Une nouvelle étude menée par des chercheurs internationaux a révélé que la production mondiale de maïs et de blé pourrait être affectée d’ici 2030 si les tendances actuelles du changement climatique persistent.
À l’aide de modèles climatiques et agricoles avancés, les scientifiques ont constaté que la modification des rendements est due aux augmentations prévues de la température, aux modifications des régimes pluviométriques et aux concentrations élevées de dioxyde de carbone en surface dues aux émissions de gaz à effet de serre d’origine humaine. Ces changements rendraient plus difficile la culture du maïs sous les tropiques, mais pourraient étendre l’aire de culture du blé.
« Nous ne nous attendions pas à voir un changement aussi fondamental, par rapport aux projections de rendement des cultures de la génération précédente de modèles climatiques et de cultures réalisés en 2014 », a déclaré l’auteur principal Jonas Jägermeyr, modélisateur de cultures et climatologue à l’Institut Goddard d’études spatiales (GISS) de la NASA et à l’Institut de la Terre de l’Université Columbia à New York. « La réponse prévue pour le maïs était étonnamment importante et négative, a-t-il précisé. Une baisse de 20% par rapport aux niveaux de production actuels pourrait avoir de graves répercussions dans le monde entier. »
Arriver aux projections
Pour arriver à leurs projections, l’équipe de recherche a utilisé deux ensembles de modèles. Tout d’abord, ils ont utilisé les simulations de modèles climatiques du projet international Climate Model Intercomparison Project-Phase 6 (CMIP6), puis un ensemble de modèles biophysiques de croissance des cultures pour estimer les implications du changement climatique sur le rendement. Chacun des cinq modèles climatiques CMIP6 utilisés pour cette étude présente une réponse unique de l’atmosphère terrestre aux scénarios d’émissions de gaz à effet de serre jusqu’en 2100. Ces réponses diffèrent quelque peu en raison des variations dans leurs représentations du système climatique de la Terre.
L’équipe de recherche a ensuite utilisé les simulations du modèle climatique pour alimenter 12 modèles de culture mondiaux de pointe qui font partie du projet d’intercomparaison et d’amélioration des modèles agricoles (AgMIP), partenariat international coordonné par l’université de Columbia. La participation de l’IIASA à l’étude était double : tout d’abord, en ce qui concerne l’acquisition et le traitement des données climatiques, des chercheurs des programmes Advancing Systems Analysis et Biodiversity and Natural Resources ont effectué la transformation des données du format original au format adapté à l’alimentation du modèle intégré de politique environnementale (EPIC) de l’institut, qui a fourni des données de modélisation de la croissance des cultures pour l’étude. Ensuite, et surtout, les équipes de l’IIASA ont également réalisé des simulations biophysiques informant (entre autres variables) les projections de rendement correspondant aux données CMIP6.
Réaction des cultures aux conditions environnementales
Les modèles de culture fournissent des simulations à grande échelle de la façon dont les cultures se développent et répondent aux conditions environnementales telles que la température, les précipitations et le dioxyde de carbone atmosphérique, qui sont fournies par les modèles climatiques. Le comportement de chaque espèce de culture est fondé sur ses réponses biologiques réelles étudiées dans des expériences de laboratoire en intérieur et en extérieur. Au final, l’équipe a créé environ 240 simulations de modèles mondiaux de climat et de culture pour chaque culture. L’utilisation de plusieurs modèles de climat et de culture dans diverses combinaisons a permis à l’équipe de renforcer la confiance dans ses résultats.
L’étude s’est concentrée sur les impacts du changement climatique. Les modèles utilisés ne tiennent pas compte des incitations économiques, des changements de pratiques agricoles et des adaptations telles que la sélection de variétés de cultures plus résistantes, bien qu’il s’agisse d’un domaine de recherche actif. L’équipe de recherche prévoit d’examiner ces angles dans des travaux de suivi, car ces facteurs détermineront également le sort des rendements agricoles à l’avenir, à mesure que les gens réagiront aux changements induits par le climat.
Changements dans les rendements agricoles
L’équipe a examiné l’évolution des rendements agricoles moyens à long terme et a établi une nouvelle estimation du moment où les effets du changement climatique « émergent » comme un signal discernable de la variabilité habituelle et historiquement connue des rendements agricoles. Les projections pour le soja et le riz ont montré un déclin plus important que prévu de leurs modèles de changement régionaux, mais à l’échelle mondiale, les différents modèles ne sont toujours pas d’accord sur les impacts globaux du changement climatique. Pour le maïs et le blé, l’effet du climat était beaucoup plus clair, la plupart des résultats des modèles allant dans le même sens.
« Outre les pertes de production plus prononcées prévues pour le maïs par le nouvel ensemble de modèles, l’émergence d’impacts négatifs du changement climatique – le moment où les années extrêmes historiques deviennent la nouvelle norme – se produit également beaucoup plus tôt pour cette culture et la concordance des modèles est plus robuste. Cela suggère qu’il reste peut-être moins de temps pour adapter les systèmes de production végétale connexes au changement climatique que ne l’indiquaient les études d’ensemble antérieures », explique Christian Folberth, coauteur et chercheur à l’IIASA.
Les rendements du maïs diminuent avec la température
Le maïs est cultivé dans le monde entier, et de grandes quantités sont produites dans les pays proches de l’équateur. L’Amérique du Nord et centrale, l’Afrique de l’Ouest, l’Asie centrale, le Brésil et la Chine verront potentiellement leurs rendements de maïs diminuer dans les années à venir et au-delà, car les températures moyennes augmentent dans ces régions, ce qui soumet les plantes à davantage de stress.
Le blé, qui pousse mieux dans les climats tempérés, pourrait voir une zone plus étendue où il peut être cultivé à mesure que les températures augmentent, y compris le nord des États-Unis et le Canada, les plaines de Chine du Nord, l’Asie centrale, le sud de l’Australie et l’Afrique de l’Est, mais ces gains pourraient se stabiliser au milieu du siècle.
Autres facteurs affectant les rendements des cultures
La température n’est pas le seul facteur que les modèles prennent en compte pour simuler les rendements agricoles futurs. Des niveaux plus élevés de dioxyde de carbone dans l’atmosphère ont un effet positif sur la photosynthèse et la rétention d’eau, ce qui augmente le rendement des cultures, mais souvent au détriment de leur valeur nutritionnelle. Cet effet est plus marqué pour le blé que pour le maïs, ce qui est mieux pris en compte dans la génération actuelle de modèles. La hausse des températures mondiales est également liée à des modifications du régime des précipitations, ainsi qu’à la fréquence et à la durée des vagues de chaleur et des sécheresses, qui peuvent affecter la santé et la productivité des cultures. Les températures plus élevées affectent également la durée des saisons de croissance et accélèrent la maturité des cultures.
« Même dans des scénarios optimistes de changement climatique, où les sociétés mettent en œuvre des efforts ambitieux pour limiter l’augmentation de la température mondiale, l’agriculture mondiale est confrontée à une nouvelle réalité climatique, a déclaré J. Jägermeyr. Et avec l’interconnexion du système alimentaire mondial, les impacts dans une région seront ressentis dans le monde entier. »
Ce communiqué a d’abord été publié par l’IIASA.
