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有效利用业余时间-你的传说从这里开始
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| 作者：美尔雅期货 农产品小组 自三峰拉尼娜在 4 月消退以来，厄尔尼诺逐渐走入人们的视野，日前 NOAA 已发出厄尔尼诺警报，至年底厄尔尼诺或将发展至中等至强程度。而当前的现实情况也预示着厄尔尼诺的到来，其中我国北方多地出现超 40℃高温，而北美洲则大面积出现 40℃高温，其中更有美国德克萨斯州最高气温达到 47.8℃。持续的高温干旱对农作物生长产生不利影响，其中美国中西部干旱使得美豆和美玉米优良率持续走低，从而市场担忧干旱将引起农作物减产，于是市场看多情绪持续高涨，截至 6 月 23 日美豆较 6 月初已上涨超 17%，美玉米较 5 月中旬的底部上涨超 26%。在此背景下，本文以厄尔尼诺为切入点，并研究其对全球农产品单产的影响。 一厄尔尼诺简介 1、厄尔尼诺定义 厄尔尼诺是指秘鲁沿岸的秘鲁寒流由冷变暖，从而使太平洋中部和东部海温异常偏暖的现象，由于该现象经常发生在圣诞节期间，故被当地人成为“El Niño”，意思是带来温暖海水的“圣婴”。全球各国气象机构均是以太平洋中东部海温作为判定厄尔尼诺的依据，其中美国国家海洋大气管理局（NOAA）以Niño 3.4区域的3个月海温均值计算海洋尼诺指数（ONI），从而判定厄尔尼诺的出现与消退。厄尔尼诺现象的起因目前在学界尚无定论，不过随着学者对厄尔尼诺现象研究的深入，人们发现厄尔尼诺的产生是海洋和大气耦合的结果，其中在海洋上表现为赤道太平洋东部和中部海温异常偏暖的现象，大气上表现为赤道太平洋上空的沃克环流减弱乃至反向，从而使得太平洋海面上方西风增强，从而对中东部海温持续增暖形成正反馈。其中沃克环流是指正常情况下西太平洋海温较高从而形成海面低层东风及上升气流，中东太平洋海温低从而形成海面高层西风及下沉气流，两者结合形成的闭合大气环流。正是由于这种海温和大气的变化，使得中东太平洋出现更多的多云和降雨、西太平洋出现更多的高温和干旱的厄尔尼诺特征。 2、当前厄尔尼诺发展情况 从NOAA最新更新的气象数据来看，5月整个赤道太平洋高于平均水平的海面温度（SST）得到增强，并且东部和中部太平洋海面温度显著高于平均水平，从而显示出微弱的厄尔尼诺现象。具体来看各项数据，所有最新的周度ONI数据都超过+0.5℃，其中Niño 3.4区域为+0.8℃，Niño 3区域为+1.1℃，Niño 1+2区域为+2.3℃，而太平洋海平面以下温度仍然是正数，从而显示赤道太平洋海温异常增温仍将持续。就5月平均值而言，赤道西太平洋上空的低层风异常为西风，而东太平洋上空的高层风异常为西风。而这显示沃克环流方向出现紊乱，从而显示正常的沃克环流遭到破坏，整体来看海洋-大气耦合系统反映了厄尔尼诺现象的出现。 而从预测厄尔尼诺发展的IRI羽流图则表明厄尔尼诺现象将在2023-24年北半球冬季持续存在，从而预期后续赤道太平洋海温将继续增加，Niño 3.4区域的数值或将继续上升。从厄尔尼诺数值预测来看，本次厄尔尼诺现象发展至较强程度（Niño 3.4≥1.5℃）的概率为56%，超过中等强度（Niño 3.4≥1.0℃）的概率为84%。从而NOAA发出厄尔尼诺预警，本年度厄尔尼诺现象是存在的，并预期在2023-24年北半球冬季将逐渐加强。 二厄尔尼诺对农产品影响路径 1、厄尔尼诺对天气影响的逻辑 厄尔尼诺对全球天气的影响通常与各地的大气热力运动相关。大气热力运动最简单的理解就是气压差所形成的“风”，放在全球尺度下便是大气环流运动，前文所提到的沃克环流正是由于东西太平洋表面存在海温差引发气压差，从而产生全球尺度的大气环流系统。而对于其他的季风、信风等也是因气压差而导致的结果，这正是我们理解厄尔尼诺对全球天气影响的关键所在。以我国为例，厄尔尼诺出现时，我国通常会出现北旱南涝现象。原因在于西太平洋海温偏低，从而使得大气对流活动减弱，拉动我国副热带高压南移，并且使我国夏季东南季风偏弱，导致夏季主雨带偏南，从而形成南方多雨北方少雨，严重时造成北旱南涝的局面。 2、厄尔尼诺对全球影响 厄尔尼诺出现的时间不同，对全球各地的影响也存在差异。在北半球夏季，厄尔尼诺的产生通常使东南亚、南亚和澳大利亚北部出现干旱；而对巴西中南部和秘鲁沿岸北部出现高温、秘鲁沿岸南部则带来降水；而对中美洲地区则出现干旱；在北半球冬季，厄尔尼诺的影响在全球范围有所扩大，除了赤道东太平洋地区，厄尔尼诺还对低纬度地区和其他环太平洋地区产生影响。其中对于赤道西太平洋则形成马蹄形干旱区，使印度尼西亚、马来西亚和澳大利亚北部发生干旱现象，另外巴西北部亚马孙河流域也将出现干旱情况；对于东亚、美国西南部、阿根廷南部和非洲东部则带来充足降水，甚至出现洪涝灾害；对于南亚、东北亚、美国西北部、加拿大西南部及巴西南部则带来高温。 三/厄尔尼诺对农作物单产的影响 人类对农作物的驯化种植已持续数千年，但依然无法完全摆脱看天吃饭的模式。天气对农产品单产及产量的形成至关重要，气温和降雨更是人们关注的重点，厄尔尼诺现象正是通过大气环流使得全球各地出现气温和降雨异常，从而影响不同的农作物单产。厄尔尼诺对全球农作物的具体影响，从厄尔尼诺自身来看，一方面在于厄尔尼诺的发展程度，通常厄尔尼诺强度越高则对全球气候造成的异常越严重；另外在于厄尔尼诺的发展时间，正如前文不同时间的厄尔尼诺现象对全球各地的影响情况亦有差异；从农作物的角度来看，由于不同农作物的种植条件及生长所需光热条件不同，不同农作物在全球种植亦有差异，本文选取不同农作物的主产地区，并与厄尔尼诺影响的地区相匹配，探究厄尔尼诺对不同农作物单产的具体影响。而通过对比发现，厄尔尼诺主要影响区域涉及亚洲、非洲、美洲及大洋洲，而这也是大豆、玉米、棕榈油、白糖、棉花和油菜籽的主要产地。从而本文主要研究厄尔尼诺对以上品种单产的影响。 1、研究时间确定 鉴于数据的可得性，本文研究的时间区间定于1980-2021年，并以NOAA给定的海洋尼诺指数（ONI）作为判定厄尔尼诺现象出现的依据，如下图所示，红色表示出现厄尔尼诺现象。从数据上来看，在这近40年的时间跨度内，厄尔尼诺现象共出现11次，其中出现超强厄尔尼诺现象（Niño 3.4≥2.0℃）共有3次，分别为1982-83年、1997-98年和2015-16年。本文各农作物数据选择联合国粮农组织（FAO）给定的历年单产数据。 2、对不同农作物的影响 （1）大豆 大豆是一年生草本植物，性喜暖不耐旱，全发育期温度要求在10-28℃，从而大豆多在温带地区种植。根据USDA6月供需报告，2022/23年度全球大豆产量共3.70亿吨，其中前四大主产国分别是巴西（42.21%）、美国（31.49%）、阿根廷（3.04%）、中国（5.49%）。由于美国和中国位于北半球，而巴西和阿根廷位于南半球，由此造成种植周期的差异，其中中国和美国大豆种植期相似，中国一般在4月和5月种植，美国略晚半个月，两国大豆收获其均在9月和10月；巴西和阿根廷大豆种植期相似，不过由于巴西大豆种植区纬度更低，播种开始时间更早，主要种植时间为10月至12月，阿根廷主要种植时间为11月和12月。大豆主产区种植时间的差异也使得不同季节的厄尔尼诺现象对全球大豆影响存在差异。 具体来看，我国大豆主产区在东北，理论上来讲厄尔尼诺现象的出现将给主产区带来高温干旱，从而对大豆单产的形成不利，以具体数据来看，在11次厄尔尼诺现象中，国内大豆减产6次，增产5次，且3次超强厄尔尼诺中单产互有增减，因此厄尔尼诺对我国大豆影响难以确定；美国大豆主产区在中部及北部地区，厄尔尼诺为其带来的主要是高温，在11次厄尔尼诺现象中，美豆单产增产6次，减产5次，从而总体上厄尔尼诺对美豆单产影响存在不确定；巴西大豆主产区在中西部及南部，厄尔尼诺的出现可能给其带来高温降水，在11次厄尔尼诺现象中，单产增产7次，减产4次，从而厄尔尼诺大概率会对巴西大豆有增产作用，不过4次减产集中在新世纪之后，原因可能是全球变暖加重了厄尔尼诺对巴西大豆产区的高温影响，从而对增产不利；阿根廷大豆主产区位于中部和北部，厄尔尼诺主要为其带来降水，在11次厄尔尼诺现象中，单产增产7次，减产4次，从而厄尔尼诺大概率会对阿根廷大豆有增产作用。 （2）玉米 玉米的种植与生长特点与大豆类似，从而玉米种植地区与发育时间与大豆也基本相同。根据USDA6月供需报告，2022/23年度全球玉米产量共11.51亿吨，其中前四大主产国分别是美国（30.31%）、中国（24.09%）、巴西（11.47%）和阿根廷（6.76%）。 具体来看厄尔尼诺的影响。我国玉米主产区为华北和东北，在11次厄尔尼诺中有7次增产、4次减产，从而厄尔尼诺对我国玉米大概率存在利好；美国玉米产区基本也在玉米带上，在11次厄尔尼诺中也是有7次增产、4次减产，从而厄尔尼诺对美国玉米大概率存在利好；巴西玉米种植分为一茬玉米和二茬玉米，其中一茬玉米占近30%，主要在南部种植；二茬玉米占超70%，主要在中西部种植，在11次厄尔尼诺中有8次增产、3次减产，从而厄尔尼诺对巴西大豆基本利好；阿根廷玉米主产区也在中部和北部，11次厄尔尼诺中有9次增产，2次减产，从而厄尔尼诺对阿根廷玉米基本利好。 （3）棕榈油 棕榈油由油棕树上的棕榈果压榨而成，油棕树是一种四季开花结果及长年都有收成的热带乔木，通常2~3年开始结果，8~15年进入旺产期，商业价值最长可达25年。根据USDA年度油籽报告，2022年全球棕榈油产量7774万吨，其中主产国印尼和马来产量分别为4600万吨（59.17%）和1860万吨（23.93%）。印尼和马来棕榈油生产具有明显的季节性特征，其中5月至9月通常为印尼棕榈油的增产季，7月至12月通常为马来棕榈油的增产季。不过印尼和马来均位于东南亚，此处正是赤道西太平洋环流所控制之处，当出现厄尔尼诺现象时，偏低的海温使得气压下沉，从而给当地带来高温干旱。 具体来看厄尔尼诺的影响。印尼棕榈油主产区在苏门答腊岛和加里曼丹岛，马来棕榈油主产区在沙巴省和沙捞越省，马来半岛总体也较多，在11次厄尔尼诺中，印尼和马来均有6次减产，5次增产，不过整体减产幅度均较大而增产幅度均较小，从而总体来看厄尔尼诺对棕榈油减产或平产概率更大。不过考虑到厄尔尼诺带来的干旱对棕榈油产量具有8-10个月的滞后性，此时以年度单产数据核算存在难度，从而厄尔尼诺对棕榈油的影响仍以理论为主。 （4）油菜籽 油菜籽是一年生草本植物，性喜冷凉或温暖，需长日照。根据USDA年度油籽报告，2022年全球油菜籽产量8813万吨，其中主产国主产国包括欧盟（24.08%）、加拿大（23.28%）、中国（17.66%）和澳大利亚（5.62%）。因厄尔尼诺对欧洲影响较小，本文暂不分析。加拿大和中国同属北半球，不过加拿大一般种植春油菜即在5、6月种植，8-10月收获，我国一般种植冬油菜（90%）即在10-12月种植，次年4、5月收获；澳大利亚油菜籽种植时间与加拿大相似，即5、6月种植，不过因其在南半球，故油菜籽发育期与我国类似，需要在10、11月方能收获。 具体来看厄尔尼诺的影响。我国冬油菜种植区域基本处于长江流域，厄尔尼诺的出现将能带来充足降水，从而利于单产的提升，在11次厄尔尼诺中，我国油菜籽增产8次，减产3次，现实结果与理论一致；加拿大油菜籽主产区位于南部及西南部，厄尔尼诺将会带来高温，在11次厄尔尼诺中，有7次增产，4次减产，从而厄尔尼诺对加拿大油菜籽大概率增产；澳大利亚油菜籽主产区在西南部和东南部，厄尔尼诺通常会带来高温干旱，从而对油菜籽增产不利。在11次厄尔尼诺中，澳大利亚油菜籽仅3次增产，共8次减产，从而现实情况与理论分析相符。 （5）棉花 棉花是一年生草本植物，对光照和水分要求较高。根据USDA6月供需报告，2022/23年度全球棉花产量共1.1672亿包，其中前五大主产国分别是中国（23.13%）、印度（21.85%）、美国（14.14%）、巴西（11.35%）和澳大利亚（4.97%）。其中中国、印度和美国均属北半球，虽然种植纬度有所差异，不过均属于春夏种秋冬收；巴西和澳大利亚种植纬度相近，不过澳大利亚基本在10-12月种植，3-6月收获，但巴西种植稍晚在12月至次年3月种植，6-8月收获。 具体来看厄尔尼诺的影响。我国棉花沉主产区在新疆，厄尔尼诺对其影响较小，在11次厄尔尼诺中，有7次增产4次减产，从而厄尔尼诺对我国棉花大概率能够增产；印度棉花主产区位于中部和西部，厄尔尼诺通常会带来高温干旱而不利于棉花生长，在11次厄尔尼诺中，也有7次增产4次减产，从而现实与理论存在差异；美国棉花主产区位于南部，厄尔尼诺通常会带来丰富的降水，从而利于增产，在11次厄尔尼诺中，有6次增产5次减产，从而显示厄尔尼诺对美国棉花影响存在不确定性，也使得理论增产存在疑虑；巴西棉花主产区位于中西部的马托格罗索州，理论上厄尔尼诺将带来高温降雨，从而利于棉花增产，在11次厄尔尼诺中，有6次增产5次减产，也使得厄尔尼诺对巴西棉花影响存疑；澳大利亚棉花主产区位于东部，厄尔尼诺通常会带来干旱，从而对生长不利，在11次厄尔尼诺中，有7次减产4次增产，从而显示厄尔尼诺大概率对澳大利亚存在减产。 （6）白糖 白糖是由甘蔗或甜菜通过压榨制成的产品，全球来看甘蔗制糖约占80%，甜菜制糖约占20%。根据USDA6月供需报告，2022/23年度全球原糖产量共1.88亿吨，其中前四大主产国分别是巴西（22.36%）、印度（19.16%）、泰国（5.96%）、中国（5.32%），且主产国均以甘蔗制糖为主。而甘蔗属于多年生草本植物，喜温喜光，需要高积温，从而集中种植在热带、亚热带地区。巴西甘蔗种植分布在东北部和中南部，其中东北部在8、9月种植，中南部在2、3月种植；印度甘蔗种植主要分布在中部和北部，其种植时间分为春种和秋种，其中春种在1-3月种植，秋种在8、9月种植；泰国甘蔗一般在11月至次年3月种植；国内甘蔗主产区在广西、广东和海南，春播时间在1-3月，秋播时间在8、9月。 具体来看厄尔尼诺的影响。在11次厄尔尼诺中，巴西甘蔗单产增加9次减少2次，从而厄尔尼诺对巴西甘蔗存在利好；印度、泰国和中国甘蔗均增产6次减产5次，从而厄尔尼诺对印度、泰国和中国甘蔗影响不明显。 四/总结 本文简要介绍厄尔尼诺现象及其对全球气候的影响，并结合大豆、玉米、棕榈油等农产品的历史单产数据进行厄尔尼诺对农产品影响分析。总体来看，厄尔尼诺对全球农产品的影响大多与理论相一致，不过由于厄尔尼诺对不同地区农产品影响具有差异性，针对单一农产品，并不能给出厄尔尼诺对其具体的增产或减产影响。不过还应看到的是，本文显示的厄尔尼诺对农产品单产影响分析只是简单的总量分析，其中对棉花的影响多有出现现实与理论不相符的情况，因此要探究具体品种的厄尔尼诺影响，还应进行更加细化的数据分析。另外，当前厄尔尼诺现象正在持续发展，其部分影响在我国已开始显现，其中包括当前北方地区出现持续高温，部分地区高温更打破历史极值，而南方地区则进入梅雨季节，从而厄尔尼诺对我国特有的“北旱南涝”影响得到初步显现。后期仍需继续关注厄尔尼诺的发展进程，并对其可能引起的自然灾害等后果提前做好防范。 |