Een nieuwe studie door MIT klimaatwetenschappers, economen, en landbouwdeskundigen constateren dat bepaalde hotspots in het land tegen 2050 te maken zullen hebben met ernstige verminderingen van de gewasopbrengsten, vanwege de impact van klimaatverandering op irrigatie.

De meest getroffen regio, volgens de onderzoekers zal het zuidwesten zijn. Al een deel van het land met een watertekort, deze regio zal naar verwachting tegen het midden van de eeuw minder neerslag ervaren. Minder regenval in het gebied betekent minder afvoer naar waterbassins die de geïrrigeerde velden voeden.

Productie van katoen, het primaire geïrrigeerde gewas in het zuidwesten en in het bijzonder in het zuiden van Arizona, zal dalen tot minder dan 10 procent van de gewasopbrengst onder optimale irrigatieomstandigheden, de studieprojecten. evenzo, maïs geteeld in Utah, levert nu slechts 40 procent van de optimale verwachte opbrengst op, zal afnemen tot 10 procent met verdere klimaatgedreven watertekorten.

In het noordwesten, watertekorten naar het Great Basin-gebied zullen leiden tot grote reducties in geïrrigeerde voedergewassen, zoals hooi, grassen, en andere gewassen die worden verbouwd om vee te voederen. In tegenstelling tot, de onderzoekers voorspellen een afname van waterstress voor irrigatie in de zuidelijke vlaktes, wat zal leiden tot grotere opbrengsten van geïrrigeerde sorghum en sojabonen.

Als er inspanningen worden geleverd om de broeikasgassen te verminderen en de klimaatverandering te matigen, de onderzoekers vinden dat waterschaarste en de bijbehorende vermindering van katoen en ruwvoer kunnen worden vermeden.

"In het zuidwesten, beschikbaarheid van water voor irrigatie is al een punt van zorg, " zegt eerste auteur Elodie Blanc, een onderzoekswetenschapper bij MIT's Joint Program on the Science and Policy of Global Change. "Als we minderen, dit zou extra stress in verband met klimaatverandering en een ernstige afname van de afvoer in het westen van de Verenigde Staten kunnen voorkomen. Maar het wordt in de toekomst nog erger als we helemaal niets doen."

Blanc's studie verschijnt in het tijdschrift Earth's Future, en haar co-auteurs zijn Erwan Monier, een hoofdonderzoeker aan het MIT; Justin Caron, een assistent-professor aan HEC Montreal; en Charles Fant, een voormalig MIT-postdoc.

"Een meer geïntegreerde wereld"

Hoewel veel onderzoekers de effecten van klimaatverandering op gewasopbrengsten hebben onderzocht, De studie van Blanc is een van de eerste om te onderzoeken hoe een veranderend klimaat de beschikbaarheid en distributie van waterbassins kan bepalen waarvan geïrrigeerde gewassen afhankelijk zijn.

"De meeste modelstudies die kijken naar de impact van klimaatverandering op de gewasopbrengst en het lot van de landbouw, houden geen rekening met de vraag of het water dat beschikbaar is voor irrigatie zal veranderen, ' zegt Monier.

Om te voorspellen hoe het klimaat de opbrengst van geïrrigeerde gewassen in de toekomst zal beïnvloeden, de onderzoekers houden ook rekening met factoren als bevolkingsgroei en economische groei, evenals de concurrerende vraag naar water uit verschillende sociaaleconomische sectoren, die naar verwachting zelf zullen veranderen als het klimaat warmer wordt.

"We proberen zo representatief mogelijk te zijn voor de werkelijkheid, ' zegt Blanc.

Om dit te doen, de onderzoekers gebruikten een model van 99 grote rivierbekkens in het land, die ze combineerden met het MIT Integrated Global System Model-Community Atmosphere Model - een reeks modellen die de evolutie van economische, demografisch, handel, en technologische processen. De modellen omvatten ook de uitstoot van broeikasgassen en andere verontreinigende stoffen die het gevolg zijn van deze processen, en ze nemen al die informatie op in een globaal klimaatmodel dat de fysische en chemische processen in de atmosfeer simuleert, evenals in zoetwater- en oceaansystemen.

"We kijken naar een meer geïntegreerde wereld, en hoe al deze interacties veranderingen in irrigatie zullen stimuleren, ' zegt Monier.

"Zwaar geaccentueerde" tekorten

De onderzoekers richtten hun wereldwijde simulaties op de VS en modelleerden de evoluerende economische activiteiten van het land in verschillende geografische regio's om de waterbehoeften voor vijf hoofdsectoren te bepalen:thermo-elektrische koeling; openbare voorziening, zoals voor drinkwater en andere openbare voorzieningen; industriële vraag; mijnbouw; en irrigatie.

Vervolgens gebruikten ze een gewasmodel om de dagelijkse waterbehoefte voor verschillende gewassen te simuleren, gedreven door de gemodelleerde projecties van neerslag en temperatuur van de onderzoekers, en vergeleken deze vereisten met de hoeveelheid water die naar verwachting beschikbaar zal zijn voor irrigatie in een bepaald bassin tot het jaar 2050.

"De grootste bevinding is dat het echt een verschil maakt in specifieke regio's, of u er rekening mee houdt hoe de beschikbaarheid van irrigatie in de toekomst zal veranderen en hoe dat de opbrengsten zal beïnvloeden, ' zegt Monier.

Tegen 2050, het team projecteert dat, in een business-as-usual scenario, waarin geen actie wordt ondernomen om broeikasgassen te verminderen, een aantal waterbassins in de VS zullen watertekorten gaan ondervinden. Verschillende bassins, vooral in het zuidwesten, zullen bestaande watertekorten "ernstig worden geaccentueerd, "volgens de studie.

De onderzoekers merken op dat de bassins die het meest worden getroffen, over het algemeen niet de grootste gebieden met geïrrigeerd akkerland bevoorraden. Bijvoorbeeld, hoewel klimaatverandering de katoenproductie in het zuidwesten aanzienlijk zal verminderen, het grootste deel van de katoenproductie van het land vindt niet in deze regio plaats.

"Het maakt misschien niet zoveel uit voor de totale gewasproductie van de VS, maar als je een boer bent in die specifieke regio die getroffen zal worden, dat voor jou belangrijk is, " zegt Monier. "Wat we willen doen, is nuttige informatie verstrekken die boeren of grondinvesteerders kunnen gebruiken om in de toekomst te kijken en beslissingen te nemen over waar de juiste regio is om geïrrigeerde landbouw uit te breiden, en waar is het risicovoller. We willen ook duidelijk maken dat klimaatmitigatie beter is voor de Amerikaanse geïrrigeerde landbouw dan niets doen."

Een klimaat veranderend landschap

In hetzelfde business-as-usual scenario, de onderzoekers voorspelden hogere opbrengsten voor geïrrigeerde gewassen zoals tarwe, soja, en sorgho. De verhoogde productie in deze gewassen wordt veroorzaakt door meer neerslag die naar verwachting zal plaatsvinden in de centrale VS, gecombineerd met hogere concentraties kooldioxide, die de waterbehoefte van een plant vermindert.

De onderzoekers voorspellen dat gewasopbrengsten voor tarwe, soja, en sorghum zou nog meer moeten toenemen als er mitigerende maatregelen worden genomen. Naast een business-as-usual scenario, het team voerde zijn simulaties uit onder twee mitigatiescenario's, eerder voorgesteld door de U.S. Environmental Protection Agency, waarin wordt getracht de opwarming van de aarde te beperken tot 2 en 3 graden Celsius, opzichte van de pre-industriële tijd.

Ze ontdekten dat beide mitigatiescenario's de opbrengst voor alle gewassen zouden moeten verhogen in vergelijking met het 'business-as-usual'-scenario, inclusief katoen en ruwvoer, en dat het meer ambitieuze scenario het potentieel heeft om het aantal waterbekkens te verminderen.

Vooruit gaan, de onderzoekers zijn van plan om in hun simulaties rekening te houden met verschillende manieren waarop klimaatverandering adaptatie stimuleert, en hoe dergelijke aanpassingen op hun beurt gewaspatronen en het agrarische landschap vormgeven.

"In de echte wereld, als je een boer bent en jaar in jaar uit verlies je opbrengst, je zou kunnen beslissen, 'Ik ben klaar met boeren, ' of schakel over op een ander gewas dat minder water nodig heeft, of misschien ga je ergens anders heen, " zegt Monier. "Dat is de volgende stap:hoe zou de agrarische sector zich aanpassen?"

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.