Certaines des cultures les plus importantes risquent des dommages substantiels dus à la hausse des températures. Pour mieux évaluer l'impact probable du changement climatique causé par les émissions humaines de gaz à effet de serre sur le blé, maïs et soja, une équipe internationale de scientifiques a mené un ensemble sans précédent de simulations informatiques des rendements des cultures aux États-Unis. Les simulations ont reproduit une forte réduction des rendements des cultures passées induite par des températures élevées, confirmant ainsi qu'ils capturent un mécanisme principal pour les projections futures. Surtout, les scientifiques constatent qu'une irrigation accrue peut réduire les effets négatifs du réchauffement climatique sur les cultures, mais cela n'est possible que dans les régions où suffisamment d'eau est disponible. Finalement, limiter le réchauffement climatique est nécessaire pour contrôler les pertes de récoltes.

"Nous savons d'après les observations que les températures élevées peuvent nuire aux cultures, mais maintenant nous avons une bien meilleure compréhension des processus, " déclare Bernhard Schauberger du Potsdam Institute for Climate Impact Research, auteur principal de l'étude. "Les simulations informatiques que nous faisons sont basées sur des connaissances solides issues de la physique, chimie, la biologie; sur beaucoup de données et d'algorithmes élaborés. Mais ils ne peuvent pas représenter toute la complexité du système de culture; Donc, nous les appelons des modèles. Dans notre étude, ils ont réussi un test critique. » Les scientifiques comparent les résultats du modèle aux données d'observations réelles. Ainsi, ils peuvent déterminer les facteurs critiques à inclure dans leurs calculs, y compris la température, CO 2 , l'irrigation et la fertilisation.

Sans réductions d'émissions efficaces, des pertes de rendement de 20 pour cent pour le blé sont possibles d'ici 2100

Pour chaque jour au-dessus de 30°C, les plants de maïs et de soja peuvent perdre environ 5 pour cent de leur récolte. Les simulations ont montré que les modèles capturent les effets de petites augmentations de chaleur au-delà de ce seuil, qui se traduisent par des pertes de rendement brutales et substantielles. De telles températures seront plus fréquentes en cas de changement climatique constant et peuvent gravement nuire à la productivité agricole. Pertes de récolte dues à des températures élevées de 20 pour cent pour le blé, 40 pour cent pour le soja et près de 50 pour cent pour le maïs, par rapport aux températures non élevées, peut s'attendre à la fin de notre siècle sans réduction efficace des émissions. Ces pertes ne tiennent même pas compte des températures extrêmement élevées supérieures à 36°C, qui devraient encore réduire les rendements.

Les effets vont bien au-delà des États-Unis, l'un des plus gros exportateurs de cultures; les prix des cultures sur le marché mondial pourraient augmenter, qui est un enjeu pour la sécurité alimentaire dans les pays pauvres.

L'irrigation pourrait être un moyen d'adaptation, mais seulement dans les régions où il y a suffisamment d'eau

"Les pertes ont été considérablement réduites lorsque nous avons augmenté l'irrigation des champs dans la simulation, le stress hydrique résultant de l'augmentation de la température semble donc être un facteur plus important que la chaleur elle-même, ", explique le co-auteur Joshua Elliott de l'Université de Chicago. Lorsque l'approvisionnement en eau du sol vers la plante diminue, les petites ouvertures dans les feuilles se ferment progressivement pour éviter les pertes d'eau. Cela empêche la diffusion de CO 2 dans les cellules, qui est un matériau de construction essentiel pour les plantes. En outre, les cultures réagissent au stress hydrique en augmentant la croissance des racines au détriment de la biomasse aérienne et, finalement, rendements. « L'irrigation pourrait donc être un moyen d'adaptation important pour atténuer les effets les plus sévères du réchauffement, " dit Elliott. " Cependant, cela est limité par le manque de ressources en eau dans certaines régions.

La combustion de combustibles fossiles augmente la quantité de CO 2 dans l'air. Cela augmente généralement l'efficacité d'utilisation de l'eau des plantes car elles perdent moins d'eau pour chaque unité de CO 2 pris de l'air. Cependant, cela ne peut pas être confirmé comme une garantie de rendements à haute température, argumentent les scientifiques. Le CO supplémentaire 2 la fertilisation dans les simulations n'atténue pas la baisse des rendements associée à des températures élevées supérieures à environ 30°C.

La comparaison de différentes simulations du changement climatique et de leurs impacts est au cœur du projet ISIMIP (Inter-Sectoral Impacts Modeling Intercomparison Project) regroupant une centaine de groupes de modélisation dans le monde. Les simulations sont générées en coopération avec AgMIP, le projet international d'intercomparaison et d'amélioration des modèles agricoles.