La population mondiale devrait atteindre près de 10 milliards d'ici 2050. Avec 3,4 milliards de bouches supplémentaires à nourrir, et le désir croissant de la classe moyenne pour la viande et les produits laitiers dans les pays en développement, la demande mondiale de nourriture pourrait augmenter de 59 à 98 pour cent. Cela signifie que l'agriculture dans le monde doit augmenter sa production et augmenter ses rendements. Mais les scientifiques disent que les impacts du changement climatique—des températures plus élevées, conditions météorologiques extrêmes, la sécheresse, les niveaux croissants de dioxyde de carbone et l'élévation du niveau de la mer menacent de diminuer la quantité et de compromettre la qualité de nos approvisionnements alimentaires.

Une étude récente de la production mondiale de légumes et de légumineuses a conclu que si les émissions de gaz à effet de serre continuent sur leur trajectoire actuelle, les rendements pourraient chuter de 35 pour cent d'ici 2100 en raison de la rareté de l'eau et de l'augmentation de la salinité et de l'ozone.

Une autre nouvelle étude a révélé que la production américaine de maïs (alias maïs), dont une grande partie est utilisée pour nourrir le bétail et fabriquer du biocarburant, pourrait être réduit de moitié par une augmentation de 4 °C des températures mondiales, ce qui pourrait arriver d'ici 2100 si nous ne réduisons pas nos émissions de gaz à effet de serre. Si nous limitons le réchauffement à moins de 2˚ C, l'objectif de l'accord de Paris sur le climat, La production de maïs aux États-Unis pourrait encore diminuer d'environ 18 pour cent. Les chercheurs ont également découvert que le risque des quatre principaux exportateurs de maïs au monde (États-Unis, Brésil, l'Argentine et l'Ukraine) souffrant de pertes de récolte simultanées de 10 pour cent ou plus est d'environ 7 pour cent avec une augmentation de température de 2˚C. Si les températures montent de 4˚C, les chances montent à 86 pour cent.

« Nous sommes plus préoccupés par les rendements fortement réduits, " dit Pierre de Menocal, Doyen des sciences à l'Université de Columbia et directeur du Center for Climate and Life. "Nous avons déjà du mal à nourrir le monde et cet impact supplémentaire sur les rendements des cultures aura un impact sur les plus pauvres du monde et amplifiera le fossé riche/pauvre qui existe déjà."

Mais le changement climatique n'affectera pas seulement les cultures, il affectera également la production de viande, la pêche et d'autres aspects fondamentaux de notre approvisionnement alimentaire.

Conditions météorologiques extrêmes

Quatre-vingt pour cent des cultures mondiales sont pluviales, la plupart des agriculteurs dépendent donc des conditions météorologiques prévisibles auxquelles l'agriculture s'est adaptée pour produire leurs récoltes. Cependant, le changement climatique modifie les régimes de précipitations dans le monde.

Quand les températures montent, l'air plus chaud retient plus d'humidité et peut rendre les précipitations plus intenses. événements de précipitations extrêmes, qui sont de plus en plus fréquents, peut endommager directement les cultures, entraînant une baisse des rendements.

Les inondations résultant de l'intensité croissante des tempêtes tropicales et de l'élévation du niveau de la mer sont également susceptibles d'augmenter avec le changement climatique, et peut noyer les récoltes. Parce que les eaux de crue peuvent transporter les eaux usées, le fumier ou les polluants des routes, fermes et pelouses, davantage d'agents pathogènes et de toxines pourraient se retrouver dans nos aliments.

Un temps plus chaud entraînera une évaporation plus rapide, résultant en plus de sécheresses et de pénuries d'eau, il y aura donc moins d'eau pour l'irrigation juste au moment où cela est le plus nécessaire.

Environ 10 pour cent des cultures cultivées dans les principales régions de production alimentaire du monde sont irriguées avec des eaux souterraines non renouvelables. En d'autres termes, les aquifères se vident plus vite qu'ils ne se remplissent - un problème qui ne fera qu'empirer à mesure que le monde continue de se réchauffer, a expliqué Michael Puma, directeur du Centre de recherche sur les systèmes climatiques de Columbia.

Cela se produit dans les principales régions productrices de denrées alimentaires telles que les grandes plaines américaines et la vallée centrale de la Californie, et au Pakistan, Inde, nord-est de la Chine, et certaines parties de l'Iran et de l'Irak.

« L'épuisement des eaux souterraines est une pression croissante sur notre système alimentaire, " a déclaré Puma. " Et nous n'avons pas de politiques efficaces en place pour faire face au fait que nous épuisons nos principales ressources dans nos principales régions productrices de nourriture, ce qui est assez déconcertant."

Les projections climatiques montrent que les sécheresses deviendront plus fréquentes dans une grande partie des États-Unis, surtout le sud-ouest. Dans d'autres parties du monde, la sécheresse et les pénuries d'eau devraient affecter la production de riz, qui est un aliment de base pour plus de la moitié de la population sur Terre. Pendant les années de sécheresse sévère, les rendements du riz pluvial ont diminué de 17 à 40 pour cent. En Asie du Sud et du Sud-Est, 23 millions d'hectares de zones de production de riz pluvial sont déjà soumis à la pénurie d'eau, et la sécheresse récurrente affecte près de 80 pour cent des zones rizicoles pluviales d'Afrique.

Conditions météorologiques extrêmes, y compris les fortes tempêtes et la sécheresse, peut également perturber le transport des aliments. À moins que la nourriture ne soit correctement stockée, cela pourrait augmenter le risque de détérioration et de contamination et entraîner davantage de maladies d'origine alimentaire. Une grave sécheresse estivale en 2012 a réduit le trafic maritime sur le fleuve Mississippi, une route importante pour le transport des récoltes du Midwest. La diminution du trafic de barges a entraîné d'importantes pertes alimentaires et économiques. Les inondations qui ont suivi au printemps ont causé des retards supplémentaires dans le transport des aliments.

Températures en hausse

Le réchauffement climatique peut profiter à certaines cultures, comme les pommes de terre en Europe du Nord et le riz en Afrique de l'Ouest, et permettre à certains agriculteurs de cultiver de nouvelles cultures qui ne prospèrent que dans les zones plus chaudes aujourd'hui. Dans d'autres cas, le changement climatique pourrait empêcher les agriculteurs de cultiver leurs cultures traditionnelles; les conditions de croissance idéales peuvent se déplacer vers des latitudes plus élevées, où le terrain ou le sol peut ne pas être aussi fertile, résultant en moins de terres disponibles pour l'agriculture productive.

L'effet ultime de l'augmentation de la chaleur dépend de la plage optimale de températures de chaque culture pour la croissance et la reproduction. Si les températures dépassent cette plage, les rendements chuteront car le stress thermique peut perturber la pollinisation d'une plante, floraison, stades de développement et de croissance des racines.

Selon un rapport de l'Académie nationale des sciences de 2011, pour chaque degré Celsius que le thermostat global augmente, il y aura une baisse de 5 à 15 pour cent de la production agricole globale.

Vagues de chaleur, qui devraient devenir plus fréquentes, rendre le bétail moins fertile et plus vulnérable aux maladies. Les vaches laitières sont particulièrement sensibles à la chaleur, donc la production de lait pourrait diminuer.

Les parasites et les maladies qui ciblent le bétail prospèrent dans les régions chaudes et conditions humides. Cela pourrait amener les éleveurs à traiter les parasites et les maladies animales en utilisant davantage de produits chimiques et de médicaments vétérinaires, qui pourraient alors entrer dans la chaîne alimentaire.

Le changement climatique permettra également aux mauvaises herbes, les parasites et les champignons pour étendre leur aire de répartition et leur nombre. En outre, des printemps plus précoces et des hivers plus doux permettront à un plus grand nombre de ces parasites et mauvaises herbes de survivre plus longtemps.

Les maladies des plantes et les ravageurs qui sont nouveaux dans une région pourraient détruire les cultures qui n'ont pas eu le temps de développer des défenses contre eux. Par exemple, nouvelles souches mutantes virulentes de rouille du blé, une infection fongique qui n'avait pas été vue depuis plus de 50 ans, se sont propagées de l'Afrique à l'Asie, le Moyen-Orient et l'Europe, récoltes dévastatrices.

Des niveaux plus élevés de dioxyde de carbone

Parce que les plantes utilisent du dioxyde de carbone pour fabriquer leur nourriture, plus de CO2 dans l'atmosphère peut améliorer les rendements des cultures dans certaines régions si d'autres conditions—quantités de nutriments, l'humidité du sol et la disponibilité de l'eau sont justes. Mais les effets bénéfiques de l'augmentation des niveaux de dioxyde de carbone sur la croissance des plantes peuvent être compensés par des conditions météorologiques extrêmes, sécheresse ou stress thermique.

Alors que des niveaux de CO2 plus élevés peuvent stimuler la croissance des plantes et augmenter la quantité de glucides produite par la plante, cela se fait au détriment des protéines, teneur en vitamines et minéraux. Les chercheurs ont découvert que la teneur en protéines des plantes diminuera probablement de manière significative si les niveaux de dioxyde de carbone atteignent 540 à 960 parties par million, que nous devrions atteindre d'ici 2100. (Nous sommes actuellement à 409 ppm.) Des études montrent que l'orge, blé, les pommes de terre et le riz ont des concentrations de protéines inférieures de 6 à 15 pour cent lorsqu'ils sont cultivés à ces niveaux de CO2. La teneur en protéines du maïs et du sorgho, cependant, n'a pas diminué de manière significative.

De plus, les concentrations d'éléments importants, tels que le fer, zinc, calcium, magnésium, le cuivre, soufre, le phosphore et l'azote – devraient diminuer avec plus de CO2 dans l'atmosphère. Lorsque les niveaux de CO2 augmentent, les ouvertures dans les pousses et les feuilles des plantes rétrécissent, donc ils perdent moins d'eau. La recherche suggère qu'à mesure que les plantes perdent de l'eau plus lentement, leur circulation ralentit, et ils tirent moins d'azote et de minéraux du sol. Les niveaux de vitamine B dans les cultures peuvent également baisser car l'azote dans les plantes est essentiel à la production de ces vitamines. Dans une étude, le riz cultivé avec des concentrations élevées de CO2 contenait 17 pour cent moins de vitamine B1 (thiamine), 17% moins de vitamine B2 (riboflavine), 13% de vitamine B5 en moins (acide pantothénique), et 30 pour cent de moins de vitamine B9 (folate) que le riz cultivé avec les niveaux actuels de CO2.

Un plus chaud, océan plus acide

540 millions de personnes dans le monde dépendent du poisson pour leurs protéines et leurs revenus, mais les fruits de mer seront touchés par le changement climatique, trop. Depuis 1955, les océans ont absorbé plus de 90 pour cent de l'excès de chaleur piégé par les émissions de gaz à effet de serre dans l'atmosphère. Par conséquent, l'océan est plus chaud aujourd'hui qu'il ne l'a jamais été depuis le début de la tenue de registres en 1880.

Alors que les océans se réchauffent, de nombreux poissons et crustacés se déplacent vers le nord à la recherche d'eaux plus fraîches.

Au large de la côte nord-est des États-Unis, Homard américain, le merlu rouge et le bar noir ont déplacé leur aire de répartition de 119 milles en moyenne vers le nord depuis la fin des années 1960. Au Portugal, les pêcheurs ont récemment capturé 20 nouvelles espèces, dont la plupart ont migré des eaux plus chaudes. Et le saumon quinnat, généralement trouvé autour de la Californie et de l'Oregon, pénètrent maintenant dans les rivières de l'Arctique. Déménagement dans un nouveau territoire, cependant, ces espèces peuvent être confrontées à une concurrence avec d'autres espèces pour la nourriture, ce qui peut affecter leur taux de survie. Les changements d'aire de répartition affectent les pêcheurs, trop, qui doit choisir de suivre le poisson qu'il a l'habitude de pêcher lorsqu'il se déplace vers le nord ou de pêcher différentes espèces. À mesure que ces écosystèmes changent, la réglementation de la pêche a du mal à suivre, mettant en péril les moyens de subsistance des pêcheurs dont les quotas pour certaines espèces de poissons peuvent ne plus être pertinents.

Des eaux plus chaudes peuvent modifier le moment de la migration et de la reproduction des poissons, et pourrait accélérer le métabolisme des poissons, ce qui fait que leur corps absorbe plus de mercure. (pollution au mercure, de la combustion de combustibles fossiles, finit dans l'océan et s'accumule dans les créatures marines.) Lorsque les humains mangent du poisson, ils ingèrent le mercure, qui peuvent avoir des effets toxiques sur la santé humaine.

Des températures de l'eau plus élevées augmentent l'incidence des agents pathogènes et des maladies marines chez des espèces telles que les huîtres, saumon et ormeaux. Bactéries vibrio, qui peuvent contaminer les coquillages et, lorsqu'il est ingéré par l'homme, provoquer la diarrhée, fièvre et maladie du foie, sont plus fréquents lorsque les températures de surface de la mer augmentent, trop.

En plus de chauffer, l'océan a absorbé près d'un tiers du dioxyde de carbone que les humains ont généré, qui a changé sa chimie. L'eau de mer est désormais 30% plus acide qu'elle ne l'était pendant la révolution industrielle.

À mesure que l'acidité des océans augmente, il y a moins d'ions carbonate dans l'océan pour les espèces marines qui ont besoin de carbonate de calcium pour construire leur coquille et leur squelette. Quelques coquillages, comme les moules et les ptérapodes (petits escargots marins à la base de la chaîne alimentaire) commencent déjà à créer des coquilles plus fines, les laissant plus vulnérables aux prédateurs. L'acidification des océans peut également interférer avec le développement des larves de poisson et perturber l'odorat dont dépendent les poissons pour trouver de la nourriture, habitats et éviter les prédateurs. En outre, Il perturbe les écosystèmes dont dépend la vie marine.

D'après les recherches menées au Columbia's Center for Climate and Life, le réchauffement et l'acidification des océans pourraient finir par restructurer les communautés microbiennes dans l'océan. Parce que ces microbes sensibles sont à la base de la chaîne alimentaire mondiale, ce qui leur arrive pourrait avoir des impacts imprévus et énormes sur nos approvisionnements alimentaires.

Le niveau de la mer monte

Certains experts prédisent que le niveau de la mer pourrait monter d'un mètre d'ici 2100 en raison de la fonte des calottes glaciaires polaires et des glaciers. En Asie, où une grande partie du riz est cultivée dans les zones côtières et les deltas de faible altitude, la montée des mers va probablement perturber la production de riz, et l'eau salée qui se déplace plus à l'intérieur des terres pourrait réduire les rendements.

L'aquaculture d'espèces d'eau douce est également affectée par l'élévation du niveau de la mer, car l'eau salée peut remonter dans les rivières. Par exemple, dans le delta du Mékong et la région de l'Irawaddy au Vietnam et au Myanmar, l'aquaculture en plein essor du poisson-chat pourrait être affectée par l'intrusion d'eau salée. Si cela se produit, les fermes piscicoles devraient être déplacées plus en amont car le poisson-chat a une faible tolérance aux conditions salines.

Qui ressentira les effets ?

Le changement climatique n'affectera pas seulement la production alimentaire et les consommateurs; à mesure que les conditions de croissance optimales changent avec le climat, les communautés qui dépendent de la pêche ou de l'agriculture pour leur subsistance seront perturbées.

Certaines zones de latitude plus élevée peuvent en bénéficier et devenir plus productives, mais si les émissions continuent d'augmenter, les perspectives de production alimentaire de 2050 à 2100 ne sont pas bonnes. Les nations riches et les régions tempérées seront probablement capables de résister à la plupart des impacts, alors que les régions tropicales et les populations pauvres seront les plus exposées. Enfants, femmes enceintes, les personnes âgées, les communautés à faible revenu et celles dont le système immunitaire est affaibli ou qui souffrent de maladies chroniques seront les plus sensibles aux changements dans l'accès à la nourriture, sécurité et alimentation.

En outre, parce que la nourriture est aujourd'hui une marchandise commercialisée à l'échelle mondiale, les événements climatiques dans une région pourraient augmenter les prix et provoquer des pénuries dans le monde entier. À partir de 2006, la sécheresse dans les principaux pays producteurs de blé a été un facteur clé de la flambée dramatique des prix des denrées alimentaires. De nombreux pays ont connu des émeutes de la faim et des troubles politiques.

Comment la science peut éviter les impacts

"La sécurité alimentaire va être l'un des problèmes climatiques les plus urgents, principalement parce que la majeure partie du monde est relativement pauvre et que la nourriture va devenir de plus en plus rare et chère, " a déclaré de Menocal. "Alors, quel genre de solutions la science peut-elle apporter pour aider ?"

Bien sûr, le meilleur moyen de réduire ces risques pour notre approvisionnement alimentaire est de mettre en œuvre des politiques de réduction des émissions de gaz à effet de serre. Chercheurs de l'Institut de la Terre, cependant, travaillent sur des projets ambitieux et potentiellement de grande envergure pour réduire les risques pour le système alimentaire.

L'Institut international de recherche de Columbia pour le climat et la société dirige un projet intitulé Adapting Agriculture to Climate Today, pour demain, ou ACTAujourd'hui. Faisant partie de Columbia World Projects, ACToday aidera à maximiser la production alimentaire et à réduire les pertes de récoltes en prédisant et en gérant plus précisément les risques d'inondation et de sécheresse, améliorer les pratiques financières, et, lorsqu'une crise alimentaire éclate, identifier plus tôt le besoin d'efforts de secours. Le projet introduit des outils d'information et de prévision climatiques de pointe dans six pays :Éthiopie, Sénégal, Colombie, Guatemala, Bangladesh et Viêt Nam.

En cas de perturbation importante du système alimentaire mondial, il n'y a pas d'agence au sein du gouvernement américain dont la responsabilité est de prendre en charge, dit Puma. Son objectif a été d'essayer de comprendre les perturbations potentielles, qui pourrait être lié à des conditions météorologiques extrêmes, le réseau électrique, conflit, ou d'autres facteurs. "Nous voulons mieux comprendre le système alimentaire afin de pouvoir identifier les vulnérabilités et ajuster le système pour y faire face, ", a-t-il déclaré. En travaillant avec des collègues de l'Institut de Potsdam pour la recherche sur l'impact climatique en Allemagne, il construit des modèles économiques quantitatifs pour examiner les vulnérabilités du système alimentaire selon différents scénarios; ils utiliseront l'outil pour explorer comment la modification de certaines politiques pourrait réduire les vulnérabilités du système alimentaire aux perturbations.

Le Center for Climate and Life s'efforce de créer des ponts entre la communauté des affaires et la communauté scientifique à New York, pour aider à clarifier pour les investisseurs les risques financiers et les opportunités du changement climatique. Les grandes sociétés d'investissement ayant une vision à long terme ont des milliards de dollars d'actifs qui pourraient être menacés par le changement climatique. De Menocal pense que des stratégies d'investissement plus intelligentes peuvent être poursuivies avec une approche scientifique. "Si vous engagez les plus grands déploiements d'argent sur la planète, c'est ce qui va façonner le comportement, " a-t-il dit. " Si nous pouvons les éduquer sur la façon dont le changement climatique aura un impact sur les choses qui comptent pour les gens, alors ils peuvent agir sur cette connaissance avant que ces choses ne se produisent. »

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de Earth Institute, Université de Columbia http://blogs.ei.columbia.edu.