Учитывая нынешнюю траекторию выбросов парниковых газов, сельскохозяйственные модели оценивают, что изменение климата напрямую сократит производство продуктов питания из кукурузы, соевых бобов, пшеницы и риса на целых 43 процента к концу 21 века. Но гидрологические модели, изучающие влияние потепления климата на запасы пресной воды, прогнозируют дальнейшие потери в сельском хозяйстве из-за возврата от 20 до 60 миллионов гектаров орошаемых в настоящее время полей обратно к неорошаемым культурам.«Это огромный эффект, и эффект, который, по сути, имеет тот же порядок величины, что и прямой эффект изменения климата», — сказал Джошуа Эллиотт, научный сотрудник Центра принятия надежных решений по климату и энергетической политике (RDCEP) вычислительного института. , Аргоннская национальная лаборатория и ведущий автор статьи. «Таким образом, ограниченная доступность орошения в некоторых регионах может в конечном итоге удвоить эффект изменения климата».
Исследование было проведено Эллиоттом и его коллегами из Проекта взаимного сравнения и улучшения сельскохозяйственных моделей (AgMIP) в рамках Проекта взаимного сравнения моделей межсекторальных воздействий (ISI-MIP). Эта статья входит в число 12, представленных в специальной статье, посвященной исследованиям ISI-MIP в Proceedings of the National Academy of Sciences, опубликованной в Интернете 16 декабря.И сельскохозяйственные, и гидрологические модели учитывают влияние климата, но разрабатываются разными научными сообществами для разных целей. В то время как сельскохозяйственные модели моделируют то, как температура, осадки и другие климатические факторы могут влиять на урожайность различных культур, гидрологические модели стремятся оценить связанные с водой характеристики, такие как сток, наличие воды и ливневой сток.
Эти два типа моделей пересекаются при оценке количества воды, используемой для орошения сельскохозяйственных угодий, что на сегодняшний день является самым крупным потреблением пресной воды человеком в мире. Но когда Эллиотт и его коллеги снабдили каждый тип модели одними и теми же прогнозами климатической модели, модели дали совершенно разные прогнозы относительно будущего спроса на пресноводное орошение.Исследователи обнаружили несоответствия в том, как гидрологические модели включают такие процессы, как углеродный цикл и продуктивность воды сельскохозяйственных культур, по сравнению с сельскохозяйственными моделями — открытие, которое поможет сделать существующие модели более точными.
«Это абсолютно первое исследование, в котором многомодельный ансамбль гидрологических моделей сравнивался с многомодельным ансамблем моделей сельскохозяйственных культур», — сказал Эллиотт. «Несколько групп моделирования уже изменили способ моделирования гидрологического цикла сельскохозяйственных культур благодаря результатам этой статьи».Сравнение также позволило по-новому взглянуть на потенциальные сельскохозяйственные последствия изменения климата. Только из-за изменения климата модели предсказывали потерю от 400 до 2600 петакалорий продовольствия, что составляет от 8 до 43 процентов от сегодняшнего уровня. Но из-за снижения доступности пресной воды — и связанного с этим преобразования орошаемых пахотных земель в неорошаемые — модели предсказывают дополнительные потери от 600 до 2900 петакалорий, обнаружили исследователи.
Однако, хотя модели предсказывают нехватку пресной воды в некоторых регионах мира, таких как запад США, Индия и Китай, в других регионах может возникнуть избыток пресной воды. По словам Эллиотта, перераспределение этой избыточной воды для восстановления или добавления орошения к неорошаемым посевам может смягчить некоторые последствия изменения климата для орошения и сельского хозяйства.
«Мы обнаружили, что максимальное использование доступной излишков пресной воды может в конечном итоге уменьшить от 12 до 57 процентов прямых негативных последствий изменения климата для производства продуктов питания», — сказал Эллиотт. «Однако есть много разных политических, экономических и инфраструктурных причин, по которым вы считаете это излишне оптимистичным».Результаты являются одними из нескольких основных выводов, представленных в специальном выпуске PNAS ISI-MIP группой AgMIP, которая провела «ускоренное» упражнение для получения новых знаний о воздействии изменения климата на сельское хозяйство для Пятого оценочного отчета Межправительственной группы экспертов. по изменению климата.
«Понимание последствий наличия пресной воды для изменения климата является ключом к будущим целям общества в области продовольственной безопасности», — сказала Синтия Розенцвейг, соучредитель AgMIP. «Строгий многомодельный подход AgMIP позволяет продвинуться в исследованиях того, как изменение климата повлияет на сельское хозяйство во всем мире, и вода является жизненно важным компонентом».