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二零一四年八月四日

中大學者首揭暖化問題及空氣污染結合將加劇全球糧食危機
研究結果刊登於《自然-氣候變化》期刊



香港中文大學(中大)地球系統科學課程助理教授戴沛權教授採用先進的計算機模型,預測在未來數十年裡,氣候變化加上和空氣污染惡化問題將可能導致全球農作物生產量大減,令營養不足的人口比例上升,嚴重威脅全球糧食安全和公眾健康。戴教授同時發現,若加緊管制空氣污染,配合種植更耐熱農作物品種,或可扭轉局面。這是全球首個探討氣候變化及空氣污染的相互作用對農作物影響的科學研究,對世界各地的農業及空氣污染政策制定有莫大幫助。研究結果最近發表在《自然-氣候變化》期刊,是在氣候和環境科學領域首屈一指的國際期刊。 

據聯合國糧食和農業組織預計,全球糧食需求從現在到2050年將增長至少五成,但糧食生產卻大大受到氣候變化和空氣污染等環境因素限制。極端高溫和地面臭氧等空氣污染物會嚴重破壞農作物。戴沛權教授表示:「氣候變化和空氣污染對糧食生產的影響是全球性的,不僅會加劇發展中國家的營養不良問題,也會導致食品價格出現較大波動,將影響所有發達地區。香港的食品以進口為主,當然也會受影響。」 

全球糧食挑戰和對策 

面對全球糧食危機,氣候變化調適是其中一個重要對策,即是在暖化問題較嚴重的地區種植更耐熱的農作物品種。但當氣候變化不是唯一影響農作物生長的因素時,氣候變化調適的成效或會受限制。例如某些農作物對空氣污染物較為敏感,那應採取哪些措施來確保穩定的糧食供應? 

戴教授於研究中採用的計算機模型,可模擬未來一系列的環境變化及人類活動,從而預測將來的氣候和空氣質素,並精確地把地球系統中物理和化學成分之間複雜的相互作用也計算在內。在考慮了所有可能的情況,戴教授以此推算出從現在至2050年,全球平均農作物生長季節的溫度會上升攝氏1-2度,在農業發達地區如中國、印度、美國及歐洲等更會上升2-3。研究更利用過往的全球數據,分析臭氧、溫度、農作物產量和營養不良之間的關係,由此預測氣溫上升將減少全球糧食產量超過10%,增加營養不足率超過30。戴教授進一步研究地面臭氧污染的影響,發現假如污染不加以控制,可能會進一步加劇氣溫上升帶來的壞影響。相反,如採取積極的臭氧控制措施(如管制化石燃料燃燒排放出來的碳氫化合物和氮氧化物),則可將營養不足率的升幅減少一半,部分抵銷了氣候變化的影響。 

戴教授表示:「在個別地區裡,某些農作物只單單對臭氧污染(如小麥)或者極端氣溫(如玉米)其中一個因素特別敏感,這表示我們可以衡量在不同的區域裡,氣候變化調適與臭氧控制對策兩者對比之下的相對利益。我們發現在空氣污染特別嚴峻的區域,如中國,幾乎所有的農作物都主要對臭氧更為敏感,因此控制污染,可能會比種植耐熱農作物品種,更有效地保障農業。這些發現對於農業和空氣污染的政策制定尤其重要,亦可促使農民、農業政策規劃者和空氣質素管理者更緊密合作,共同為地區經濟和公共健康帶來最大利益。」 

科學家的願望和未來發展方向 

戴教授在麻省理工學院擔任裘槎博士後研究員時開始領導這項研究,加入中大理學院的地球系統科學課程(ESSC)後繼續有關工作,同時擔任中大環境、能源及可持續發展研究所(IEES)的研究員。戴教授連同ESSC和IEES的成員,正積極建立一個強大的跨學科團隊,以解決全球環境變化帶來的急切問題。他希望團隊可以更準確預測氣候變化在全球和區域的影響,並制定最佳的政策和技術策略來保障我們正面對各種環境威脅的城市,讓中大發展成為亞洲區內氣候及環境研究的重鎮。戴教授在香港土生土長,見證了這個充滿變化的地方所經歷的巨大環境變遷。他將繼續致力研究氣候、大氣化學和生態系統之間的相互和反饋作用,為各樣關乎人類和生物圈健康的重大問題找出答案。 

中大地球系統科學課程 

中大理學院的地球系統科學課程是一個高度跨學科的本科課程,學生研究地球作為一個綜合複雜的系統是如何運作,探討地球各組件中的運行過程。課程為學生提供知識基礎以理解和解決當代重要的環境問題,如氣候變化、污染和可持續能源等,亦讓學生學習到最新的定量技術來觀察、監測、分析和模擬地球系統。課程將涵蓋物理、化學、生物、數學和統計等學科。相關的研究生課程(博士及哲學碩士)由理學院地球與大氣科學學部開辦。 

戴沛權教授簡歷 

戴教授現任中大理學院地球系統科學課程助理教授,主要研究氣候、大氣化學與生物圈之間複雜的互動關係,當中又以空氣污染、氣候變化、農業及公眾健康等直接影響人類社會的課題為重點。 

戴教授畢業於美國麻省理工學院,其後在哈佛大學研究氣候轉變對懸浮粒子及空氣質素的影響,並取得該校環境科學及工程學哲學博士學位,加入中大前,為麻省理工裘槎基金會博士後研究員。他是土生土長的香港人,喜歡昆蟲,期望日後成為業餘昆蟲學家,也樂意向普羅市民傳揚科學知識,尤其是保育、信仰與科學等議題。

地球系統科學課程助理教授戴沛權教授
地球系統科學課程助理教授戴沛權教授

氣候變化及空氣污染的相互作用對農作物的影響
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