氣候模型能告訴櫻桃種植戶什麼?

密歇根州櫻桃種植戶解讀氣候模型,發現不確定性占主導地位


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密歇根州蘭辛市 - 在密歇根州西北部冰川侵蝕的山坡上,美國一半的酸櫻桃在那裡生長,看起來像半爆米花的芽將在任何一天爆發成絢麗的白色花朵。

但在環繞密歇根湖的六個縣地區,氣候變化已經全面展開。

密歇根州立大學地理學家、州氣候學家傑弗裡·安德烈森說,該州平均氣溫比 30 年前高出兩華氏度,而且總體上更潮溼。大湖區的冰層減少,導致更多的蒸發和更多的湖泊效應降雪在櫻桃產區。更北的地方,蘇必利爾湖自 1979 年以來已經變暖了五華氏度。

對種植戶來說更重要的是,櫻桃花現在比三十年前提前七到十天出現,這使得它們容易受到潛在的破壞性春季霜凍的影響。

這就是為什麼在 2003 年,一群密歇根州立大學的研究人員決定研究氣候變化將對該州的農業和旅遊業產生什麼影響,包括每年價值 4400 萬美元的酸櫻桃產業。

他們成立了 Pileus 專案,這是一個由農業專家、經濟學家、氣候科學家和其他人士組成的團體,主要由環境保護署資助,負責向櫻桃種植戶和其他利益相關者提供有用的氣候資料,以幫助他們做出更好的決策。

該小組選擇了這個名字—— Pileus 雲在積雨雲上方形成帽狀雲——以反映其總體性的、跨學科的性質。

他們的工作為了解研究人員和政策制定者一致認為的氣候科學的緊迫任務的承諾和陷阱提供了見解:將全球問題轉化為後院後果。

Pileus 專案聯合主任朱莉·溫克勒說:“氣候變化的影響將在很大程度上發生在地方和區域範圍內。但用於進行氣候預測的全球模型非常粗糙——它們對每個邊可能長達數百英里的矩形區域進行預測——以至於它們沒有考慮到當地現象。

它們的解析度讓人想起雅達利,而現在需要的是更像 PlayStation 3。氣候科學家現在正在努力“縮小”模型,以便對特定區域進行預測。

普林斯頓大學地球物理流體動力學實驗室的研究員羅納德·斯托弗說:“它允許需要更精細尺度模擬的人使用資訊。如果你在堪薩斯州種植冬小麥,我的全球模型就不是很吸引人。”

行星預測對櫻桃種植戶也沒有什麼幫助,因此 Pileus 專案的工作是拼圖的重要組成部分。共同指導該專案的安德烈森說:“這對我們關心的很多事情至關重要。種植戶不太關心全球平均水平。更重要的是知道我的農場或我附近發生了什麼。”

種植作物本質上是一項冒險的事業,但對於櫻桃種植戶來說,風險遠高於玉米或小麥種植戶,參與該專案的農業經濟學家羅伊·布萊克說。當你種植小麥時,你是在進行為期一年的賭博。但是,一棵櫻桃樹通常有 20 到 30 年的生產週期,而且可能需要十年才能結果,因此是否種植新的果園是一個關鍵的決定,可能會影響你一生中很大一部分的盈虧底線。

布萊克說:“無論你做出什麼決定,你都將與它共處一段時間。犯錯的代價有點高。”

加上全球變暖和近幾十年櫻桃種植業盈利能力普遍下降,這個決定變得更加困難。布萊克說,密歇根州西北部的平均櫻桃樹比至少自二戰以來都要老,因此對於許多種植戶來說,必須儘快做出決定。

他說:“這是一個經歷了氣候變化的行業,因此這不是一個說服他們某些事情不同的問題。從他們的角度來看,這在很長一段時間內都不是一個非常有利可圖的行業。因此,更大的問題是,這個行業是否到了我們應該再投資的地步?”

Pileus 研究人員希望為農民提供一個簡單的答案,但他們反而遇到了氣候變化的基本事實之一:在未來,不確定性占主導地位。

該小組使用了兩種不同的方法來縮小少數全球模型,以應用於密歇根州和大湖區周圍的特定地點,並設計了平均櫻桃園的生命週期模型。他們將這些與歷史資料相結合,表明過去的氣候如何影響盈利能力。

結果不是預測或預報——地球太複雜了,無法做到這一點,而且未來的溫室氣體排放也太不確定了。出現的不是一張說明未來氣候的簡單圖表,而是在本世紀剩餘時間內可能出現的各種情景。

或者,正如布萊克所描述的那樣,“6,412,000 條彎彎曲曲的線。”

他說:“Pileus 專案的部分內容是,這些彎彎曲曲的線在什麼時候變得足夠不彎曲,以至於你可以確信那裡有一個故事?”

該小組的環保署資助已經到期,但他們正在使用其他資金來嘗試確定每種未來情景的可能性,實際上,大湖區周圍的 15 個氣象站中的每個氣象站都有大約 60 種情景。

但就目前而言,尚不清楚那裡是否有一個故事,正如布萊克所說。

縮小的模型表明,該地區的氣溫將升高一到三攝氏度,但它們對降水的預測不太明確,一些模擬顯示降水減少,而另一些模擬顯示降水增加。目前尚不清楚極端天氣事件是否會變得更加頻繁和嚴重,儘管前者似乎更有可能。春季霜凍是對櫻桃的最大威脅,模擬表明“霜凍的影響將會稍微惡化,但不會非常嚴重,”布萊克說。

普林斯頓大學的斯托弗認為,這種缺乏明確性是可以預料的。他說:“機率的轉變可能就是我們能做到的最好程度。即使你擁有上帝的模型——那個給你正確答案的模型——你也可以執行它十次並得到十個不同的答案。”

他說,由於提供明確的預測是不可能的,氣候科學家必須像 Pileus 團隊那樣與利益相關者密切合作,並以清晰的方式談論不確定性。

他說:“這是一個關於如何向非專業人士傳達你所知道的和不知道的資訊的積極研究領域。這並不容易。人們習慣於應對天氣的不確定性,我們需要訓練他們應對氣候的不確定性。”

雖然春季霜凍是否會在櫻桃產區變得更加普遍還遠不確定,但即使是暗示它們可能會更頻繁地發生,也讓像詹姆斯·紐金特這樣的種植戶感到擔憂,他曾作為密歇根州立大學的園藝學家參與該專案。

2002 年,在四月份異常溫暖的天氣引誘櫻桃芽開放後,艾伯塔快船橫掃密歇根湖,導致氣溫降至零下 20 華氏度,並殺死了超過 99% 的作物。

紐金特說:“我們沒法做櫻桃派了。”

“如果這種情況變得更加常規,那將對經濟產生巨大的影響。從種植戶的角度來看,你的收入為零。但你不能就此離開果樹。即使我們一分錢都沒賺到,我們仍然要花很多錢。”

布萊克說,2002 年的死亡“可能與氣候變化無關”,“但儘管如此,種植戶還是非常焦慮”。如果 Pileus 團隊能夠肯定地說,霜凍的未來即將到來,種植戶可能會投資於風機或其他防霜凍措施,或者種植更耐寒的櫻桃品種。他們可能會改種其他作物,或者完全退出農業。

布萊克說,目前,“這仍有待微調”。

安德烈森說,儘管如此,毫無疑問,這是進行預測的最佳科學方法。 “預測範圍很廣——幾乎令人不安地廣闊。但我們必須這樣做。”

隨著氣候模型從抽象的全球尺度帶到社群層面,很明顯,真正的人們的生計岌岌可危,因此誠實非常重要,布萊克說。

他說,無法做出明確的預測令人沮喪,但這比對過度簡化的模型抱有太大的信心要好。
 
他說:“你真的必須具備本地化的能力。但我們也必須做得足夠好,才能使其具有可信度。”

他說,該小組對如此令人不安的複雜性的描繪對科學來說是一件好事。

“因為當我們把它全部擺在你面前時——夥計,這個故事不太清楚。”

這篇文章最初刊登在The Daily Climate氣候變化新聞來源由非營利媒體公司 Environmental Health Sciences 出版。

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