Naukowcy niedoszacowali problemu ze zbiorami rolnymi. Teraz biją na alarm

Niedawne badanie wskazuje, iż jednoczesny spadek zbiorów rolnych w wielu regionach świata był dotychczas niedoszacowany przez modele komputerowe. Naukowcy zaobserwowali, iż ma to związek z występowaniem ekstremalnych zdarzeń pogodowych. Co to oznacza dla świata?

Zmiany klimatyczne, napędzane konsumpcją paliw kopalnych przez społeczeństwa, wywierają coraz większą presję na ludzi i inne żywe istoty. Globalne ocieplenie zwiększa częstotliwość i intensywność ekstremów pogodowych oraz prawdopodobieństwo ich jednoczesnego wystąpienia na całym świecie.

Rosnące temperatury wpływają na intensyfikację ekstremalnych zjawisk, takich jak fale upałów, susze, powodzie, pożary i burze. Wszystkie one mają wpływ na spadek zbiorów rolnych. Może to też spowodować jednoczesne obniżenie produkcji żywności w wielu regionach świata.

W 2021 r. ponad 828 mln ludzi dotknął głód, a zmiany klimatu mogą do połowy stulecia zwiększyć tę liczbę choćby o 80 mln.

Spadek zbiorów rolnych. Modele klimatyczne nie doszacowują wpływu anomalii pogodowych

Naukowcy kierowani przez klimatologa Kaia Kornhubera z Obserwatorium Ziemi Lamont-Doherty na Uniwersytecie Columbia postanowili przyjrzeć się zapisom danych obserwacyjnych z lat 1960-2014, a następnie prognozom modeli klimatycznych na lata 2045-2099.

Modele klimatyczne dość dokładnie symulują wzorce atmosferyczne, ale nie doszacowują już związanych z nimi częstych anomalii pogodowych. A właśnie ten aspekt jest istotny do zbadania ich negatywnego wpływu na uprawy rolne na całym świecie. Na to zwrócili też szczególną uwagę naukowcy w swoim artykule opublikowanym na łamach czasopisma „Nature Communications”.

Badacze zauważyli, iż na jednoczesne wystąpienie ekstremów pogodowych mogą nakładać się okresy nieurodzaju, czyli spadków plonów rolnych. To z kolei może mieć fatalne skutki dla wyżywienia ludności zamieszkującej narażone regiony.

Modele klimatyczne dotychczas dobrze pokazywały ruch atmosferyczny prądu strumieniowego, jednak nie doceniały wielkości ekstremów pogodowych. – Musimy być przygotowani na tego rodzaju złożone zagrożenia klimatyczne w przyszłości, a obecne modele wydają się tego nie uwzględniać – powiedział Kornhuber.

Rys. Mapa pogody w wysokiej rozdzielczości przedstawiająca prąd strumieniowy między Ameryką Północną a Europą, z zaznaczeniem ruchu prądów atmosferycznych i wiatrów. Źródło: Stock Lpa/Shutterstock

Wpływ wzorców prądów strumieniowych na spadek zbiorów rolnych

Naukowcy postanowili zbadać meandrujące prądy strumieniowe oraz przyczyny i skutki ich oddziaływania na uprawy rolne.

Prądy strumieniowe płyną nie tylko w jednym kierunku. Czasami w sposób nieprzewidziany wyginają się i meandrują jak rzeki. Zdaniem naukowców nie jest to dobry prognostyk w odniesieniu do postępujących zmian klimatu. Meandrujące prądy przyczyniają się do powstawania wysokociśnieniowych systemów pogodowych. Powodują one silną blokadę, uniemożliwiającą powstawanie systemów niskiego ciśnienia, przynoszących z sobą chmury i deszcz.

Silne meandrowanie prądu strumieniowego, płynącego w postaci dużych fal – tzw. fal Rossby’ego – ma szczególnie znaczący wpływ na najważniejsze regiony rolnicze w Ameryce Północnej, Europie Wschodniej i Azji Wschodniej. Jego oddziaływanie może również spowodować redukcję zbiorów choćby o 7 proc. W tym samym czasie światowa produkcja żywności może spaść o 3 proc.

Autorzy badania zaobserwowali, iż w ujęciu ilościowym, skomplikowany związek między dynamicznie rozwijającymi się wzorcami prądów strumieniowych, ekstremalnymi zjawiskami pogodowymi i anomaliami plonów był dotychczas określany tylko na poziomie regionalnym, a nie globalnym.

– Jednoczesne nieudane uprawy w głównych regionach produkcji roślinnej stanowią ryzyko systemowe. Ponieważ związane z nimi skoki cen żywności mogą prowadzić do konfliktów i niedożywienia w krajach, które polegają na imporcie – stwierdza Kornhuber i jego współpracownicy w badaniu. – Dlatego zrozumienie prawdopodobieństwa równoczesnych nieurodzajów i stopnia, w jakim modele są w stanie odtworzyć obserwowane zależności, jest ważne dla zwiększenia odporności globalnego systemu żywnościowego i łagodzenia zagrożeń klimatycznych.

Wzór pogodowy w 2010 r.

W 2010 r. duży, stagnacyjny wzór pogodowy zmienił dynamikę prądu strumieniowego, przyczyniając się do zakłócenia normalnego, stabilnego ruchu systemów pogodowych. To zdarzenie spowodowało także ekstremalne upały, w których masa gorącego powietrza została na dłuższy czas uwięziona nad zachodnią Rosją. Z kolei opady w indyjskim regionie monsunowym przesunęły ogromne ilości wilgotnego powietrza w kierunku Pakistanu. Doprowadziło to w tym kraju do ekstremalnych powodzi. Oba pogodowe zdarzenia ekstremalne w Rosji i Pakistanie łączyło jedno – negatywny wpływ na plony rolników.

Rys. Powodzie w Pakistanie objęły obszar około 37 280 km kwadratowych. Było to między 28 lipca a 16 września 2010 r. Źródło: NASA/Earth Observatory

Opinie naukowców, którzy prowadzili badania

– Nasze badania identyfikują scenariusz, w którym oddziaływanie [zmian na bezpieczeństwo żywnościowe — przyp. red.] jest duże, jeżeli prąd strumieniowy spowoduje ekstremalne warunki pogodowe w wielu krajach, w których produkowana jest żywność, w tym samym czasie. Może to mieć poważne konsekwencje dla wrażliwych państw i grup — mówi główny autor badania, dr Kai Kornhuber.

Poważne skutki zmian dostrzega także inny współautor publikacji, dr Jonas Jägermeyr z Columbia University i NASA Goddard Institute for Space Studies. – Historycznie regionalne straty produkcyjne w jednym miejscu były amortyzowane przez rynek światowy. W sytuacjach równoczesnych strat system handlowy może jednak ulec destabilizacji, rozprzestrzeniając problem na znacznie większe regiony.

– Zidentyfikowane niepewności podkreślają, iż należy wzmocnić wysiłki na rzecz ograniczenia emisji gazów cieplarnianych. Po to, by zapobiec wzrostowi skrajności poza możliwości adaptacyjne – mówi dr Corey Lesk, współautor z Dartmouth College.

Źródła:

• www.sciencealert.com/researchers-weve-underestimated-the-risk-of-simultaneous-crop-failures-worldwide
• www.nature.com/articles/s41467-023-38906-7
• www.vice.com/en/article/z3m3k3/scientists-raise-alarm-over-risk-of-synchronized-global-crop-failures
• globalnews.ca/news/9815419/simultaneous-crop-failure-study/
• www.theenergymix.com/2023/07/12/climate-models-understate-risk-of-simultaneous-crop-failures-study-finds/
• www.nasa.gov/topics/earth/features/asia-fire.html
• climateanalytics.org/latest/changes-to-the-jet-stream-could-trigger-simultaneous-crop-failures-impacting-global-food-security/

–

Zdjęcie tytułowe: A_Lesik/Shutterstock