气候模型能告诉樱桃种植户什么?

密歇根州樱桃种植户解读气候模型,发现不确定性占主导地位


关于支持科学新闻报道

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道: 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。


密歇根州兰辛市 - 在密歇根州西北部冰川侵蚀的山坡上,美国一半的酸樱桃在那里生长,看起来像半爆米花的芽将在任何一天爆发成绚丽的白色花朵。

但在环绕密歇根湖的六个县地区,气候变化已经全面展开。

密歇根州立大学地理学家、州气候学家杰弗里·安德烈森说,该州平均气温比 30 年前高出两华氏度,而且总体上更潮湿。大湖区的冰层减少,导致更多的蒸发和更多的湖泊效应降雪在樱桃产区。更北的地方,苏必利尔湖自 1979 年以来已经变暖了五华氏度。

对种植户来说更重要的是,樱桃花现在比三十年前提前七到十天出现,这使得它们容易受到潜在的破坏性春季霜冻的影响。

这就是为什么在 2003 年,一群密歇根州立大学的研究人员决定研究气候变化将对该州的农业和旅游业产生什么影响,包括每年价值 4400 万美元的酸樱桃产业。

他们成立了 Pileus 项目,这是一个由农业专家、经济学家、气候科学家和其他人士组成的团体,主要由环境保护署资助,负责向樱桃种植户和其他利益相关者提供有用的气候数据,以帮助他们做出更好的决策。

该小组选择了这个名字—— Pileus 云在积雨云上方形成帽状云——以反映其总体性的、跨学科的性质。

他们的工作为了解研究人员和政策制定者一致认为的气候科学的紧迫任务的承诺和陷阱提供了见解:将全球问题转化为后院后果。

Pileus 项目联合主任朱莉·温克勒说:“气候变化的影响将在很大程度上发生在地方和区域范围内。但用于进行气候预测的全球模型非常粗糙——它们对每个边可能长达数百英里的矩形区域进行预测——以至于它们没有考虑到当地现象。

它们的分辨率让人想起雅达利,而现在需要的是更像 PlayStation 3。气候科学家现在正在努力“缩小”模型,以便对特定区域进行预测。

普林斯顿大学地球物理流体动力学实验室的研究员罗纳德·斯托弗说:“它允许需要更精细尺度模拟的人使用信息。如果你在堪萨斯州种植冬小麦,我的全球模型就不是很吸引人。”

行星预测对樱桃种植户也没有什么帮助,因此 Pileus 项目的工作是拼图的重要组成部分。共同指导该项目的安德烈森说:“这对我们关心的很多事情至关重要。种植户不太关心全球平均水平。更重要的是知道我的农场或我附近发生了什么。”

种植作物本质上是一项冒险的事业,但对于樱桃种植户来说,风险远高于玉米或小麦种植户,参与该项目的农业经济学家罗伊·布莱克说。当你种植小麦时,你是在进行为期一年的赌博。但是,一棵樱桃树通常有 20 到 30 年的生产周期,而且可能需要十年才能结果,因此是否种植新的果园是一个关键的决定,可能会影响你一生中很大一部分的盈亏底线。

布莱克说:“无论你做出什么决定,你都将与它共处一段时间。犯错的代价有点高。”

加上全球变暖和近几十年樱桃种植业盈利能力普遍下降,这个决定变得更加困难。布莱克说,密歇根州西北部的平均樱桃树比至少自二战以来都要老,因此对于许多种植户来说,必须尽快做出决定。

他说:“这是一个经历了气候变化的行业,因此这不是一个说服他们某些事情不同的问题。从他们的角度来看,这在很长一段时间内都不是一个非常有利可图的行业。因此,更大的问题是,这个行业是否到了我们应该再投资的地步?”

Pileus 研究人员希望为农民提供一个简单的答案,但他们反而遇到了气候变化的基本事实之一:在未来,不确定性占主导地位。

该小组使用了两种不同的方法来缩小少数全球模型,以应用于密歇根州和大湖区周围的特定地点,并设计了平均樱桃园的生命周期模型。他们将这些与历史数据相结合,表明过去的气候如何影响盈利能力。

结果不是预测或预报——地球太复杂了,无法做到这一点,而且未来的温室气体排放也太不确定了。出现的不是一张说明未来气候的简单图表,而是在本世纪剩余时间内可能出现的各种情景。

或者,正如布莱克所描述的那样,“6,412,000 条弯弯曲曲的线。”

他说:“Pileus 项目的部分内容是,这些弯弯曲曲的线在什么时候变得足够不弯曲,以至于你可以确信那里有一个故事?”

该小组的环保署资助已经到期,但他们正在使用其他资金来尝试确定每种未来情景的可能性,实际上,大湖区周围的 15 个气象站中的每个气象站都有大约 60 种情景。

但就目前而言,尚不清楚那里是否有一个故事,正如布莱克所说。

缩小的模型表明,该地区的气温将升高一到三摄氏度,但它们对降水的预测不太明确,一些模拟显示降水减少,而另一些模拟显示降水增加。目前尚不清楚极端天气事件是否会变得更加频繁和严重,尽管前者似乎更有可能。春季霜冻是对樱桃的最大威胁,模拟表明“霜冻的影响将会稍微恶化,但不会非常严重,”布莱克说。

普林斯顿大学的斯托弗认为,这种缺乏明确性是可以预料的。他说:“概率的转变可能就是我们能做到的最好程度。即使你拥有上帝的模型——那个给你正确答案的模型——你也可以运行它十次并得到十个不同的答案。”

他说,由于提供明确的预测是不可能的,气候科学家必须像 Pileus 团队那样与利益相关者密切合作,并以清晰的方式谈论不确定性。

他说:“这是一个关于如何向非专业人士传达你所知道的和不知道的信息的积极研究领域。这并不容易。人们习惯于应对天气的不确定性,我们需要训练他们应对气候的不确定性。”

虽然春季霜冻是否会在樱桃产区变得更加普遍还远不确定,但即使是暗示它们可能会更频繁地发生,也让像詹姆斯·纽金特这样的种植户感到担忧,他曾作为密歇根州立大学的园艺学家参与该项目。

2002 年,在四月份异常温暖的天气引诱樱桃芽开放后,艾伯塔快船横扫密歇根湖,导致气温降至零下 20 华氏度,并杀死了超过 99% 的作物。

纽金特说:“我们没法做樱桃派了。”

“如果这种情况变得更加常规,那将对经济产生巨大的影响。从种植户的角度来看,你的收入为零。但你不能就此离开果树。即使我们一分钱都没赚到,我们仍然要花很多钱。”

布莱克说,2002 年的死亡“可能与气候变化无关”,“但尽管如此,种植户还是非常焦虑”。如果 Pileus 团队能够肯定地说,霜冻的未来即将到来,种植户可能会投资于风机或其他防霜冻措施,或者种植更耐寒的樱桃品种。他们可能会改种其他作物,或者完全退出农业。

布莱克说,目前,“这仍有待微调”。

安德烈森说,尽管如此,毫无疑问,这是进行预测的最佳科学方法。 “预测范围很广——几乎令人不安地广阔。但我们必须这样做。”

随着气候模型从抽象的全球尺度带到社区层面,很明显,真正的人们的生计岌岌可危,因此诚实非常重要,布莱克说。

他说,无法做出明确的预测令人沮丧,但这比对过度简化的模型抱有太大的信心要好。
 
他说:“你真的必须具备本地化的能力。但我们也必须做得足够好,才能使其具有可信度。”

他说,该小组对如此令人不安的复杂性的描绘对科学来说是一件好事。

“因为当我们把它全部摆在你面前时——伙计,这个故事不太清楚。”

这篇文章最初刊登在The Daily Climate气候变化新闻来源由非营利媒体公司 Environmental Health Sciences 出版。

© . All rights reserved.