Une nouvelle étude des climatologues du MIT, économistes, et les experts agricoles constatent que certains points chauds du pays connaîtront de graves réductions des rendements des cultures d'ici 2050, en raison de l'impact du changement climatique sur l'irrigation.

La région la plus touchée, selon les chercheurs, sera le Sud-Ouest. Déjà une partie du pays en situation de stress hydrique, cette région devrait connaître des précipitations réduites d'ici le milieu du siècle. Moins de précipitations dans la région se traduira par une réduction du ruissellement dans les bassins d'eau qui alimentent les champs irrigués.

Production de coton, la culture primaire irriguée du Sud-Ouest et du sud de l'Arizona en particulier, tombera à moins de 10 pour cent du rendement des cultures dans des conditions d'irrigation optimales, les projets d'études. De la même manière, maïs cultivé dans l'Utah, ne produisant désormais que 40 % du rendement optimal attendu, diminuera à 10 pour cent avec de nouveaux déficits hydriques liés au climat.

Au Nord-Ouest, les pénuries d'eau dans la région du Grand Bassin entraîneront de fortes réductions de fourrage irrigué, comme le foin, graminées, et d'autres cultures cultivées pour nourrir le bétail. En revanche, les chercheurs prédisent une diminution du stress hydrique pour l'irrigation dans les plaines du sud, ce qui conduira à de meilleurs rendements de sorgho et de soja irrigués.

Si des efforts sont faits pour réduire les gaz à effet de serre et atténuer le changement climatique, les chercheurs constatent que la pénurie d'eau et ses réductions associées de coton et de fourrage peuvent être évitées.

« Dans le Sud-Ouest, la disponibilité de l'eau pour l'irrigation est déjà une préoccupation, " dit la première auteure Elodie Blanc, chercheur au programme conjoint du MIT sur la science et la politique du changement global. « Si on atténue, cela pourrait éviter un stress supplémentaire associé au changement climatique et une forte diminution du ruissellement dans l'ouest des États-Unis. Mais ce sera encore pire à l'avenir si nous ne faisons rien du tout."

L'étude de Blanc paraît dans la revue Earth's Future, et ses co-auteurs sont Erwan Monier, un chercheur principal au MIT; Justin Caron, professeur adjoint à HEC Montréal; et Charles Fant, un ancien post-doctorant du MIT.

« Un monde plus intégré »

Alors que de nombreux chercheurs ont étudié les effets du changement climatique sur les rendements des cultures, L'étude de Blanc est l'une des premières à examiner comment un changement climatique peut influencer la disponibilité et la distribution des bassins hydrographiques dont dépendent les cultures irriguées.

« La plupart des études de modélisation qui examinent l'impact du changement climatique sur le rendement des cultures et le sort de l'agriculture ne prennent pas en compte si l'eau disponible pour l'irrigation va changer, " dit Monier.

En prédisant comment le climat affectera les rendements des cultures irriguées à l'avenir, les chercheurs tiennent également compte de facteurs tels que la croissance démographique et économique, ainsi que les demandes concurrentes en eau de divers secteurs socio-économiques, qui devraient eux-mêmes changer à mesure que le climat se réchauffe.

"Nous essayons d'être le plus représentatif possible de la réalité, ", dit Blanc.

Pour faire ça, les chercheurs ont utilisé un modèle de 99 grands bassins fluviaux du pays, qu'ils ont combinés avec le MIT Integrated Global System Model-Community Atmosphere Model—un ensemble de modèles qui simule l'évolution de la conjoncture économique, démographique, Commerce, et les processus technologiques. Les modèles incluent également les émissions de gaz à effet de serre et d'autres polluants qui résultent de ces processus, et ils intègrent toutes ces informations dans un modèle climatique mondial qui simule les processus physiques et chimiques dans l'atmosphère, ainsi que dans les systèmes d'eau douce et océaniques.

"Nous envisageons un monde plus intégré, et comment toutes ces interactions entraîneront des changements dans l'irrigation, " dit Monier.

Des pénuries "sévèrement accentuées"

Les chercheurs ont concentré leurs simulations mondiales sur les États-Unis et modélisé l'évolution des activités économiques du pays dans différentes régions géographiques afin de déterminer les besoins en eau de cinq secteurs principaux :le refroidissement thermoélectrique; fourniture publique, comme pour l'eau potable et d'autres services publics; demande industrielle; exploitation minière; et l'arrosage.

Ils ont ensuite utilisé un modèle de culture pour simuler les besoins quotidiens en eau de diverses cultures, guidé par les projections modélisées des chercheurs des précipitations et de la température, et a comparé ces besoins avec la quantité d'eau prévue pour être disponible pour l'irrigation dans un bassin particulier jusqu'en 2050.

« La plus grande découverte est que cela fait vraiment une différence dans des régions spécifiques, si vous tenez compte de l'évolution future de la disponibilité de l'irrigation et de son impact sur les rendements, " dit Monier.

D'ici 2050, l'équipe projette que, dans un scénario de statu quo, dans laquelle aucune mesure n'est prise pour réduire les gaz à effet de serre, un certain nombre de bassins hydrographiques aux États-Unis commenceront à connaître des pénuries d'eau. Plusieurs bassins, surtout dans le Sud-Ouest, verront les pénuries d'eau existantes « sévèrement accentuées, " selon l'étude.

Les chercheurs constatent que les bassins qui seront les plus touchés n'alimentent généralement pas les plus grandes surfaces de cultures irriguées. Par exemple, bien que le changement climatique réduira considérablement la production de coton dans le Sud-Ouest, l'essentiel de la production cotonnière du pays ne se fait pas dans cette région.

"Cela n'a peut-être pas trop d'importance pour la production agricole totale des États-Unis, mais si vous êtes un agriculteur dans cette région particulière qui va être touchée, qui compte pour toi, " dit Monier. " Ce que nous voulons faire, c'est fournir des informations utiles que les agriculteurs ou les investisseurs fonciers peuvent utiliser pour regarder vers l'avenir et prendre des décisions sur la bonne région pour développer l'agriculture irriguée, et où est-ce le plus risqué. Nous voulons également préciser que l'atténuation du changement climatique est préférable pour l'agriculture irriguée aux États-Unis que de ne rien faire."

Un paysage qui change le climat

Dans le même scénario de statu quo, les chercheurs ont prévu des rendements plus élevés pour les cultures irriguées comme le blé, soja, et le sorgho. L'augmentation de la production de ces cultures est due à des précipitations plus élevées qui devraient se produire dans le centre des États-Unis, combiné à des concentrations plus élevées de dioxyde de carbone, ce qui réduit les besoins en eau d'une plante.

Les chercheurs prédisent que les rendements des cultures de blé, soja, et le sorgho devrait augmenter encore plus si des mesures d'atténuation sont mises en place. En plus d'un scénario de statu quo, l'équipe a exécuté ses simulations selon deux scénarios d'atténuation, précédemment proposé par l'Environmental Protection Agency des États-Unis, dans lequel des efforts sont faits pour atténuer le réchauffement climatique à 2 et 3 degrés Celsius, rapport à l'époque préindustrielle.

Ils ont constaté que les deux scénarios d'atténuation devraient augmenter les rendements de toutes les cultures par rapport au scénario de statu quo, y compris le coton et le fourrage, et que le scénario le plus ambitieux a le potentiel de réduire le nombre de bassins soumis à un stress hydrique.

Aller de l'avant, les chercheurs prévoient de prendre en compte dans leurs simulations différentes manières dont le changement climatique stimule l'adaptation, et comment ces adaptations façonnent à leur tour les modèles de cultures et le paysage agricole.

"Dans le monde réel, si vous êtes agriculteur et que d'année en année vous perdez du rendement, tu pourrais décider, 'J'ai fini l'agriculture, ' ou passer à une autre culture qui ne nécessite pas autant d'eau, ou peut-être déménagez-vous ailleurs, » dit Monier. « C'est la prochaine étape :comment le secteur agricole s'adapterait-il ?

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.