Enkele van de belangrijkste gewassen riskeren aanzienlijke schade door stijgende temperaturen. Om beter te kunnen beoordelen hoe klimaatverandering veroorzaakt door de uitstoot van broeikasgassen door de mens waarschijnlijk van invloed zal zijn op tarwe, maïs en soja, een internationaal team van wetenschappers voerde een ongekend uitgebreide reeks computersimulaties uit van de Amerikaanse gewasopbrengsten. De simulaties reproduceerden een sterke daling van de oogstopbrengsten uit het verleden als gevolg van hoge temperaturen, daarmee bevestigend dat ze één hoofdmechanisme voor toekomstige projecties omvatten. belangrijk, de wetenschappers vinden dat verhoogde irrigatie de negatieve effecten van de opwarming van de aarde op gewassen kan verminderen, maar dit is alleen mogelijk in regio's waar voldoende water beschikbaar is. Eventueel, het beperken van de opwarming van de aarde is nodig om de oogstverliezen onder controle te houden.

"We weten uit waarnemingen dat hoge temperaturen gewassen kunnen schaden, maar nu hebben we een veel beter begrip van de processen, " zegt Bernhard Schauberger van het Potsdam Institute for Climate Impact Research, hoofdauteur van de studie. "De computersimulaties die we doen zijn gebaseerd op robuuste kennis uit de natuurkunde, scheikunde, biologie; op veel data en uitgebreide algoritmen. Maar ze kunnen niet de hele complexiteit van het gewassysteem weergeven; dus, we noemen ze modellen. In onze studie, ze hebben een kritische test doorstaan." De wetenschappers vergelijken de modelresultaten met gegevens van feitelijke waarnemingen. ze kunnen bepalen welke kritische factoren ze in hun berekeningen moeten opnemen, inclusief temperatuur, CO ₂ , irrigatie en bemesting.

Zonder efficiënte emissiereducties, opbrengstverliezen van 20 procent voor tarwe zijn mogelijk tegen 2100

Voor elke dag boven de 30°C, maïs- en sojabonenplanten kunnen ongeveer 5 procent van hun oogst verliezen. De simulaties hebben aangetoond dat de modellen de effecten van kleine warmtestijgingen boven deze drempel vastleggen, die resulteren in abrupte en aanzienlijke opbrengstverliezen. Dergelijke temperaturen zullen vaker voorkomen bij onverminderde klimaatverandering en kunnen de landbouwproductiviteit ernstig schaden. Oogstverliezen door verhoogde temperaturen van 20 procent voor tarwe, 40 procent voor sojabonen en bijna 50 procent voor maïs, ten opzichte van niet-verhoogde temperaturen, aan het einde van onze eeuw kan worden verwacht zonder efficiënte emissiereducties. Deze verliezen houden zelfs geen rekening met extreem hoge temperaturen boven 36°C, die naar verwachting de opbrengsten verder zullen verlagen.

De effecten gaan veel verder dan de VS, een van de grootste exporteurs van gewassen; prijzen voor gewassen op de wereldmarkt kunnen stijgen, wat een probleem is voor de voedselzekerheid in arme landen.

Irrigatie kan een manier zijn om zich aan te passen, maar alleen in regio's waar voldoende water is

"De verliezen werden aanzienlijk verminderd toen we de irrigatie van velden in de simulatie verhoogden, dus waterstress als gevolg van temperatuurstijging lijkt een grotere factor te zijn dan de hitte zelf, ", zegt co-auteur Joshua Elliott van de Universiteit van Chicago. Wanneer de watertoevoer van de bodem naar de plant afneemt, de kleine openingen in de bladeren sluiten geleidelijk om waterverlies te voorkomen. Dit sluit de diffusie van CO . uit ₂ in de cellen, wat een essentieel bouwmateriaal is voor de planten. Aanvullend, gewassen reageren op waterstress door wortelgroei te verhogen ten koste van bovengrondse biomassa en, eventueel, opbrengsten. "Irrigatie zou daarom een ​​belangrijk aanpassingsmiddel kunnen zijn om de ernstigste effecten van opwarming te dempen, "zegt Elliott. "Echter, dit wordt beperkt door het gebrek aan watervoorraden in sommige regio's."

Verbranding van fossiele brandstoffen verhoogt de hoeveelheid CO ₂ in de lucht. Dit verhoogt meestal de efficiëntie van het watergebruik van planten, omdat ze minder water verliezen voor elke eenheid CO ₂ uit de lucht gehaald. Echter, dit kan niet worden bevestigd als een garantie van opbrengsten bij hoge temperaturen, argumenteren de wetenschappers. De extra CO ₂ bemesting in de simulaties verlicht niet de daling van de opbrengsten die gepaard gaan met hoge temperaturen boven ongeveer 30°C.

De vergelijking van verschillende simulaties van klimaatverandering en hun effecten vormt de kern van het ISIMIP-project (Inter-Sectoral Impacts Modeling Intercomparison Project), dat wereldwijd ongeveer 100 modelleergroepen omvat. De simulaties worden gegenereerd in samenwerking met AgMIP, het internationale Agricultural Model Intercomparison and Improvement Project.