,对蓄水大坝也可能造成安全隐患,而干旱天气则直接对水电供应产生较大冲击,若伴随高温天气,或加剧水资源的蒸发,同时也会使得各类电厂的冷却用水减少,尤其对于核电站而言;全球气候变化导致热带气旋增多,飓风直接破坏海上油气平台、沿海核电站、海上风电机组等沿海能源基础设施,尤其是我国核电站主要分布在沿海地区,受飓风影响或较大。另外,极端的气象灾害也会对能源传输环节造成影响,比如破坏输配电线路等。尽管传统化石能源在电力供应方面相对稳定,然而煤炭运输、天然气管道输送、发电站运营等环节也会受极端天气的影响。从我国2000年以来用电结构来看,极端高温干旱气候对水电影响相对较大,比如2006-2007年,但降水偏多的时期如2010和2016年,全国用电量中可再生能源的比重仍在提升,尤其是水电占比均有不同程度提升。

从需求端来看,用电需求受气温变化的影响较大,随着气温持续上升,夏季气温更高使得制冷需求逐步上升,而冬季气温的上升则使得供暖的需求随之减少,但用电需求与气温变化大致呈现“U型”的关系,且气温较高的一侧斜率更大,意味着夏季制冷需求对于用电量的提升幅度大于冬季气温上升所带来的用电需求回落的幅度,因此整体气温的升高或使得制冷需求大幅增多,抵消掉冬季供暖需求的减少,从而带来用电量的总体提升。另外,气温变化趋于极端化,极端高温或寒冷天气增多,使得短时间的用电尖端负荷规模持续增加,对电力系统的负荷能力构成挑战。同时,夏季是高温干旱、暴雨洪涝、台风等极端天气多发的季节,夏季用电需求的增加以及极端天气对能源供应的扰动,或使得能源供需矛盾的加深,从而进一步抬升能源价格。另外,极端天气的增多或使得短期传统化石能源需求上升,以满足经济增长及居民生活的能源需求。以2006年川渝地区遭遇特大伏旱为例,7、8月平均气温创1951年以来的同期之最,高温干旱天气使得水位下降,8月16日长江重庆站水位一度退至3.03m,当月,水电大省四川的水电发电比重下降7.8个百分点,而为满足用电需求,火电发电比重则相应上升7.8个百分点。在2022年出现极端高温天气情况下,国家统计局数据显示,2022年8月份火电同比增长14.8%,增速比上月加快9.5个百分点,水电则由上月同比增长2.4%转为下降11.0%。因此,随着极端天气频发,传统化石能源短期内应急的重要性上升,能源转型或面临一定阻碍,但中长期来看,清洁能源使用的比例逐步提升的趋势难逆转。

在各国相继提出碳中和目标以减缓全球变暖的同时,采取措施以适应气候变化的重要性也在日益提升,制定孤立的减缓(激进的减碳政策)或者适应(过度使用传统化石能源)的政策均不利于经济发展和能源安全。如何取得减缓气候变化和适应气候变化之间的平衡,也是政策需要考虑的重要方向。适应气候的主要目标为保障能源供应,并在时间和空间内平衡能源生产和消费。由于气候变化、可再生能源渗透率提升,我国能源供应的不稳定性随之增强,保障能源供应方面可以通过几个途径:一是提升储能对新能源消纳的支撑作用,2022年3月国家发改委和能源局发布《“十四五”新型储能发展实施方案》,提出总体要求、六项重点任务和保障措施,重点任务包括技术创新、试点示范、规模发展、体制机制、政策保障、国际合作等,加大储能技术发展力度有利于起到对新能源发电“削峰填谷”的作用,平滑气候变化对能源供应的影响;二是加快发展分布式能源,尽可能降低集中式电力系统因局部地区发生极端气候而受损所导致大规模停电的影响,确保当地电力供给的稳定性,2021年6月国家能源局下发拟在全国组织开展整县(市、区)屋顶分布式光伏开发试点工作的通知,政策后续有望继续加码支持力度,分布式能源的渗透率有望加快提升;三是智能电网具有更强的自愈能力和安全性,能够及时地响应气象灾害对电力系统的破坏,提升电网“危机调度”的能力,保障电力系统安全稳定运行。

同时在用电端,节约能源和提升能源利用效率也可降低气候变化对能源安全的不利影响。9月6日,习近平在中央全面深化改革委员会第二十七次会议上强调全面加强资源节约工作,突出抓好能源等领域的节约,大力发展循环经济,因此在节能方面有三大方向值得关注:其一,加大绿色节能消费支持力度,2022年1月国家发改委等7部门联合印发《促进绿色消费实施方案》的通知,明确提出促进食品、衣着、居住、交通、家电、家具等重点领域的绿色转型,提升绿色低碳产品的市场占有率。其中,绿色建筑可以利用新材料保温或隔热,绿色智能家电也可以削减高峰时的居民生活用电,从而达到节约电力需求的目的;其二,智能电网也可以提高能源的利用效率,8月26日国内首家虚拟电厂管理中心在深圳成立,目前已接入14家分布式储能、数据中心、充电站、地铁等类型负荷聚合商,接入容量达87万千瓦,预计到2025年,深圳将建成具备100万千瓦级可调节能力的虚拟电厂,形成年度最大负荷5%左右的稳定调节能力。虚拟电厂通过将无序资源变为有序可调节,从而提升能源的利用效率,或是未来在能源安全方面的发展趋势之一。

此外,由于我国能源供需区域间分布不匹配,极端天气的频发可能会加大对省间余缺互济、电力跨区调度的需求,因此需要构建新型电力系统。我国能源资源主要分布在北部和西部,而能源消费需求则主要集中在南部和东部地区。针对今年8月川渝供电紧张的情况,国家电网表示8月中旬以来,全网日最大支援电力1200万千瓦,跨区的支援大幅减少了当地供电的缺口,一定程度上缓解了供电紧张的状况。国家电网董事长表示力争将国家电网跨区跨省输电能力由目前2.4亿千瓦提高到2030年的3.7亿千瓦以上,后续我国特高压和配套电网建设的力度有望继续加大,提高电力输送在区域间的调控能力,以增强我国电力系统在应对极端灾害冲击时的韧性。

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