Cette carte à code couleur dans la projection de Robinson affiche une progression des anomalies de température de surface mondiale changeantes. Les températures normales sont la moyenne sur la période de référence de 30 ans 1951-1980. Les températures supérieures à la normale sont indiquées en rouge et les températures inférieures à la normale sont indiquées en bleu. Le cadre final représente les anomalies de température mondiale sur 5 ans de 2016 à 2020. Échelle en degrés Celsius. Crédit :Studio de visualisation scientifique de la NASA, données fournies par Robert B. Schmunk (NASA/GSFC GISS)
Le changement climatique pourrait affecter la production de maïs (maïs) et de blé dès 2030 dans un scénario d'émissions élevées de gaz à effet de serre, selon une nouvelle étude de la NASA publiée dans la revue Nature Food . Les rendements des cultures de maïs devraient baisser de 24 %, tandis que le blé pourrait potentiellement connaître une croissance d'environ 17 %.
À l'aide de modèles climatiques et agricoles avancés, les scientifiques ont découvert que le changement des rendements est dû aux augmentations prévues de la température, aux changements dans les régimes de précipitations et aux concentrations élevées de dioxyde de carbone en surface provenant des émissions de gaz à effet de serre d'origine humaine. Ces changements rendraient plus difficile la culture du maïs sous les tropiques, mais pourraient élargir l'aire de culture du blé.
"Nous ne nous attendions pas à voir un changement aussi fondamental, par rapport aux projections de rendement des cultures de la génération précédente de modèles climatiques et de cultures menées en 2014", a déclaré l'auteur principal Jonas Jägermeyr, modélisateur de cultures et climatologue au Goddard Institute for Space de la NASA. Studies (GISS) et The Earth Institute de l'Université de Columbia à New York. La réponse projetée du maïs était étonnamment importante et négative, a-t-il déclaré. "Une baisse de 20 % par rapport aux niveaux de production actuels pourrait avoir de graves conséquences dans le monde entier."
Selon une nouvelle étude de la NASA, les rendements mondiaux moyens des cultures de maïs pourraient connaître une baisse de 24 % d'ici la fin du siècle, avec des déclins devenant apparents d'ici 2030, avec des émissions de gaz à effet de serre élevées. Le blé, en revanche, pourrait voir ses rendements augmenter d'environ 17 %. La variation des rendements est due aux augmentations prévues de la température, aux changements dans les régimes de précipitations et aux concentrations élevées de dioxyde de carbone en surface dues aux émissions de gaz à effet de serre d'origine humaine, ce qui rend plus difficile la culture du maïs sous les tropiques et élargit l'aire de croissance du blé. Crédit :NASA/Katy Mersmann
Pour arriver à leurs projections, l'équipe de recherche a utilisé deux ensembles de modèles. Tout d'abord, ils ont utilisé des simulations de modèles climatiques du projet international Climate Model Intercomparison Project-Phase 6 (CMIP6). Chacun des cinq modèles climatiques CMIP6 utilisés pour cette étude exécute sa propre réponse unique de l'atmosphère terrestre aux scénarios d'émissions de gaz à effet de serre jusqu'en 2100. Ces réponses diffèrent quelque peu en raison des variations dans leurs représentations du système climatique terrestre.
Ensuite, l'équipe de recherche a utilisé les simulations de modèles climatiques comme entrées pour 12 modèles de cultures mondiales de pointe qui font partie du projet d'intercomparaison et d'amélioration des modèles agricoles (AgMIP), un partenariat international coordonné par l'Université de Columbia. Les modèles de culture simulent à grande échelle comment les cultures poussent et réagissent aux conditions environnementales telles que la température, les précipitations et le dioxyde de carbone atmosphérique, qui sont fournies par les modèles climatiques. Le comportement de chaque espèce de culture est basé sur leurs réponses biologiques réelles étudiées dans des expériences de laboratoire en intérieur et en extérieur. Au final, l'équipe a créé environ 240 simulations de modèles climatiques mondiaux pour chaque culture. En utilisant plusieurs modèles de climat et de culture dans diverses combinaisons, les chercheurs étaient plus confiants dans leurs résultats.
"Ce que nous faisons, c'est conduire des simulations de cultures qui font effectivement pousser des cultures virtuelles au jour le jour, alimentées par un superordinateur, puis examiner les changements d'année en année et de décennie en décennie dans chaque endroit du monde. ", a déclaré Alex Ruane, co-directeur du GISS Climate Impacts Group et co-auteur de l'étude.
Cette étude s'est concentrée sur les impacts du changement climatique. Ces modèles ne tiennent pas compte des incitations économiques, de l'évolution des pratiques agricoles et des adaptations telles que la sélection de variétés de cultures plus résistantes, bien qu'il s'agisse d'un domaine de recherche active. L'équipe de recherche prévoit d'examiner ces angles dans des travaux de suivi, car ces facteurs détermineront également le devenir des rendements agricoles à l'avenir, à mesure que les gens réagissent aux changements climatiques.
L'équipe a examiné les changements des rendements moyens à long terme des cultures et a introduit une nouvelle estimation du moment où les impacts du changement climatique "apparaissent" comme un signal perceptible de la variabilité habituelle et historiquement connue des rendements des cultures. Les projections pour le soja et le riz ont montré un déclin dans certaines régions, mais à l'échelle mondiale, les différents modèles ne sont toujours pas d'accord sur les impacts globaux du changement climatique. Pour le maïs et le blé, l'effet climatique était beaucoup plus clair, la plupart des résultats du modèle pointant dans la même direction.
Le maïs, ou maïs, est cultivé partout dans le monde et de grandes quantités sont produites dans les pays proches de l'équateur. L'Amérique du Nord et l'Amérique centrale, l'Afrique de l'Ouest, l'Asie centrale, le Brésil et la Chine verront potentiellement leurs rendements de maïs diminuer dans les années à venir et au-delà, à mesure que les températures moyennes augmenteront dans ces régions du grenier à blé, ce qui exercera un stress accru sur les plantes.
Le blé, qui pousse mieux dans les climats tempérés, peut voir une zone plus large où il peut être cultivé à mesure que les températures augmentent, y compris le nord des États-Unis et le Canada, les plaines de Chine du Nord, l'Asie centrale, le sud de l'Australie et l'Afrique de l'Est, mais ces gains peuvent se stabiliser. du milieu du siècle.
La température n'est pas le seul facteur pris en compte par les modèles lors de la simulation des rendements futurs des cultures. Des niveaux plus élevés de dioxyde de carbone dans l'atmosphère ont un effet positif sur la photosynthèse et la rétention d'eau, augmentant les rendements des cultures, bien que souvent au détriment de la nutrition. Cet effet se produit davantage pour le blé que pour le maïs, qui est capturé avec plus de précision dans la génération actuelle de modèles. La hausse des températures mondiales est également liée à des changements dans les régimes de précipitations, ainsi qu'à la fréquence et à la durée des vagues de chaleur et des sécheresses, qui peuvent affecter la santé et la productivité des cultures. Des températures plus élevées affectent également la durée des saisons de croissance et accélèrent la maturité des cultures.
"Vous pouvez penser que les plantes collectent la lumière du soleil au cours de la saison de croissance", a déclaré Ruane. «Ils collectent cette énergie et la mettent ensuite dans la plante et le grain. Donc, si vous vous précipitez dans vos étapes de croissance, à la fin de la saison, vous n'avez tout simplement pas collecté autant d'énergie. En conséquence, la plante produit moins de grain total qu'elle ne le ferait avec une période de développement plus longue. "En poussant plus vite, votre rendement diminue en fait."
"Même dans des scénarios de changement climatique optimistes, où les sociétés déploient des efforts ambitieux pour limiter l'augmentation de la température mondiale, l'agriculture mondiale est confrontée à une nouvelle réalité climatique", a déclaré Jägermeyr. "Et avec l'interdépendance du système alimentaire mondial, les impacts, même sur le grenier d'une seule région, se feront sentir dans le monde entier."
Référence :"Les impacts climatiques sur l'agriculture mondiale émergent plus tôt dans la nouvelle génération de modèles climatiques et de cultures" par Jonas Jägermeyr, Christoph Müller, Alex C. Ruane, Joshua Elliott, Juraj Balkovic, Oscar Castillo, Babacar Faye, Ian Foster, Christian Folberth, James A. Franke, Kathrin Fuchs, Jose R. Guarin, Jens Heinke, Gerrit Hoogenboom, Toshichika Iizumi, Atul K. Jain, David Kelly, Nikolay Khabarov, Stefan Lange, Tzu-Shun Lin, Wenfeng Liu, Oleksandr Mialyk, Sara Minoli, Elisabeth J. Moyer, Masashi Okada, Meridel Phillips, Cheryl Porter, Sam S. Rabin, Clemens Scheer, Julia M. Schneider, Joep F. Schyns, Rastislav Skalsky, Andrew Smerald, Tommaso Stella, Haynes Stephens, Heidi Webber, Florian Zabel et Cynthia Rosenzweig, 1er novembre 2021, Alimentation nature .
DOI :10.1038/s43016-021-00400-y
