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毛克彪:极端气候灾害与“藏粮于民与乡村振兴民间计划”

已有 326 次阅读 2019-9-27 09:43 |个人分类:星星点灯|系统分类:科研笔记

       

            毛克彪:极端气候灾害与“藏粮于民与乡村振兴民间计划”

         毛克彪

(1. 中国农科院农业资源与农业区划研究所,北京10081)

 

摘 要:【目的】2018年以来国际粮食贸易波动和气候变化对我国粮食生产影响非常大,旱涝等极端气候事件、病虫害频繁发生,极端气候变化的逐渐加剧必将给我国未来粮食生产带来许多严峻的挑战。由于极端灾害发生的地域偏远地区和时间紧迫性特点,为缓解我国粮食安全压力,促进我国乡村振兴,非常有必要研究和提出民间粮食保障和乡村计划振兴计划。【方法】通过对极端气候自然灾害特点的分析,提出适合我国农村特点的藏粮于民及乡村振兴民间计划的措施和战略,建立城乡居民互保协议,盘活我国农村经济。【结果】总体上粮食贸易波动和极端气候对我国不同农产品影响程度不同,但都处于可控范围;随着近年来极端气候事件增多,保护农业生产显得非常重要。【结论】粮食贸易波动事件是对我国农业生产能力的一次重大考验,为应对未来国际贸易和自然灾害影响的不确定因素,必须尽快启动藏粮于民和乡村振兴的民间计划,保障我国粮食安全,加速乡村振兴。

关键词:自然灾害;藏粮于民;乡村振兴

 

一、粮食安全对乡村振兴战略的重要性

由于美国大农场规模化种植程度非常高,成本相对低廉,是我国主要农产品进口国家之一。20183月,美国政府计划对中国进口商品征收关税。为应对美国对我国贸易限制措施,国家商务部宣布拟对自美进口部分产品加征关税以平衡损失,其中包括大豆和肉制品等众多农产品,这对我国农产品供给产生一定的影响,国际粮食贸易波动对我国的粮食生产和农业发展战略影响比较大,在此不做详细论述。另外,近年频繁的极端天气现象对我国粮食生产的影响越来越大,极端气候事件加剧将给我国未来粮食生产带来许多严峻的挑战。我国地处东亚季风气候带,地形气候条件复杂多样,粮食生产对区域气候条件和水热要素时空分布的依赖性很大。1972年前苏联自然灾害导致粮食巨幅减产,从而引发世界小麦、大米和玉米价格大幅增长。我国在20世纪50-60年代发生了严重的三年自然灾害导致粮食严重减产。我国人口位居世界第一,国家的稳定发展必须依赖可靠稳定的粮食供给和能源资源供给,严重依赖国际市场会导致生存和发展条件受制于人。

全球气候变化,无论是变暖还是变冷,以及温室气体浓度变化,都将促使我国粮食主产区水热资源等要素的时空分布格局变化,加剧局部地区的自然灾害性要素形成,特别是极端气候事件将对我国粮食产量、种植制度、生产结构和地区布局将产生深远影响。因此在国际粮食贸易波动背景下,分析极端气候自然灾害对我国农业发展的影响,及时提出藏粮于民和乡村振兴民间计划,对发展我国农业生产、维护国家安全、实施乡村振兴战略具有重大意义。

二、极端气候灾害对粮食生产及粮食安全的潜在影响

 

2008年中国南方大冰灾以来,特别是国际粮食贸易波动背景下极端气候变化的研究显得越来越重要。毛克彪等提出气候变化研究应该分成两个层次系统[1-4]:一个层次主要是以地球系统为核心的系统内研究,比如现在的气候变化模式、水循环和碳循环等研究,以及提出来的低碳经济发展模式等等;另外一个层次是考虑其它行星轨道变化导致与地球之间的引力场和磁场变化,从而引起地球系统水循环(包括大气水汽,降雨和洋流等等)和地球内部岩浆运动异常引起地热释放等的系统外研究。从某种程度上讲,星球运行的轨道位置变化决定地球系统内部的变化,天气和生物圈等系统的变化是为了适应系统外的变化,比如大气水汽和洋流的流动是地球系统表层最重要的平衡物体,改变位置以调节引力之间的微小变化和适应地球内部的能量平衡,水汽和洋流剧烈变动会引起当地极端天气产生并影响生态系统,甚至造成农作物减产。由于星球之间的距离和运行速度及方向变化导致引力场和磁场变化,从而进一步导致地球在太阳系中所处的能级轨道发生变化,从而导致地球释放能量(地热)和吸收能量(降温)。引力变化导致地球自转和公转速度变化,由于地球不是一个均匀的球体,各个地方增速或者减速不同,地球各板块之间相互摩擦从而引起地震释放能量和火山喷发释放地球内部热量,引起自然灾害导致农作物减产;另外加上海水保持惯性运动,从而引起摩擦导致海水温度变化(增温或者降温),同时使得一方海面升高或者降低产生洋流,暖流在流经当地时带来热量而含量则带来降温引起当地气候巨变产生极端灾害。地球外的其它星体周期运动导致引力场或者磁场周期性地发生变化,比如有一颗或者几颗大的行星有一颗或者几颗小的卫星在周期性的运转导致引力场有微小的变化。由于不同星球之间的引力作用产生的潮汐力差异,并且引发海洋底火山间隙性喷发等原因综合引起海水温度周期性变化,有些星体运行周期长,影响时间长,比如气候变化研究里最典型的现象“厄尔尼诺”和“拉尼娜”,对农业生产产生巨大的破坏作用;更长周期的星体轨道运动将引发更长周期的地球气候变化(比如冰期和间冰期等)对农业生产可能是毁灭性的打击。另外,引力的微小变化对地球的自转和公转的速度产生影响,这种影响会放大直接作用于海洋和大气水汽,由于地球纬度和差异,导致各个地方速度变化不一样,这可以解释为什么不同层的海水运动方向和势位变化。海洋不同深度的海水速度变化引起摩擦和地球内部岩浆运动变化释放热能引起海水增温。海面温度直接影响大气温度变化,海水运动方向和海水温度变化异常从而引起大气变化异常,强行改变局部水循环模式,破坏平衡引起飓风等自然灾害。现在绝我们的研究基本上是假定地球不受外面星球引力变化的干扰建立的大气模式研究,但现在地球剧烈的天气变化很可能是由于受地球外星体干扰引起的,而这一点正好被我们的大气模式等忽略。因此我们提出对于气候突变和极端自然灾害研究考虑系统外星球轨道变化显得更重要。我们提出地球的磁场和引力变化是由其本身在天体中运行的轨道所决定的,如果把太阳比做原子核,那么地球只是围绕太阳转的一个电子。极端灾害事件是由于其它行星或者天体靠近或者远离地球导致磁场和引力场发生变化引起的,特别是那些突然受某种外力作用,比如彗星等星体脱离原来的运行轨道,或者由于运行轨道所需要的能量进行能级跃迁释放或吸收能量等造成。地球上的各种物质和密度都不一样,引力和磁场变化引起地球系统各局部变化不一致。特别是磁场或者引力场变化驱动云和大气中水汽以及地壳岩浆异常运动,破坏平衡导致发生自然灾害(比如台风和大范围降雪以及地震等),这一结论可以从灾害周期性发生得到[1-4]。月亮围绕地球转,地球围绕太阳转,太阳围绕银河系转,银河系又围绕另外一个更大的天体系统在转。这些不同级别的天体在不同的体系里都有各自的周期表现:对于地球围绕太阳这个级别系统而言,地球表现为春夏秋冬是周期性发生;对于太阳围绕银河性这个级别的周期系统而言,地球表现为大的冰川期和大暖期以及中间过渡期等交替出现。这点可以从太阳黑子周期性地出现来得到证实,因为太阳受另外一个更高级的系统影响,跟地球一年四季变化相似,而且太阳黑子也是周期对地球的辐射影响产生周期性影响;对于更高级别和更长的周期,我们人类记录很少,还需要进一步研究和观测。因此,气候变化基本上可以断定,地球本身有一个调节系统,人类在这个系统里面有一定的干扰作用,但比起地球外的大系统而言,人类的作用几乎可以忽略,地球系统内部的气候变化是适应外部系统变化的内在调节表现形式。因此毛克彪等在此基础上提出建立以开普勒定律和万有引力定律以及广义相对论为基础的全球气候变化和生态系统研究理论,内容主要包括[1-5]地球温度变化主要由地球在太阳系中的轨道能级位置决定,气象(天气)和生态系统时空变化是地球内部系统为适应天体运行轨道位置变化的主要内在调节形式的理论。地球磁场逆转或者大的变化主要是由于太阳和其它星体运行轨道位置临界点转换而形成,地球等星体运行轨道呈椭圆形主要是由于太阳同时也在运动造成。地球各板块运动、地球上不同时期各种生物的出现、迁移和消失是由天体运行轨道位置决定。这个理论的提出为空间气候变化和生态系统模型等研究开辟了新的研究途径和新的学科研究方向,对大尺度空间气候变化变化和灾害预测以及生态物种演化等特别是极端气候变化研究等具有重大意义,对推动天文物理学与地理学相结合,追寻地理学的本源具有重要的意义[2]

最近几年,全球极端气候变化事件持续增多。遥感在灾害监测和气候变化研究中起的作用越来越重要,但我们认为在加强系统内气候变化和遥感监测研究[5,6]的同时,我们要发射其它遥感卫星监测地球和观测太空中其它星体及其它星云位置的引力场和磁场的变化,从而分析监测和预测地球极端气候变化事件。另外,由于目前人类的观测技术受到限制,因此我们提出通过地面极端气候和地震等异常来反推天体的运行等规律,从而发现新的天体及其运行规律,二氧化碳在全球气候变化中只起一个微调作用,不是决定因素,大的气候变化周期是由银河系和太阳系中各行星运行周期和所处的轨道位置决定。地球气温变化幅度主要是由地球在整个宇宙系统里所处的大周期或者运行轨道位置所决定。比如2008年初的中国南方的冰灾,2009年底与2010年初北球冰雪灾害同时伴随着地震频繁发生(特别是海地地震),这些都是由于地球和其它行星的运行轨道变化引起引力场变化,从而导致地球上空的水汽和云的变化以及海水温度变化等引起的。地球内部本身有一个调节循环系统,我们需要考虑外部星体轨道的影响情况下了解地球内部生态系统运行规律,然后主动地区适应或者人为采取措施规避局部影响,比如适当增加粮食储备。

 

三、未来极端气候灾害发生的趋势分析

气候变化有准60年的拉马德雷冷暖位相交替周期,1890-1924年的拉马德雷冷位相时期的自然灾害频发从而引起农作物歉收,1947-1976年的拉马德雷冷位相时期的自然灾害频发曾导致前苏联农业歉收。类似20世纪60-70年代的拉马德雷冷位相时期已经到来,分析表明2000年进入拉马德雷冷位相,2004年印度尼西亚的地震海啸已经揭开了自然灾害周期的开始。2009年秋以来,我国西南5省市百年不遇的大旱,北方的寒春(暴风雪),再到南方300年不遇到的洪涝(暴风雨),都会让人深感当前气候的异常。极端气候事件具有影响范围大、强度大、不可躲避性的特点,尤其是对于受制于自然环境的农业生产,极端天气事件的影响几乎是不可避免的。另外,随着极端天气的增多,多种自然灾害的发生频率增加,从而导致粮食生产的不稳定,提高了农业生产成本。全球在2010年局部区域气候都不稳定,比如说中国,2010年初的冰雪灾害,接下来南方旱灾、地震,现在南方的暴雨等等,有些地方农作物绝收。全球其它地区或多或少的相似,因此全球农作物产量大面积普遍减产。虽然部分国家比如澳大利亚宣小麦仍能增产多少斤,但由于各个国家粮食贸易策略问题,所以各个国家官方报道的数据并不是非常可靠,有些不能用来做决策。我们国家需要重视这个问题,提前进行粮食储备,包括增加进口和减少出口。因为未来的几年里,农业气象灾害可能会越来越多,农作物产量也会越来越不稳定。最近一些年来,由于交通和技术发展比较快,人民对饥荒的意识已经有些淡薄,特别是年轻一代,浪费比较严重。因此我们建议国家电视节目中做一些节约粮食宣传,让大家有一个防患意识,提前储备一些必要的粮食等农副产品物质。对于粮食储备分成三个等级:一是国家储备;二是地方储备;三是城镇居民和农民储备。国家是战略储备,地方是长期储备,农民是应急储备。农民储备是非常重要的,过去农民储备的粮食可以维持到来年新粮,但现在农民已经不再储备粮食,很多农民甚至自己买粮食吃。现在气候不稳定,自然灾害比较多,有可能下一个季节农作物绝收,所以农民要增加储粮意识。农民储备非常重要,因为当灾害发生的时候,交通有可能中断,就像2008年初,那种冰雪灾害导致部分偏远地区交通中断。当然,为了提高储粮技术,需要一些专业人员介绍和研究粮食储备方法和设备,特别是在南方潮湿地区需要改进粮食储备技术。另外,蔬菜也是受气候变化影响很大的,我们要在城乡结合带建立能抗击极端气候的大棚来种植蔬菜,从而调节蔬菜价格。2008年初气候稍微变化,蔬菜价格上涨速度很快。如果灾害时间持续在长一些,粮食和蔬菜供给问题就比较大。各地在城郊缓冲区需要建立小型抗极端气候的蔬菜大棚,有条件的地方应该立即启动。

四、藏粮于民计划对保障未来粮食安全的可行性及意义,以及具体思路

近些年由于生活条件大为改善,人们储备粮食的意识已经非常淡薄,甚至农民也是买粮食吃。农民自己不储备粮食,遇到大的自然灾害粮食安全保障会出现一定的问题。全球自然灾害会持续增加,粮价因此会大幅上升。在过去的几年中,国家提出了乡村振兴计划,但这仍能不能阻挡乡村的日益衰落,农村土地荒芜。这会带来一个严重的问题,我们自己产的粮食不够吃,大量依赖进口等,特别是粮食和蔬菜种子依赖国外较为严重。全球气候变化剧烈,自然灾害持续增加,城市抗打击能力差,只要断水断电城市就不能正常运转。为增强城市对自然灾害的抗打击能力,必须得提高乡村的供给保障能力。乡村振兴不是国家实施几个大项目就能解决的,乡村振兴需要全社会的人特别是城市居民的支持和参与。因此我们提出“藏粮于民与乡村振兴的民间计划”,呼吁和号召城乡居民利用各自的渠道根据自家的具体情况与农民签订互帮协议,即城市居民每年向农村居民提供可以购买够自家一年口粮的资金,在受灾年份农村居民为城市居民提供粮食。如果没有发生自然灾害,就让农村居民来年把陈粮用来养鸡、养鸭或者喂猪或者酿酒等,同时提供一些农副产品给城市居民。新年继续提供资金储备新粮食,往复循环,藏粮于民。乡村振兴需要全国人民一起参与,这样不但可以预防将来的重大自然灾害,粮食等物价上涨,还能让城市居民每年吃到放心的农副产品,对城市居民并没有损失。这样变相支持了乡村振兴,也保障自家的基本口粮,最重要的是预防大的自然灾害和国际粮价浮动,同时盘活了农村经济,打通了农副产品的流通渠道,为国家发展和乡村振兴做出了自己的贡献。

种粮收益低,农民种粮积极性不高。为了提高粮食生产能力和保障国家粮食安全和农民基本生活水平。我建议国家种基本口粮,逐步实现农民土地参股,在全国设置东北,华北,西北,华中,西南,东南六大兵团种粮基地实行国家种粮,即学生高中毕业后必须先服一年兵役,大部分学生先学习利用先进农业技术种一年粮食。这对孩子身体和各方面都是一个全面的锻炼(无论是体魄还是灵魂),学生用这一年的时间思考自己将来干什么,选择什么专业,然后再读大学。服兵役可以抵扣部分学费,减轻家庭负担,这对年轻人的成长非常有利,为国家培养更多的人才。这样年轻人种粮食就解决全国基本口粮问题,农民自己可以选择种经济作物。另外我们要优先摆脱粮食和蔬菜种子对国外依赖问题。大的气候变化是由天体运行轨道决定,相对而言,人类的作用太小了,人类只能被动适用或者主动规避灾害,但几乎不能改变自然灾难的发生。举个例子,人类可以提前几天或者几小时知道哪儿要地震,但改变不了地震的发生。当太阳处于活跃周期辐射增强时,我们没法减弱太阳的辐射强度和轨道距离,只能主动穿防辐射的衣服。气候变化不确定性很难准确进行预测,如果全球极端气候事件持续增加,问题比较严重,但这种持续的可能性还是很大的。建议地方农业部门和地方农民要未雨绸缪,现在开始启动粮食储备,发展抗极端气候事件打击的硬设施,保障人们的正常生活。增加粮油储备,提高抵御自然灾害风险的能力,是当前亟需解决的问题。加强国家农业科研基地建设和建立高抗自然灾害打击的粮食和蔬菜生产基地,推动现代农业产业技术体系建设和新能源技术研发,应对极端气候变化。响应习主席和党中央的号召,加快农户科学储粮工程建设,农民恢复储备自家用粮的传统习惯,夯实和稳定国民经济的压舱石。

注:本文引自:毛克彪等,乡村振兴战略视阈下极端气候灾害与藏粮于民计划分析及展望,农业展望,2019(8)。

 

参考文献

[1]         毛克彪,把脉极端气候-保护粮食安全,科学大观园,2016,8, 24-26.

[2]         毛克彪,左志远,朱高峰,等. 全球气候和生态系统变化与星体轨道位置变化关系研究. 高技术通讯,2016, 2611: 890 - 899.

[3]         毛克彪. 农业气象遥感关键参数反演算法及应用研究. 中国农业科学技术出版社, 2017.10(专著).

[4]         Kebiao Mao, Ying Ma, Xuelan Tan, et al. Lang Xia, Global surface temperature change analysis based on MODIS data in recent twelve years. Advance Space Research, 2017,59:503~512.

[5]         Kebaio Mao, Y. Ma, T.R. Xu, et al. A new perspective about climate change. Scientific Journal of Earth Science, 2015, 5(1): 12~17.

[6]         Lang Xia, Fen Zhao, Kebiao Mao, et al. SPI-Based analyses of drought changes over the past 60 years in China’s major crop-growing areas. Remote Sensing, 2018, 171(10):1~15.

[7]         Kebiao Mao, Chen J M, Li Z L, et al. Global water vapor content decreases from 2003 to 2012: an analysis based on MODIS Data. Chinese Geographical Science, 2017, 27(1): 1~7.

[8]         Jingpeng Guo, Kebiao Mao*, Yinghui Zhao, Zhong Lu, and Xiaoping Lu, Impact of Climate on Food Security in Mainland China: A New Perspective Based on Characteristics of Major Agricultural Natural Disasters and Grain Loss, Sustainability 2019, 11, 869, 1-25.

[9]         杨艳颖,毛克彪,韩秀珍,杨军,郭晶鹏,1949-2016年中国旱灾规律及其对粮食产量的影响,2018,305),76-90.

[10]      赵映慧,郭晶鹏,毛克彪*,项亚楠,李怡函,韩家琪,吴馁,1949-2015年中国典型自然灾害及粮食灾损特征, 地理学报, 201772(7), 1261-1276.

 

毛克彪,博导,研究员/教授。主要从事农业大数据和农业遥感等方面的研究,发表论文 120 余篇(第一作者 70 余篇),SCI/EI 70余篇,个人专著 2 部,获得发明专利授权 10 余项,软件专利 18 项。主持和参与完成的国家级课题近 20 项,中国农业科院资划所优秀青年一级人才。以第一人获得茅以升科技奖-北京市青年科技奖 1 项、中国产学研促进奖 1 项、中国农业科学院青年科技创新奖 1 项、中国农业科学院建院 60 周年卓越奉献奖 1 项、中国农业资源与区划科技进步一等奖1项;作为参与人获得国家科技进步二等奖 2 项、神农中华科技进步奖 1 项。2016 年被授予“全国优秀科技工作者”称号, 以表彰他在农业气象灾害参数和提出新的气象变化模型理论思想等取得的一系列卓著成绩:(1)在晴空条件下,通过利用近红外波段估算大气水汽含量,克服了以往算法需要从气象站点获得水汽的困难,提出了地表温度和发射率分步反演的新劈窗算法,简化了反演过程,提高了反演精度;针对多热红外波段数据,通过建立邻近波段发射率之间的关系,克服方程不足的困难,提出了同时反演地表温度和发射率的多波段反演算法,通过利用深度学习神经网络与辐射传输方程结合解决了地表温度和发射率反演及分离的难题,大大提高了反演精度和算法适用性;(2)首次提出利用先验知识和人工智能方法直接从遥感数据大面积估算近地表空气温度反演方法,提高了空气温度反演的精度和时效性;(3)通过利用同极化不同频率微波指数克服粗糙度的影响,建立了标准极化微波指数模型,提高了土壤水分反演精度;发明了一套利用 GPS 地面反射信号估算土壤水分的仪器和方法,填补了国内地面高空估算大面积土壤水分微波仪器的空白;提出利用卡曼滤波迭代优化方法估算窄波段、宽波段发射率及大气水汽含量,提高了反演精度;(4)提出了基于深度学习的全天候的被动微波数据的地表温度反演方法,解决了有云情况下热红外无法准确反演地表温度的难题;(5)通过对全球数据分析发现近年来大气水汽呈减少趋势,发现全球北高纬植被和水汽同时增加,赤道地区植被和水汽同时减少,从而首次得出全球水汽分布对植被大时空分布方面是起主要决定性作用因素之一的结论;(6)通过对全球温度,二氧化碳,植被和水汽数据分析首次提出地球温度变化是由地球在太阳系中的轨道能级位置决定的理论;地球上生态系统(植被物种分布)大的时空分布受大气水汽时空分布影响很大,同时也是由天体运行轨道位置决定的结论;并在此基础上提出了建立以开普勒定律和万有引力定律以及广义相对论为基础的全球气候变化和生态系统理论思想。


 




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