农业生产受到缺水和耕地的制约,一些地区还受到温度制约。到 2050 年代,有很高的可信度表明,气候变暖将贯穿所有季节,平均气温、最低气温和最高气温将上升,蒸散量将增加,一些地区的降雨变化将更加频繁。所有这些都增加了缺水、干旱和歉收的风险。在许多地区,由于植物将资源转移到应对热应力而不是生长上,生长季节将缩短。这对于目前正经历高温的脆弱农业系统来说尤其严重。农作物产量下降将进一步增加对粮食进口的依赖,使该地区更容易受到全球价格波动和气候对其他地区农业生产的影响(粮食安全风险分析见 4.2)。
Div dirk Raes是比利时鲁文鲁文大学的名誉教授。在灌溉项目的框架中,他在非洲(阿尔及利亚和塞内加尔)生活和工作了7年。他是蒸散,土壤水平,灌溉水管理和作物水生产率的专家。他参与了非洲,亚洲和南美的许多国际项目。今天,他仍然与粮农组织(联合国食品和农业组织的土地和水师)紧密合作,以进一步发展Aquacrop(粮农组织农作物模型,以模拟对水的产量反应)。他是粮农组织灌溉和排水文件的合着者56(“蒸发作物 - 计算作物水需求指南”)和66(“作物对水的反应”)。
国家水文预测是基于四种全球气候模型(GCM),以代表澳大利亚的关键气候驱动因素(Srikanthan等人。2022)。最先进的技术将气候数据改进到更细的地理量表并正确地构成偏见,该偏见调整了本地观察和气候模型输出之间的差异。使用两种代表性浓度途径(RCP)的降雨,温度,风和太阳辐射的气候数据集,澳大利亚景观水平衡模型(AWRA-L)产生了土壤水分,径流,径流和电位蒸散量的每日模型的每日模型。未来的温室气体排放场景基于两个代表性浓度途径RCP 4.5和RCP 8.5(BOM,2022年)。
自 20 世纪 80 年代第一颗地球观测卫星的建立以来,遥感技术就已应用于农业。卫星图像是遥感技术的主要资源,也是农业监测的潜在信息来源。使用这些卫星图像的主要好处是,它们可以更好地了解当前和过去农业活动相关的农业生产和作物特征。至于当前年份的作物活动,这些数据有助于通过将其与其他季节或平均情况进行比较来预测它们是“好”还是“坏”。目前,有不同类型的卫星图像在不同规模(地方、国家和区域)用于生产地表生物物理产品(植被指数、蒸散量、土壤水分等数据)和气候产品(降雨、辐射等),从而可以监测全球的植被、水循环、能量平衡和地形识别(Begué 等人,2006 年)。
抽象的升高温度需要在北部多年冻土区的土壤水文过程中进行重要变化。使用图标 - 地铁系统模型,我们表明,基本上不透水的冷冻土壤层的大规模融化可能会引起正反馈,从而使多年冻土降解放大了病变变暖。地面解冻增加了其液压连通性,并提高了排水速率,从而有助于景观干燥。这限制了无雪季节蒸散量和低空云的形成。夏季多云的减少反过来增加了到达表面的短波辐射,因此温度并促进了永久冻土降解。我们的模拟进一步表明,永久冻土云反馈的后果可能不限于区域尺度。对于高纬度的多年冻土的近期损失,它们显示出对所有大陆和北端 - 半球海洋盆地的重大温度影响,从而将全球平均温度升高0.25 K.
尽管从土地流出的绿色水流代表了当地的直接水流流向空气,但其中的大部分最终作为陆地水循环的一部分返回了土地。数十年来,通用循环模型估计40-60%的陆地降水来自土地,其余来自海洋来源(Douville等,2021; van der et et al。,2010)。最近的水分跟踪研究缩小了估计约45%的土地来源和55%的海洋来源(De Petrillo等,2024)。因此,将近一半的地面降雨来自土地,这意味着绿色水流与持续降水的海洋蒸发一样至关重要(所有淡水的来源)。绿色水。生态系统的蒸散量是区域尺度的降雨的根源,尤其是雨林(Avissar&Werth,2005; Werth&Avissar,2002)和湿地(Ramsar on witlands on witlands,2018年),应保留,恢复和可持续使用,并可持续使用。
讨论,局限性和未来研究的途径该模型的准确性取决于输入数据,尤其是SWHC估计和草覆盖效果。SWHC主要取决于固有的土壤特征,例如纹理和粗元素的百分比,这超出了种植者的控制。然而,这也取决于葡萄树生根深度,生产者可以通过适当的植入土壤制备或使用剧烈的砧木来修改。草皮的百分比是所研究的草皮最简单的适应性参数。种植者可以每年甚至在一个季节内调整它,具体取决于复古的气候条件,从而对高度调节的葡萄道水缺乏作用。这种建模练习没有考虑到这种管理实践,也没有选择草覆盖物种及其干燥,所有这些都会显着影响土壤蒸发并覆盖作物蒸散量,从而弥补葡萄藤缺水的水平。
干旱严重程度指数 (PDSI) 优于其他基于统计的干旱指数,包括标准化降水指数 (SPI) 和标准化降水蒸散指数 (SPEI)。D11 认为,鉴于 PDSI 水平衡模型的物理特性,该指数提供了对干旱严重程度的稳健估计,因为它考虑了先前的条件,而其他干旱指数则纯粹基于特定气候变量的过去统计数据。然而,D11 高估了 PDSI 在大空间尺度上真实模拟分布式土壤水分平衡的能力,而忽略了干旱现象固有的复杂性和多尺度特性,这些特性不仅与土壤的水分条件有关。在本评论中,我们讨论了干旱的复杂特征以及 PDSI 在量化各种水文系统中的干旱条件方面的局限性。我们描述了基于统计的干旱指数(包括 SPI 和 SPEI)的优势。SPI 和 SPEI 不是(也不打算成为)基于物理的指数,这一事实更为自由而非限制,尤其是当 PDSI 的物理基础受到严重质疑时。
抽象的陆地过程通过控制能源,水和碳的土地到大气通量来影响大气。先前的研究表明,参数不确定性会导致陆地表面通量的不确定性。然而,土地过程不确定性对气候系统的影响仍然没有被忽视。在这里,我们量化了对土地过程的假设如何使用在工业生前条件下的社区地球系统模型2中的18个土地参数的扰动参数集合来影响气候。我们发现,观察性的土地参数范围会产生生物地球物理反馈,从而显着影响平均气候状态,这主要是通过修改蒸散液。整体平均地表温度在我们的集合(σ= 0.5°C)上范围2.2°C,降水变化很大,并且在空间上可变。我们的分析表明,土地参数不确定性对表面通量的影响传播到整个地球系统,并提供了有关土地过程不确定性影响气候的何处以及如何影响土地过程的见解。