全球气候持续变暖将给全球粮食系统带来日益增长的风险已是不争的事实。减排和适应措施是现下比较推崇的缓减气候变化风险的两大手段。袁嘉灿教授通过跨学科的合作，研究了考虑全球各地农民实际采用的适应性措施，预估了未来不同温室气体排放路径下全球气候变暖将给全球粮食产量带来的影响。研究发现，即便农民尝试采取适应措施，全球粮食系统仍然面临全球气候变暖带来的日益增长的风险。与此前一些研究认为气候变暖可能提升全球粮食产量不同，研究人员估计，全球平均地表温度每升高1°C，全球可生产的6种主要粮食作物将减产千卡每年，这相当于当前全球每人每日粮食摄入量的4.4%。如果全球变暖3°C，相当于全球每人每日都不得不放弃早餐。在当今世界，超过8亿人经常因食物获取不足而一天甚至更长时间无法进食，因此如果全球变暖3°C，将带来的食物短缺代价是非常巨大的。
适应措施的局限性：研究利用了来自55个国家超过12,000个地区的观测数据，分析了为人类提供三分之二粮食的农作物（小麦、玉米、水稻、大豆、高粱和木薯）随气候变化的适应成本和产量变化。此前的研究通常未考虑不同地区实际的气候变化适应措施采用状况，要么假设适应措施“完美”，要么假设完全没有适应措施。本研究首次系统地衡量了农民实际如何采用适应措施。例如，在许多地区，农民会改种不同品种、调整种植和收获时间或改变肥料用量。研究团队估计，如果温室气体排放继续上升，到2100年这些适应措施仅仅可以抵消大约三分之一由气候变暖引发的产量损失，而其余的由气候变化带来的产量损失仍然巨大。换句话说，即使考虑适应措施，任何程度的气候变暖都会导致全球农业产量损失。其中最严重的损失发生在两种极端的农业经济下：拥有全球最佳种植条件的现代化粮仓地区，以及严重依赖小规模种植木薯的自给农业社区。从主粮的粮食生产能力来看，到2100年，粮仓地区的作物减产平均可达41%，而产量最低的地区则减产约为28%。模型预测，全球水稻产量在更热的地球上有50%的概率可能会上升，这主要是因为水稻生长受益于更温暖的夜间气温。但到本世纪末，其他主要农作物产量下降的可能性则高达70%至90%。
更高的排放带来更大的损失：当前地球温度已比工业革命前水平高约1.5°C，许多地区的农田正经历更长的干旱期、异常热浪以及不可预测的极端天气，导致即使增加了肥料和灌溉，作物产量仍然下降。研究对未来不同变暖和适应情景下的作物产量进行了模拟。到2100年，如果碳排放快速降至净零，全球作物产量预计将下降11%；如果碳排放继续无节制上升，则下降幅度为24%。在较短的时期内，到2050年，无论未来数十年排放水平如何变化，气候变化都将导致全球作物产量下降约8%。这是因为二氧化碳排放将在大气中存留数百年，所以会不断造成损害。
我系袁嘉灿教授是该篇论文的合作者，为该研究发展了气候变化预估框架用来提供多情景、高时空异质性的物理气候变化预估，在从事该研究的过程中获得了国家“万人计划”青年拔尖人才、国家重点研发计划和国家自然科学基金的支持。该研究是由气候影响实验室（Climate Impact Lab）资助，由斯坦福大学Solomon Hsiang和伊利诺伊大学Andrew Hultgren联合十几位学者合作开展的，除我系袁嘉灿教授外，合作者还包括：加州大学伯克利分校Tamma Carleton，Rhodium集团Trevor Houser、Steven B. Malevich、Michael Delgado、Kelly E. McCusker，贝莱德公司Diana R. Gergel，芝加哥大学Michael Greenstone、Amir Jina、Ashwin Rode，罗格斯大学Robert E. Kopp、明尼苏达大学明尼阿波利斯分校Terin Mayer、旧金山联邦储备银行Ishan Nath、特拉华大学纽瓦克分校James Rising。
在高温室气体排放情景下，考虑气候适应措施和收入增长条件下，气候变暖导致的到本世纪末不同种类农作物产量变化预估。
论文信息：Hultgren, A., Tamma Carleton, Michael Delgado, Diana R. Gergel, Michael Greenstone, Trevor Houser, Solomon Hsiang, Amir Jina, Robert E. Kopp, Steven B. Malevich, Kelly E. McCusker, Terin Mayer, Ishan Nath, James Rising, Ashwin Rode & Jiacan Yuan, 2025: Impacts of climate change on global agriculture accounting for adaptation. Nature, 642, 644–652, https://doi.org/10.1038/s41586-025-09085-w.
