Questa mappa con codice colore nella proiezione Robinson mostra una progressione delle variazioni delle anomalie della temperatura superficiale globale. Le temperature normali sono la media del periodo di riferimento di 30 anni 1951-1980. Le temperature superiori al normale sono mostrate in rosso e le temperature inferiori al normale sono mostrate in blu. Il frame finale rappresenta le anomalie della temperatura globale a 5 anni dal 2016 al 2020. Scala in gradi Celsius. Credito:Scientific Visualization Studio della NASA, dati forniti da Robert B. Schmunk (NASA/GSFC GISS)
Il cambiamento climatico potrebbe influenzare la produzione di mais (mais) e grano già nel 2030 in uno scenario di emissioni di gas serra elevate, secondo un nuovo studio della NASA pubblicato sulla rivista Nature Food . Si prevede che i raccolti di mais diminuiranno del 24%, mentre il grano potrebbe potenzialmente vedere una crescita di circa il 17%.
Utilizzando modelli climatici e agricoli avanzati, gli scienziati hanno scoperto che il cambiamento nei raccolti è dovuto agli aumenti previsti della temperatura, ai cambiamenti nei modelli delle precipitazioni e alle elevate concentrazioni superficiali di anidride carbonica dovute alle emissioni di gas serra causate dall'uomo. Questi cambiamenti renderebbero più difficile la coltivazione del mais ai tropici, ma potrebbero ampliare la gamma di coltivazione del grano.
"Non ci aspettavamo di vedere un cambiamento così fondamentale, rispetto alle proiezioni dei raccolti della generazione precedente di modelli climatici e raccolti condotti nel 2014", ha affermato l'autore principale Jonas Jägermeyr, modellatore di colture e scienziato del clima presso il Goddard Institute for Space della NASA Studies (GISS) e The Earth Institute presso la Columbia University di New York City. La risposta prevista per il mais è stata sorprendentemente ampia e negativa, ha affermato. "Una diminuzione del 20% rispetto agli attuali livelli di produzione potrebbe avere gravi implicazioni in tutto il mondo."
La resa globale media delle colture per il mais, o mais, potrebbe vedere una diminuzione del 24% entro la fine del secolo, con un calo che diventerà evidente entro il 2030, con elevate emissioni di gas serra, secondo un nuovo studio della NASA. Il grano, al contrario, potrebbe vedere un aumento dei raccolti di circa il 17%. Il cambiamento dei raccolti è dovuto al previsto aumento della temperatura, ai cambiamenti nei modelli delle precipitazioni e alle elevate concentrazioni di anidride carbonica in superficie dovute alle emissioni di gas serra causate dall'uomo, che rendono più difficile la coltivazione del mais ai tropici e l'espansione della gamma di coltivazione del grano. Credito:NASA/Katy Mersmann
Per arrivare alle loro proiezioni, il team di ricerca ha utilizzato due serie di modelli. In primo luogo, hanno utilizzato simulazioni di modelli climatici dal Climate Model Intercomparison Project-Phase 6 (CMIP6) internazionale. Ciascuno dei cinque modelli climatici CMIP6 utilizzati per questo studio esegue la propria risposta unica dell'atmosfera terrestre agli scenari di emissione di gas serra fino al 2100. Queste risposte differiscono in qualche modo a causa delle variazioni nelle loro rappresentazioni del sistema climatico terrestre.
Quindi il team di ricerca ha utilizzato le simulazioni del modello climatico come input per 12 modelli di colture globali all'avanguardia che fanno parte dell'Agricultural Model Intercomparison and Improvement Project (AgMIP), una partnership internazionale coordinata dalla Columbia University. I modelli delle colture simulano su larga scala il modo in cui le colture crescono e rispondono a condizioni ambientali come temperatura, precipitazioni e anidride carbonica atmosferica, fornite dai modelli climatici. Il comportamento di ciascuna specie di coltura si basa sulle loro risposte biologiche nella vita reale studiate in esperimenti di laboratorio interni ed esterni. Alla fine, il team ha creato circa 240 simulazioni di modelli di colture climatiche globali per ciascuna coltura. Utilizzando più modelli climatici e colture in varie combinazioni, i ricercatori erano più fiduciosi nei loro risultati.
"Quello che stiamo facendo è guidare simulazioni di colture che stanno effettivamente coltivando colture virtuali giorno per giorno, alimentate da un supercomputer, e quindi guardare il cambiamento anno dopo anno e decennio dopo decennio in ogni luogo del mondo ”, ha affermato Alex Ruane, co-direttore del GISS Climate Impacts Group e coautore dello studio.
Questo studio si è concentrato sugli impatti dei cambiamenti climatici. Questi modelli non riguardano gli incentivi economici, il cambiamento delle pratiche agricole e gli adattamenti come l'allevamento di varietà di colture più resistenti, sebbene questa sia un'area di ricerca attiva. Il team di ricerca prevede di esaminare questi punti di vista nel lavoro di follow-up, poiché questi fattori determineranno anche il destino dei raccolti agricoli in futuro man mano che le persone risponderanno ai cambiamenti climatici.
Il team ha esaminato le modifiche alle rese medie delle colture a lungo termine e ha introdotto una nuova stima per quando gli impatti dei cambiamenti climatici "emergono" come un segnale distinguibile dalla consueta variabilità storicamente nota nelle rese delle colture. Le proiezioni su soia e riso hanno mostrato un calo in alcune regioni, ma su scala globale i diversi modelli non sono ancora d'accordo sugli impatti complessivi dei cambiamenti climatici. Per il mais e il frumento, l'effetto climatico è stato molto più chiaro, con la maggior parte dei risultati del modello che puntano nella stessa direzione.
Il mais, o mais, viene coltivato in tutto il mondo e grandi quantità vengono prodotte nei paesi più vicini all'equatore. L'America settentrionale e centrale, l'Africa occidentale, l'Asia centrale, il Brasile e la Cina vedranno potenzialmente diminuire i loro raccolti di mais nei prossimi anni e oltre, poiché le temperature medie aumenteranno in queste regioni del granaio, mettendo maggiormente a dura prova le piante.
Il grano, che cresce meglio nei climi temperati, può vedere un'area più ampia dove può essere coltivato con l'aumento delle temperature, compresi gli Stati Uniti settentrionali e il Canada, le pianure della Cina settentrionale, l'Asia centrale, l'Australia meridionale e l'Africa orientale, ma questi guadagni possono stabilizzarsi fuori dalla metà del secolo.
La temperatura non è l'unico fattore preso in considerazione dai modelli durante la simulazione dei raccolti futuri. Livelli più elevati di anidride carbonica nell'atmosfera hanno un effetto positivo sulla fotosintesi e sulla ritenzione idrica, aumentando i raccolti, sebbene spesso a scapito della nutrizione. Questo effetto si verifica più per il frumento che per il mais, che viene catturato in modo più accurato nell'attuale generazione di modelli. L'aumento delle temperature globali è anche collegato ai cambiamenti nei modelli delle precipitazioni e alla frequenza e alla durata delle ondate di calore e della siccità, che possono influire sulla salute e sulla produttività delle colture. Temperature più elevate influiscono anche sulla durata delle stagioni di crescita e accelerano la maturità delle colture.
"Puoi pensare alle piante come se raccolgono la luce solare nel corso della stagione di crescita", ha detto Ruane. “Raccolgono quell'energia e poi la immettono nella pianta e nel grano. Quindi, se ti affretti attraverso le tue fasi di crescita, entro la fine della stagione, non hai raccolto così tanta energia". Di conseguenza, la pianta produce meno grano totale di quanto farebbe con un periodo di sviluppo più lungo. "Crescendo più velocemente, la tua resa diminuisce."
"Anche in scenari ottimistici sui cambiamenti climatici, in cui le società mettono in atto sforzi ambiziosi per limitare l'aumento della temperatura globale, l'agricoltura globale si trova ad affrontare una nuova realtà climatica", ha affermato Jägermeyr. "E con l'interconnessione del sistema alimentare globale, gli impatti anche nel granaio di una regione si faranno sentire in tutto il mondo."
Riferimento:"Gli impatti climatici sull'agricoltura globale emergono prima nella nuova generazione di modelli climatici e colture" di 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 e Cynthia Rosenzweig, 1 novembre 2021, Nature Food .
DOI:10.1038/s43016-021-00400-y
