盡管農業(yè)對加納經濟的貢獻前景樂觀,但歷史上由于易受洪水、風暴、暴雨、干旱和海嘯(水文氣象災害)以及叢林火災等極端氣候的影響,該部門的增長率似乎正在下降。這些因素的影響以及中小農戶的脆弱性使政府和利益相關者感到沮喪。該部門的特點是人均產出增長率低、生產率低、文盲普遍、機構靜態(tài)欠發(fā)達、市場限制和不進步的政策立場或政策不一致。在作物生長的關鍵階段,氣候的合理變化對產量有重要影響。雖然投入成本、使用的工具類型、灌溉水的可用性、降雨和商品價格等因素也會導致產量變化,但預計導致自然災害的嚴重氣候變化已危及該國農業(yè)生產的增長。這些后果通常是由于物質資本和基礎設施的損失而產生的,并可能導致農民生活成本增加。此外,認識到極端情況發(fā)生率不斷上升,甚至認識到這是真實的,并與氣候變化有關,這主要是通過改變消費模式和影響保險制度,從而潛在影響加納的經濟。人們普遍認為,這些感知變化的聚集效應是儲蓄的增加和消費的減少,導致經濟中需求結構的不同組成,并影響區(qū)域競爭力。為了有助于全面了解本研究,制定了8個具體目標,以幫助實現總體目標:評估極端氣候對農業(yè)生產的影響以及加納氣候適應和緩解戰(zhàn)略的作用。本研究的第一個目標是進行嚴格的統(tǒng)計分析以揭示極端氣候的變化趨勢。第二個目標是通過詳盡的統(tǒng)計分析,檢測災難性氣候的風險。第三個具體目標是分析極端氣候與農業(yè)生產的關系。第四個目標是探討氣候適應戰(zhàn)略在極端氣候與農業(yè)生產之間的調節(jié)效應。第五個目標是分析氣候適應戰(zhàn)略與農業(yè)生產之間的直接關系。第六個具體目標是確定氣候適應與氣候緩解戰(zhàn)略之間的直接關系。第七個目標是評價氣候緩解戰(zhàn)略對農業(yè)生產的直接關系。第八個目標是探討氣候緩解戰(zhàn)略在極端氣候與農業(yè)生產之間的調節(jié)效應。這些目標的實現是通過從加納氣象局(氣候數據)和糧食及農業(yè)組織(農業(yè)生產指數)獲得的數據實現的。本研究認為降雨和溫度是天氣的主要決定因素,也構成了獨立變量。本研究的其余建構包括:氣候適應戰(zhàn)略(適應氣候的農業(yè)系統(tǒng)、適應氣候的基礎設施性和氣候適應性教育),以及氣候緩解戰(zhàn)略(減排:二氧化碳、甲烷和一氧化二氮,能源的可替代來源,農場盈利能力和遺傳改良)作為調節(jié)變量;農業(yè)生產(谷物、牲畜、可可、食品和作物)作為因變量。本研究采用從1961年到2018年的農業(yè)生產指數,從1960年1月到2018年7月的天氣指數。第一個任務是使用增強的Dickey-Fuller(ADF)測試天氣變量的平穩(wěn)性和使用Mann-Kendall季節(jié)性測試以識別重要趨勢。此外,曼恩-肯德爾(Mann-Kendall)試驗用于計算年月降水異常,以消除季節(jié)效應,而不是小波分析。下一步是在廣義極值分布下,利用區(qū)塊極值法建立極端天氣條件下的天氣指標模型。兩種方法的應用是:要么是擬合該數據的極小值的廣義極值分布,要么是求反的數據,擬合極大值的廣義極值分布。采用后一種方法是因為極值工具箱不包括直接估計極小值的廣義極值分布的程序。區(qū)塊極大值法是極值理論的一種參數化方法,作為風險度量,用于估計風險價值和收益水平。此外,還采用PLS-SEM模型進行氣候適應和緩解戰(zhàn)略對農業(yè)生產的路徑分析和調節(jié)效應分析測試。因此,在通過所采用的方法實現了研究的既定目標之后,研究的理由在于,尋求拓展極端氣候對農業(yè)生產的文獻,并擴大在當前研究領域的應用范圍。換言之,通過氣候適應和緩解戰(zhàn)略,這種考慮理由是基于背景、理論和方法三個焦點維度。在背景維上,選擇加納是因為它正日益面臨生態(tài)挑戰(zhàn),這引起了政府和農業(yè)利益相關者的關注。加納適應氣候變化的長期目標是通過改進可持續(xù)發(fā)展提高氣候彈性和減少脆弱性,而緩解目標是到2030年無條件減少溫室氣體排放15%,平均二氧化碳排放量為7395萬噸。加納對氣候變化的脆弱性為探索氣候適應和緩解戰(zhàn)略對脆弱性(含社會、經濟和環(huán)境),是如何作為一個框架加強農業(yè)生產的提供了機會。在加納開展這項研究的另一個理由是,農業(yè)部門對加納經濟有著重要貢獻。本研究基于氣候變化減緩理論和公平投資回報理論,在適應戰(zhàn)略方面,考察了與教育、農業(yè)系統(tǒng)和相關基礎設施的氣候適應性,以及它們在極端氣候與農業(yè)生產關系中各自的調節(jié)效應。這些也是建立在組織學習理論、變革理論和風險文化理論基礎上的。結果表明,全國年降水量在900~1900mm之間,西南部降水量很高,年降水量在1500~1900mm之間,稀樹草原和東部沿海降水量很少,年降水量900~1200mm。季節(jié)趨勢分析的結果還顯示:除了稀樹草原地區(qū)外,99%置信水平下所有農業(yè)生態(tài)區(qū)域降水量在12月-1月-2月的季節(jié)均顯著下降,表明Hammatan增強。沿海地區(qū)四季平均降水量最低,其中3月、4月、5月最高,為150mm。此外,森林地區(qū)在所有季節(jié)都有很高的降水量,6月和7月的降水量約為200 mm,3月、4月、5月的降水量約為170mm。但是,過渡帶所有季節(jié)的降水量的記錄值大致相同(在120-170mm之間),除了在12月、1月和2月,平均降水量下降約50 mm。稀樹草原地區(qū)12月-2月的降水量最低,約為6毫米,6月-7月降水量最高,為173.99mm。該值明顯高于同一季節(jié)森林地區(qū)的記錄值(173.52 mm)。然而,稀樹草原地區(qū)在7月和8月的降雨量最多,而森林地區(qū)6月的降雨量最多。在10年尺度上,除1901-1940年期間出現高于平均降雨量的稀樹草原地區(qū)外,所有農業(yè)生態(tài)區(qū)在1901-1920年間和1980-2010年間的降雨量都在正常范圍內。類似地,1930年至1980年間,所有農業(yè)生態(tài)區(qū)的降水量均高于自然值。這些變化證實了活躍的西南季風對該地區(qū)的影響。此外,通過對目標2進行長時間尺度分析,結果表明極值理論(EVT)是一種可靠的極端氣候情景構建工具,而極大似然法支持對極端天氣分布參數的估計。廣義極值模型被認為是最合適的模型,能夠滿足風險價值的所有統(tǒng)計選擇標準。本研究建立了模型的回歸水平(風險估計),以預測未來長期的極端氣候。在接下來的100年里,極端氣候通常會從5年、10年、25年持續(xù)增加。關于目標3,從結果中得出的證據表明,極端最大降雨量對谷物和可可產量有不利影響。當降雨分布良好且不是集中在幾個月內(而其他月份幾乎沒有降雨)情況下,谷物和可可生長良好。最高極端溫度對所有考慮中的指標都有積極作用。除可可生產外,最低極端溫度對其余指標也有積極影響。關于目標4和目標5,氣候適應和緩解戰(zhàn)略的實證結果表明,極端氣候對農業(yè)生產有不利影響。因此,這表明農業(yè)部門需要采取適應戰(zhàn)略,以幫助減輕極端氣候對農業(yè)生產的不利影響。結果進一步表明,適應氣候的農業(yè)系統(tǒng)通過抑制極端氣候的負面影響,緩和了極端氣候與農業(yè)生產的關系。與有利條件相關的飼料和牲畜種類/品種的改變提高了牲畜的生產力。因為,高溫對牲畜養(yǎng)殖有害,這可能會降低牲畜的生產水平。一些淡水漁業(yè)利用天然魚類種群,這代表著管理對氣候變化的適應性。這種努力可能同時提高魚類種群對氣候變化的適應能力�？刂破茐牧帜镜睦ハx的適應策略包括計劃的燒除以減少森林脆弱性和調整收割計劃,使那些最容易遭受昆蟲落葉的林木優(yōu)先收獲。在野外放牧的牲畜的適應性需要額外的注意,以持續(xù)地將庫存率與牧草生產相匹配,改變牧場的輪作,改變放牧時間,以及繁殖時間,改變飼料和牲畜種類/品種,改變混合牲畜/作物系統(tǒng)內的整合,包括使用適應的飼料作物,重新評估肥料的使用,注意確保充足的水供應,以及補充飼料和濃縮物的使用。關于調節(jié)效應,研究結果表明,氣候適應性教育通過削弱極端氣候對農業(yè)生產的負面影響,積極地緩和了極端氣候與農業(yè)生產的關系。這暗示農業(yè)教育在促進加納農業(yè)生產中起著關鍵作用。這項研究表明,極端氣候的教育可以通過更多地關注當地和國際研究,使農業(yè)生產受益。通過這一點,關于改良種子的相關想法、檢測極端氣候信號以及其他相關氣候災害的技術得到披露。捐助方伙伴對氣候變化進行了大量投資,但受援國在減緩氣候變化或氣候科學方面的知識和技能在所有層面上普遍不足。因此,需要對正規(guī)和非正規(guī)部門進行培訓的國家政策。關于目標6,研究發(fā)現,適應和緩解之間存在顯著的協同作用。氣候制度下適應和緩解之間有著明確的聯系,被理解為“因果”相互作用。如果緩解可以導致在較低水平上的成功影響,適應可以成功地應對更多因而產生的影響。此外,研究結果表明,雖然緩解的需求是為了全球利益,但也可以是局部的,因為超過適應性能力的時候和地方,緩解的需求將是最高的,而且緩解能力的供應肯定是局部的。關于目標7和目標8,實證結果表明,氣候緩解戰(zhàn)略顯著減少極端氣候對農業(yè)生產的負面影響。因此,極端氣候、氣候適應和氣候緩解戰(zhàn)略對農業(yè)生產產生了影響。本研究證明了氣候適應和氣候緩解戰(zhàn)略作為減輕極端氣候對農業(yè)生產影響的驅動力的重要作用。此外,本研究揭示了氣候緩解戰(zhàn)略作為減弱極端氣候的主要驅動力,從而導致加納農業(yè)產量顯著增加的有力證據。創(chuàng)新在學術研究中起著核心作用,意味著現有研究的新發(fā)展不同于以往的研究。基于此,本研究的主要創(chuàng)新點集中在范圍(背景)、理論和方法上。在研究范圍上,與單點氣候序列分析不同,本文采用空間參數化方案的極值模型研究了加納極端氣候的區(qū)域過程。此外,與簡單的觀測研究不同,本文從加納氣候條件的趨勢分析入手。就農業(yè)部門,極端氣候對加納的農產品造成了不可估量的損害。值得注意的是,現有文獻主要集中在發(fā)達國家,忽略了加納極端氣候對農業(yè)的影響。針對這一點,作為注入創(chuàng)新的一部分,本研究指出氣候適應和緩解戰(zhàn)略在極端氣候對加納農業(yè)生產影響中的作用,現有研究者沒有對此重視。本研究主要針對加納,因為它揭示了與該國農業(yè)生產的社會、經濟和環(huán)境脆弱性相關的極端氣候適應程度和緩解戰(zhàn)略。在理論層面上,極端氣候對農業(yè)生產的影響主要集中在對氣候脆弱性的理論上,主要圍繞一個群體或社區(qū)對氣候變化影響脆弱性的集體性質,涉及一系列復雜的因素,包括為應對災害的制度安排,更多的涉及集體脆弱性的社會因素包括性別、種族和其他導致脆弱性差異的因素。同樣,其他的文獻也關注公平理論(分配公正,包括后代)、社會合法性理論(程序公正)和可持續(xù)性理論(包括物種間公正),以及溫室氣體排放增加的風險,這些被作為對氣候變化的積極反饋。通過對現有文獻的回顧發(fā)現,在氣候適應和緩解戰(zhàn)略方面缺乏對農業(yè)直接或間接影響的理論,沒有研究這些戰(zhàn)略如何調節(jié)極端氣候與農業(yè)生產之間的關系。鑒于此,本研究將氣候緩解視為減少溫室氣體(碳、甲烷、一氧化二氮等)排放,采用替代能源、基因改良和提高農場盈利能力的一種工具,共同緩和極端氣候與農業(yè)生產之間的關系。因此,這是建立在減緩氣候變化和公平投資回報的理論基礎上的。在適應戰(zhàn)略方面,本研究進一步考察了教育、農業(yè)系統(tǒng)和基礎設施的氣候適應性及其在極端氣候與農業(yè)生產關系中各自的調節(jié)作用。不同于現有研究,這些都是建立在組織學習理論、變革理論和風險文化理論的基礎上的。在此背景下,本研究設想引入氣候適應和緩解戰(zhàn)略及其在農業(yè)生產中的作用,是一個重要的理論創(chuàng)新點。在方法維度上,本研究運用EVT模型和PLS-SEM回歸對罕見天氣事件及對農業(yè)生產的影響進行了實證檢驗和比較,有助于對極值理論的理解。因此,從實證的角度來看,極值理論(EVT)的應用可以對極端氣候中的風險產生新的見解,從而極大地拓展這一領域的研究,為豐富環(huán)境管理方案和分析提供了有用的信息。本研究進一步探討了如何對極值理論和PLS-SEM回歸更好地估計,從而提供了對極端氣候與農業(yè)生產的適應和緩解戰(zhàn)略相結合的洞見。必須強調的是,以往關于極端氣候的研究未能分析氣候適應戰(zhàn)略和緩解戰(zhàn)略對農業(yè)生產的綜合調節(jié)效應。因此,這一嘗試代表了當前研究的創(chuàng)新。EVT在極端氣候時空分布中的應用,采用極值模型來估計未來的氣候風險。研究過程的目的是從極值的時空依賴性角度研究極端事件的分布特征和潛在機制。從反映動力學特性的隨機分布的角度討論了極值的可預測性。通過這樣做,本研究提供了深入的實證研究,以便更好地理解指標之間的關系:農業(yè)生產(牲畜生產,食品生產,谷物生產,可可生產和作物生產),氣候適應戰(zhàn)略(適應氣候的農業(yè)系統(tǒng)、適應氣候的農業(yè)基礎設施和氣候適應性教育)。此外,本研究還考慮了氣候緩解戰(zhàn)略,以減少二氧化碳、N2O和CH4等排放量。本研究針對極端氣候對農業(yè)生產的影響,以及氣候適應性戰(zhàn)略和氣候緩解戰(zhàn)略對二者的調節(jié)效應的實證分析結果,詳細地討論了相關政策建議。
【學位單位】：江蘇大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：S162;F323
【文章目錄】：
ABSTRACT
摘要
CHAPTER1:INTRODUCTION
    1.1 BACKGROUND OF THE ST UDY
    1.2 ST ATEMENT OF THE PROBLEM
    1.3 JUST IFICATION OF THE ST UDY
    1.4 SPECIFIC OBJECTIVE
    1.5 RESEARCH QUEST IONS
    1.6 LIT ERATURE REVIEW
        1.6.1 Climate Change and Variability in Ghana
        1.6.2 Seasonal Changes of Precipitation and Te mperature
        1.6.3 The trend of Climate Change in Ghana
        1.6.4 Climate e xtre mes and Agriculture production
        1.6.5 Climate adaptation strategies and agriculture
        1.6.6 Climate mitigation strategies and Agricultural production
    1.7 INNOVAT IONS OF T HE STUDY
    1.8 THE MAIN CONTENT OF THE DISSERTATION
    1.9 DEFINITION OF TERMS
CHAPTER2:RELATED C RITICAL THEORIES
    2.1 EXT REME VALUE THEORY（EVT）
        2.1.1 Classical e xtre me value analysis
        2.1.2 Climate of Extre mes
    2.2 CLIMATE CHANGE MITIGAT ION AND ADAPTATION THEORIES
        2.2.1 Prospect Theory（PT）
        2.2.2 Theory of Change（To C）
        2.2.3 Signaling Theory（ST）
        2.2.4 Organization Learn ing Theory（OLT）
CHAPTER3:CONCEPTUAL FRAMEWO RK AND HYPOTHESIS
    3.1 CONCEPTUAL FRAMEWORK
    3.2 DEVELOPMENT OF THE RESEARCH MODEL AND HYP OTHESIS
        3.2.1 Hypothesis based on climate change theory
        3.2.2 Hypotheses based on agriculture production theory
        3.2.3 Hypotheses base on climate change and climate adaptation strategies theories
        3.2.4 Climate Mit igation and Agricultural Production
CHAPTER4:DATA COLLECTION AND RESEARCH METHODOLO GY
    4.1 PROFILE OF STUDY AREA
    4.2 SOURCE OF DATA
    4.3 Preliminary Test
        4.3.1 Test for Stationarity and Seasonality
        4.3.2 Structural Equation Modeling（SEM）-Regression analysis
    4.4 THE GENERALIZED EXT REME VALUE DIST RIBUTION（GEVD）
        4.4.1 Maximu m Like lihood Estimation for GEVD
        4.4.2 Block ma xima method（BMM）
        4.4.3 The R-la rgest order statistics model
    4.5 PEAKS-OVER-T HRESHOLD（POT）/POINT PROCESS（PP）APPROACH
    4.6 MODEL CHECKING FOR GEVD
        4.6.1 Quantile-Quantile Plot（QQ）and Probability-Probability Plot（PP）
        4.6.2 Density Plot（DP）
        4.6.3 Return-leve l Return Period Plot（RR）
        4.6.4 The goodness of fit test
        4.6.5 Likelihood ratio test（LRT）
    4.7 RET URN PERIOD OR LEVEL EST IMATES
CHAPTER5:PRELIMIN ARY RESULTS
    5.1 PRELIMINARY RESULT S ON THE CLIMATE VARIABILITY
        5.1.1 Trend analysis of rainfa ll over Ghana
        5.1.2 Annual Rainfa ll Va riability in Ghana
        5.1.3 Seasonal rainfa ll variab ility over Ghana
    5.2 ST ATIONARITY TEST AND T REND ANALYSIS FOR THE WEAT HER INDICATORS
    5.3 ASSESSING T HE RISK OF CLIMATE EXT REMES BY EXT REME VALUE THEORY
        5.3.1 GEVD mode l for Ext re me Ma ximu m Ra infa ll
        5.3.2 GEVD Model for Extre me Ma ximu m Te mperature
        5.3.3 GEVD mode l for e xt re me min imu m te mperature
        5.3.4 Return Level
    5.4 THE FORMATIVE MEASUREMENT MODEL EVALUATION
        5.4.1 Assessing the convergent validity of the constructs
        5.4.2 Assessing the collinearity of indicators
        5.4.3 Measure of discriminant validity
CHAPTER6:EMPIRICAL RESULTS AND DISCUSSION
    6.1 THE RELATIONSHIP OF EXTREME WEATHER T O AGRICULTURE PRODUCT ION
        6.1.1 The Re lationship between ma ximu m ra infa ll and composite agricu lture
        6.1.2 The Re lationship between Maximu m Te mperature and Co mposite Agriculture Inde xes
        6.1.3 The relationship between min imu m te mperature and agriculture production
    6.2 ST RUCTURAL ASSESSMENT OF T HE ROLE OF CLIMATE ADAPTATION AND MITIGATION ST RATEGIES
        6.2.1 The moderation analysis of adaptation and mit igation strategies
        6.2.2 The interaction effect of climate resilient agricu lture systems
        6.2.3 The interaction effect of adaptation with education
        6.2.4 The interaction effect of climate resilient to agriculture infrastructure
        6.2.5 Hypothesis testing and structural re lationship
CHAPTER7:CONCLUSION,POLICY IMPLICATIONS AND LIMITATION OF THE STUDY
    7.1 CONCLUSION
    7.2 THE POLICY IMPLICATION OF THE RESEARCH ST UDY
    7.3 LIMIT ATIONS OF T HE ST UDY
    7.4 FUTURE RESEARCH
REFERENCE
ACKNOWLEDGEMENT
LIST OF PUBLICATIONS
APPENDIX
    APPENDIX A:FUT URE PROJECT ION OF CLIMATE OF GHANA


本文編號：2865131