玉米是中国三大主粮作物之一,产量占全国粮食总产量的近40%。随着全球气候变化加剧,极端高温、干旱等气象灾害频发严重威胁北方玉米主产区的稳产能力。第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)是评估未来气候变化的重要数据来源,但存在较大不确定性。如何提升气候变化预测能力,精准评估气候变化对玉米产量的影响,对制定气候变化适应性策略,保障粮食安全具有重要价值。

    中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心沈彦军研究组,基于41个CMIP6气候模式,评估了8种多模式集合方案在中国的表现,创新提出了偏差订正-模式优选-加权融合的网格尺度多模式集成方案(GBQ)。该方案显著提升了区域气候时空特征模拟的综合性能。相关成果以“Multi-model ensemble enhances the spatiotemporal comprehensive performance of regional climate in China”为题发表于Remote Sensing期刊上。博士生王妍为第一作者,张晓龙助理研究员为通讯作者。

    研究团队通过整合分析气象观测与统计年鉴数据,明确了营养生长期高温积温(HDD)与生殖生长期持续干旱日数(CDD)为华北地区夏玉米产量波动主导因子,高温积温为东北春玉米的核心限制因子。基于GBQ方案预测未来气候数据,发现2040年前华北夏玉米营养生长期HDD增速显著,生殖生长期CDD同步增加;东北春玉米HDD将快速上升。研究警示未来20年需重点关注高温与干旱的叠加风险。研究进展以“Climate extremes are critical to maize yield and will be severer in North China”为题发表在Climate Risk Management期刊上。博士生王妍为第一作者,沈彦军研究员为通讯作者。

    以上研究进展为CMIP6模式筛选提供了科学框架,为我国北方玉米产区应对气候变化、优化种植管理及灾害预警提供了关键理论支撑。以上研究得到了国家重点研发计划项目(2021YFE0100700)、中国科学院战略先导专项(XDA28020503)、国家自然科学基金项目(42230508,42471041)、河北省自然科学基金创新群体项目(D2021503001)和面上项目(D2024503012)以及第三次新疆综合科学考察计划(2022xjkk0100)的资助。

不同CMIP6多模式融合方案对比

玉米产量波动的敏感气象因子的未来变化趋势。(a)、(b)为分别为华北夏玉米营养生长期的高温积温和生殖生长阶段的持续干旱日数,(c)、(d)分别为东北春玉米营养生长阶段和生殖生长期的高温积温

全文链接:

Wang Y.,Shen Y-J.,Wang L.,Guo Y.,Cheng Y.,Zhang X. Multi-Model Ensemble Enhances the Spatiotemporal Comprehensive Performance of Regional Climate in China. Remote Sensing,2025,17, 582. https://doi.org/10.3390/rs17040582.

Wang Y; Shen, Y-J., Yu S, Zhang X., Xiao D. Climate extremes are critical to maize yield and will be severer in North China. Climate Risk Management, 2025, 48: 100710. https://doi.org/10.1016/j.crm.2025.100710.