Засуха: явное влияние на мировое сельскохозяйственное производство

Кукуруза, рис, соя и пшеница — ключевые культуры в дискуссиях о продовольственной, земельной, водной и энергетической безопасности и устойчивости. Конкуренция между потреблением человеком и кормлением животных подпитывает дебаты об экологическом следе из-за эксплуатации земли и воды и выбросов парниковых газов при выращивании культур, а также о синергии между устойчивым и здоровым питанием.

Эти же культуры представляют собой источники биомассы для биодизеля (кукуруза, рис, пшеница) и биоэтанола (соя), что важно для целей смягчения последствий изменений климата в рамках Парижского соглашения. В настоящее время под эти культуры отведено 13% мировых пахотных земель.

Хотя существуют убедительные доказательства влияния изменчивости климата на производство этих культур, до сих пор многогранные атрибуты засух — магнитуда, частота, продолжительность и время возникновения — изучались в основном по отдельности, для ограниченной части сельскохозяйственного сезона или на небольших регионах.

Исследование под руководством Фонда CMCC (Евро-Средиземноморский центр по изменению климата), недавно опубликованное в Scientific Reports, провело более комплексную оценку того, как засухи со своими сложными паттернами, заданными совокупностью атрибутов, последовательно связаны с негативным воздействием на урожайность в глобальном масштабе.

Исследователи проанализировали магнитуду и частоту изменчивости как климата, так и урожайности с 1981 по 2016 год, рассматривая многомасштабные засухи — то есть засушливые условия, возникающие с разной продолжительностью и временем в течение всего сельскохозяйственного сезона. Для этого использовались два аналогичных стандартизированных индикатора, позволяющих сравнивать культуры, страны и годы.

«В этой работе, — объясняет Мония Сантини, директор направления IAFES (Воздействие на сельское хозяйство, леса и экосистемные услуги) в CMCC, — мы дополнили существующие знания, рассмотрев сложные паттерны засух через их совокупные атрибуты. Мы рассматриваем референтный период 1981–2016 гг., используя хорошо известный Стандартизированный индекс осадков-эвапотранспирации (SPEI) для оценки возникновения засух и формулируя аналогичный новый индекс для межгодовых аномалий урожайности — Стандартизированный индекс урожайности (SYI)».

«Эти стандартизированные индексы позволяют рассматривать аномалии влажности и урожайности, обеспечивая надежное сравнение между системами земледелия, странами и годами».

Результаты этого исследования показывают, что урожайность основных анализируемых культур подвержена влиянию более сложных паттернов засух, чем это было выявлено в предыдущих ценных исследованиях для конкретных культур и регионов. Такая сложная связь «засуха — низкий урожай» является устойчивой чертой в глобальном масштабе.

В частности, эта работа подтверждает более ранние выводы о высокой уязвимости к засухе пшеницы, сои и кукурузы, а также прежние заключения об отсутствии существенного или явного воздействия на рис, для которого температурный режим, по-видимому, является наиболее важным фактором, а потребность в воде в основном покрывается за счет орошения.

В работе действительно рассматривался только климатический режим из-за отсутствия информации об эффективном применении орошения в глобальном масштабе.

В целом, южная и восточная Европа, Америка и Африка к югу от Сахары демонстрируют уязвимость нескольких культур, при этом Восточная Европа, Ближний Восток и Центральная Азия являются критическими регионами для наиболее уязвимой культуры — пшеницы. Наконец, потери урожая пшеницы и сои явно усугубляются при переходе от умеренных к экстремальным многомасштабным засухам.

«Мы реализовали чисто статистический подход, не создавая новой модели, но обеспечив более широкий анализ, интегрирующий магнитуду, частоту, продолжительность и время возникновения засух в глобальном представлении с детализацией на национальном уровне», — добавляет Сантини.

Лучшее количественное определение влияния климата на урожайность основных мировых культур на основе исторических данных может стать пропедевтикой для любой оценки будущего воздействия климата на сельское хозяйство и связанные с ним секторы и системы (продовольствие, энергетика), направляя страны к правильным решениям и инвестициям в сельское хозяйство в рамках долгосрочного стратегического планирования.

«Признание более сложных паттернов засух, связанных с глобальными потерями урожая, может помочь в развертывании более комплексных систем раннего предупреждения и поддержки принятия решений в рамках краткосрочных прогнозов и долгосрочных проекций климатического режима, например, для определения вероятности снижения урожайности на основе будущих паттернов засух. В свою очередь, подход, использованный в нашем исследовании, может способствовать поддержке развития сельского хозяйства и связанных с ним управленческих решений в контексте политики смягчения последствий изменений климата и адаптации, таких как точная настройка сельскохозяйственных календарей или внедрение других мер, например, альтернативных сортов, дополнительного орошения и миграции культур», — заключает Сантини.