Изменение климата повлияет на производство сельхозкультур к 2030 году
Изменение климата может повлиять на производство кукурузы и пшеницы к 2030 году, если текущие тенденции сохранятся, согласно новому международному исследованию, в котором участвовали исследователи из IIASA, NASA и Потсдамского института исследований воздействия на климат (PIK).
Прогнозируется снижение урожайности кукурузы на 24%, в то время как урожай пшеницы потенциально может вырасти примерно на 17%.
Используя передовые климатические и сельскохозяйственные модели, ученые обнаружили, что изменение урожайности связано с прогнозируемым повышением температуры, изменением режима выпадения осадков и повышенными концентрациями двуокиси углерода на поверхности в результате антропогенных выбросов парниковых газов. Эти изменения затруднят выращивание кукурузы в тропиках, но могут расширить диапазон выращивания пшеницы.
«Мы не ожидали увидеть такого фундаментального сдвига по сравнению с прогнозами урожайности из предыдущего поколения моделей климата и моделей культур, сделанными в 2014 году», — сказал ведущий автор Йонас Джагермейр, разработчик моделей сельскохозяйственных культур и ученый-климатолог из Космического института имени Годдарда НАСА. Исследования (GISS) и Институт Земли при Колумбийском университете в Нью-Йорке. По его словам, прогнозируемый отклик кукурузы был на удивление большим и отрицательным. «Снижение производства на 20% по сравнению с текущим уровнем может иметь серьезные последствия во всем мире».
Чтобы прийти к своим прогнозам, исследовательская группа использовала два набора моделей. Во-первых, они использовали моделирование климата из международного проекта по взаимному сравнению климатических моделей, этап 6 (CMIP6), а затем набор биофизических моделей роста сельскохозяйственных культур для оценки последствий изменения климата для урожайности. Каждая из пяти климатических моделей CMIP6, используемых в этом исследовании, демонстрирует свой собственный уникальный отклик атмосферы Земли на сценарии выбросов парниковых газов вплоть до 2100 года. Эти отклики несколько различаются из-за вариаций в их представлениях о климатической системе Земли.
Затем исследовательская группа использовала моделирование климата в качестве исходных данных для 12 современных глобальных моделей сельскохозяйственных культур, которые являются частью Проекта взаимного сравнения и улучшения сельскохозяйственных моделей (AgMIP), международного партнерства, координируемого Колумбийским университетом. IIASA участвовал в исследовании двояко. Во-первых, что касается сбора и обработки климатических данных, исследователи из программ усовершенствованного системного анализа и биоразнообразия и природных ресурсов провели преобразование данных из исходного формата в формат, пригодный для использования в Интегрированной модели экологической политики института (EPIC), которая внесла в исследование данные моделирования роста сельскохозяйственных культур. Во-вторых, что наиболее важно, группы IIASA также выполнили биофизическое моделирование, информируя (среди других переменных) о прогнозах урожайности, соответствующих данным CMIP6.
Модели сельскохозяйственных культур обеспечивают крупномасштабное моделирование того, как растения растут и реагируют на условия окружающей среды, такие как температура, осадки и углекислый газ в атмосфере, которые предоставляются климатическими моделями. Поведение каждого вида сельскохозяйственных культур основано на их реальных биологических реакциях, изученных в лабораторных экспериментах в помещении и на открытом воздухе. В итоге команда создала около 240 симуляций глобальных климатических моделей для каждой культуры. Использование нескольких моделей климата и культур в различных комбинациях повысило уверенность команды в своих результатах.
Команда изучила изменения долгосрочной средней урожайности сельскохозяйственных культур и представила новую оценку того, когда воздействия изменения климата «проявляются» в качестве различимого сигнала из обычной, исторически известной изменчивости урожайности сельскохозяйственных культур. Прогнозы сои и риса показали более сильное снижение их моделей региональных изменений, чем ожидалось ранее, но в глобальном масштабе различные модели по-прежнему расходятся во мнениях об общих последствиях изменения климата. Для кукурузы и пшеницы климатический эффект был намного яснее, и большинство результатов модели указывали в том же направлении.
«Помимо более заметных потерь производства кукурузы, прогнозируемых новым модельным ансамблем, возникновение неблагоприятных воздействий изменения климата — момент, когда исторические экстремальные годы становятся новой нормой — также происходит значительно раньше для этой культуры, и модельное соглашение является более серьезным. крепкий. Это говорит о том, что на адаптацию соответствующих систем растениеводства к изменяющемуся климату может остаться меньше времени, чем показали более ранние ансамблевые исследования», — сказал соавтор и исследователь IIASA Кристиан Фолберт.
Кукуруза выращивается во всем мире, и в больших количествах ее производят в странах, расположенных недалеко от экватора. В Северной и Центральной Америке, Западной Африке, Центральной Азии, Бразилии и Китае урожайность кукурузы потенциально может снизиться в ближайшие годы и в последующие годы, поскольку средние температуры в этих регионах с житницей повысятся, что приведет к усилению нагрузки на растения.
Пшеница, которая лучше всего растет в умеренном климате, может увидеть более широкую территорию, где ее можно будет выращивать при повышении температуры, включая север США и Канаду, Северо-Китайские равнины, Среднюю Азию, Южную Австралию и Восточную Африку, но эти приросты могут нивелироваться. с середины века.
Температура — не единственный фактор, который модели учитывают при моделировании будущей урожайности сельскохозяйственных культур. Более высокие уровни углекислого газа в атмосфере положительно влияют на фотосинтез и удержание воды, повышая урожайность сельскохозяйственных культур, хотя часто за счет снижения питательной ценности урожая. Этот эффект больше характерен для пшеницы, чем для кукурузы, что лучше учитывается в моделях текущего поколения. Повышение глобальной температуры также связано с изменениями в характере выпадения осадков, а также с частотой и продолжительностью волн тепла и засух, которые могут повлиять на здоровье и урожайность сельскохозяйственных культур. Более высокие температуры также влияют на продолжительность вегетационного периода и ускоряют созревание сельскохозяйственных культур.
«Даже при оптимистичных сценариях изменения климата, когда общества прилагают амбициозные усилия по ограничению роста глобальной температуры, мировое сельское хозяйство сталкивается с новой климатической реальностью», — сказал Егермейр. «А с учетом взаимосвязанности глобальной продовольственной системы воздействие даже в житнице одного региона будет ощущаться во всем мире».
Также читайте: Изменение климата приведет к появлению новых болезней сельхозкультур
