Наиболее пострадавшим регионом, по мнению исследователей, будет Юго-Запад. По прогнозам, в этом регионе, который уже является частью страны, испытывающей дефицит воды, к середине века количество осадков сократится. Меньшее количество осадков в этом районе будет означать уменьшение стока в водоемы, питающие орошаемые поля.Производство хлопка, основной орошаемой культуры на юго-западе и в южной Аризоне, в частности, упадет до менее 10 процентов урожая при оптимальных условиях орошения, прогнозируется в исследовании.
Точно так же кукуруза, выращиваемая в Юте, которая в настоящее время дает только 40 процентов от оптимального ожидаемого урожая, снизится до 10 процентов из-за дальнейшего дефицита воды, обусловленного климатом.На северо-западе нехватка воды в районе Большого бассейна приведет к значительному сокращению орошаемых кормов, таких как сено, травы и другие культуры, выращиваемые для кормления скота.
В отличие от этого, исследователи прогнозируют снижение водного стресса для орошения южных равнин, что приведет к увеличению урожайности орошаемого сорго и сои.Если будут предприняты усилия по сокращению выбросов парниковых газов и смягчению последствий изменения климата, исследователи обнаружат, что можно избежать нехватки воды и связанного с этим сокращения хлопка и кормов.«На Юго-западе доступность воды для орошения уже вызывает беспокойство», — говорит первый автор Элоди Бланк, научный сотрудник совместной программы Массачусетского технологического института по науке и политике глобальных изменений. «Если мы смягчим последствия, это может предотвратить дополнительный стресс, связанный с изменением климата и резким сокращением стока в западной части Соединенных Штатов. Но в будущем будет еще хуже, если мы вообще ничего не будем делать».
Исследование Блан опубликовано в журнале Earth’s Future, а ее соавторами являются Эрван Монье, главный научный сотрудник Массачусетского технологического института; Джастин Кэрон, доцент HEC Montreal; и Чарльз Фант, бывший постдок Массачусетского технологического института.«Более интегрированный мир»Хотя многие исследователи изучали влияние изменения климата на урожайность сельскохозяйственных культур, исследование Бланка — одно из первых, в котором рассматривается, как изменение климата может влиять на доступность и распределение водных бассейнов, от которых зависят орошаемые культуры.«Большинство исследований по моделированию, которые изучают влияние изменения климата на урожайность и судьбу сельского хозяйства, не принимают во внимание, изменится ли вода, доступная для орошения», — говорит Монье.
При прогнозировании того, как климат повлияет на урожайность орошаемых культур в будущем, исследователи также учитывают такие факторы, как население и экономический рост, а также конкурирующие потребности в воде со стороны различных социально-экономических секторов, которые, по прогнозам, изменятся по мере потепления климата.«Мы стараемся максимально отражать реальность», — говорит Блан.Для этого исследователи использовали модель 99 основных речных бассейнов страны, которую они объединили с Интегрированной глобальной системной моделью Массачусетского технологического института — Модель атмосферы сообщества — набором моделей, которые имитируют развитие экономики, демографии, торговли и технологические процессы.
Модели также включают выбросы парниковых газов и других загрязнителей, возникающие в результате этих процессов, и включают всю эту информацию в рамках глобальной климатической модели, моделирующей физические и химические процессы в атмосфере, а также в пресноводных и океанских системах.«Мы смотрим на более интегрированный мир и на то, как все эти взаимодействия повлияют на изменения в орошении», — говорит Монье.«Резко обостренный» дефицит
Исследователи сосредоточили свое глобальное моделирование на США и смоделировали развивающуюся экономическую деятельность страны в различных географических регионах, чтобы определить потребности в воде для пяти основных секторов: термоэлектрическое охлаждение; общественное снабжение, такое как питьевая вода и другие коммунальные услуги; промышленный спрос; добыча полезных ископаемых; и орошение.Затем они использовали модель сельскохозяйственных культур, чтобы смоделировать суточные потребности в воде для различных культур на основе смоделированных исследователями прогнозов осадков и температуры, и сравнили эти потребности с количеством воды, которое, согласно прогнозам, будет доступно для орошения в конкретном бассейне до 2050 года. .«Самый важный вывод заключается в том, что действительно имеет значение для конкретных регионов, учитываете ли вы, как будет изменяться доступность орошения в будущем и как это повлияет на урожайность», — говорит Монье.К 2050 году команда прогнозирует, что при обычном сценарии ведения дел, при котором не будет предпринято никаких действий по сокращению выбросов парниковых газов, ряд водных бассейнов в США начнет испытывать нехватку воды.
Согласно исследованию, в некоторых бассейнах, особенно на юго-западе, существующая нехватка воды будет «резко обострена».Исследователи отмечают, что бассейны, которые будут больше всего затронуты, как правило, не покрывают самые большие площади орошаемых пахотных земель. Например, хотя изменение климата значительно сократит производство хлопка на Юго-Западе, основная часть производства хлопка в стране не приходится на этот регион.«Это может не иметь большого значения для общего растениеводства в США, но если вы фермер в этом конкретном регионе, который будет затронут, это важно для вас», — говорит Монье. «Что мы хотим сделать, так это предоставить полезную информацию, которую фермеры или земельные инвесторы могут использовать, чтобы заглянуть в будущее и принять решение о том, где лучше всего развивать орошаемое земледелие, а где это более рискованно.
Мы также хотим прояснить что смягчение последствий изменения климата лучше для орошаемого земледелия в США, чем бездействие ».Пейзаж, меняющий климатВ соответствии с тем же сценарием, как обычно, исследователи прогнозировали более высокие урожаи для орошаемых культур, таких как пшеница, соя и сорго. Увеличение урожайности этих культур обусловлено более высоким прогнозом выпадения осадков в центральной части США в сочетании с более высокими концентрациями углекислого газа, что снижает потребность растений в воде.
Исследователи прогнозируют, что урожайность пшеницы, сои и сорго должна увеличиться еще больше, если будут приняты меры по смягчению последствий. В дополнение к обычному сценарию, команда провела моделирование по двум сценариям смягчения последствий, ранее предложенным Агентством по охране окружающей среды США, в которых предпринимаются усилия по смягчению глобального потепления до 2 и 3 градусов Цельсия по сравнению с предварительным. индустриальные времена.
Они обнаружили, что оба сценария смягчения воздействий должны повысить урожайность для всех культур по сравнению со сценарием «как обычно», включая хлопок и фураж, и что более амбициозный сценарий может сократить количество бассейнов с дефицитом воды.В дальнейшем исследователи планируют учесть в своих симуляциях различные способы, которыми изменение климата влияет на адаптацию, и то, как такая адаптация, в свою очередь, влияет на структуру посевов и сельскохозяйственный ландшафт.«В реальном мире, если вы фермер и год за годом теряете урожай, вы можете решить:« Я закончил заниматься сельским хозяйством », или переключиться на другую культуру, для которой не требуется столько воды, или, может быть, вы переезжаете в другое место », — говорит Монье. «Это следующий шаг: как будет адаптироваться аграрный сектор?»