ロビンソン図法のこの色分けされた地図は、変化する地球表面温度異常の進行を示しています。通常の気温は、1951 年から 1980 年までの 30 年間の基準期間の平均です。平年より高い気温は赤色、平年より低い気温は青色で表示されます。最後のフレームは、2016 年から 2020 年までの 5 年間の地球の気温異常を表しています。摂氏でスケールします。クレジット:NASA の Scientific Visualization Studio、Robert B. Schmunk 提供のデータ (NASA/GSFC GISS)
ジャーナル Nature Food に掲載された新しい NASA の研究によると、温室効果ガスの排出量が多いシナリオでは、早ければ 2030 年には気候変動がトウモロコシ (とうもろこし) と小麦の生産に影響を与える可能性があります。 .トウモロコシの収穫量は 24% 減少すると予測されていますが、小麦は約 17% の成長が見込まれる可能性があります。
高度な気候モデルと農業モデルを使用して、科学者たちは収穫量の変化が予測される気温の上昇、降雨パターンの変化、および人間が引き起こした温室効果ガスの排出による地表二酸化炭素濃度の上昇によるものであることを発見しました。これらの変更により、熱帯地方でのトウモロコシの栽培がより困難になりますが、小麦の栽培範囲が拡大する可能性があります.
「2014年に実施された前世代の気候および作物モデルからの作物収量予測と比較して、このような根本的な変化が見られるとは予想していませんでした」と、NASAのゴダード宇宙研究所の作物モデラーおよび気候科学者である筆頭著者のJonas Jägermeyr氏は述べています。 Studies (GISS) およびニューヨーク市のコロンビア大学の地球研究所。予想されるトウモロコシの反応は驚くほど大きく、否定的だった、と彼は言った。 「現在の生産レベルから 20% の減少は、世界中に深刻な影響を与える可能性があります。」
新しい NASA の調査によると、トウモロコシ (トウモロコシ) の世界平均収穫量は今世紀末までに 24% 減少し、2030 年までにその減少が明らかになり、温室効果ガスの排出量が多くなる可能性があります。対照的に、小麦は収穫量が約17％増加する可能性があります。収量の変化は、予想される気温の上昇、降雨パターンの変化、人為的な温室効果ガスの排出による地表二酸化炭素濃度の上昇が原因であり、熱帯地方でのトウモロコシの栽培がより困難になり、小麦の栽培範囲が拡大しています。クレジット:NASA/Katy Mersmann
彼らの予測に到達するために、研究チームは 2 セットのモデルを使用しました。まず、国際気候モデル相互比較プロジェクト-フェーズ 6 (CMIP6) の気候モデル シミュレーションを使用しました。この研究に使用された 5 つの CMIP6 気候モデルはそれぞれ、2100 年までの温室効果ガス排出シナリオに対する地球の大気の独自の応答を実行します。これらの応答は、地球の気候システムの表現が異なるため、多少異なります。
次に、研究チームは、コロンビア大学が調整する国際パートナーシップである農業モデル相互比較および改善プロジェクト (AgMIP) の一部である 12 の最先端の世界的な作物モデルの入力として、気候モデル シミュレーションを使用しました。作物モデルは、気候モデルによって提供される温度、降雨量、大気中の二酸化炭素などの環境条件に作物がどのように成長し、反応するかを大規模にシミュレートします。各作物種の行動は、屋内および屋外のラボ実験で研究された実際の生物学的反応に基づいています。最終的に、チームは作物ごとに約 240 の地球規模の気候作物モデル シミュレーションを作成しました。複数の気候モデルと作物モデルをさまざまに組み合わせて使用することで、研究者は結果に自信を持てるようになりました。
「私たちが行っているのは、スーパーコンピューターを利用して仮想作物を毎日効果的に栽培し、世界の各場所で年ごとおよび 10 年ごとの変化を調べる作物シミュレーションを推進することです。 」と、GISS Climate Impacts Group の共同ディレクターであり、研究の共著者である Alex Ruane 氏は述べています。
この研究は、気候変動の影響に焦点を当てました。これらのモデルは、経済的インセンティブ、農業慣行の変化、およびより丈夫な作物品種の育種などの適応には対応していませんが、それは活発な研究分野です.研究チームは、フォローアップ作業でこれらの角度を調べる予定です。なぜなら、これらの要因は、人々が気候による変化に対応するにつれて、将来の農業収量の運命も決定するからです.
チームは、長期的な平均作物収量の変化を調べ、気候変動の影響が、歴史的に知られている通常の作物収量の変動性から識別可能なシグナルとしていつ「出現」するかについての新しい推定を導入しました。大豆とコメの予測は一部の地域で減少を示しましたが、世界規模では、異なるモデルは気候変動による全体的な影響について依然として一致していません.トウモロコシと小麦の場合、気候の影響はより明確で、ほとんどのモデル結果が同じ方向を指しています。
トウモロコシは世界中で栽培されており、赤道に近い国では大量に生産されています。北中米、西アフリカ、中央アジア、ブラジル、中国では、これらの穀倉地帯全体で平均気温が上昇し、植物により多くのストレスがかかるため、今後数年およびそれ以降にトウモロコシの収量が減少する可能性があります。
温暖な気候で最もよく育つ小麦は、気温が上昇するにつれて、米国北部とカナダ、中国北部平原、中央アジア、オーストラリア南部、東アフリカなど、より広い地域で栽培できる可能性がありますが、これらの増加は横ばいになる可能性があります世紀半ばから。
モデルが将来の作物収量をシミュレートする際に考慮する要素は気温だけではありません。大気中の二酸化炭素濃度が高くなると、光合成と水分保持にプラスの効果があり、作物の収量が増加しますが、多くの場合、栄養が犠牲になります.この効果は、現在の世代のモデルでより正確に捉えられているトウモロコシよりも小麦で起こります。地球の気温上昇は、降雨パターンの変化、熱波や干ばつの頻度や持続時間とも関連しており、作物の健康状態や生産性に影響を与える可能性があります。気温の上昇は生育期間の長さにも影響し、作物の成熟を早めます。
「植物は成長期に太陽光を集めるものと考えることができます」とルアン氏は言います。 「彼らはそのエネルギーを集めて、それを植物や穀物に入れています。したがって、シーズンの終わりまでに成長段階を急ぐと、それほど多くのエネルギーを集めていないだけです。」その結果、植物は、より長い発育期間よりも少ない総穀物を生産します. 「より速く成長することで、収穫量は実際に減少します。」
「社会が地球の気温上昇を抑えるために野心的な取り組みを実施する楽観的な気候変動シナリオの下でさえ、世界の農業は新しい気候の現実に直面しています」とJägermeyr氏は述べています。 「そして、世界の食料システムの相互接続により、1 つの地域の穀倉地帯でさえも影響が世界中に及ぶでしょう。」
参照:「世界の農業に対する気候の影響は、新世代の気候と作物のモデルで早期に現れる」Jonas Jägermeyr、Christoph Müller、Alex C. Ruane、Joshua Elliott、Juraj Balkovic、Oscar Castillo、Babacar Faye、Ian Foster、Christian Folberth、James A.フランケ、カトリン・フックス、ホセ・R・グアリン、イェンス・ハインケ、ゲリット・ホーゲンブーム、飯泉俊親、アトゥール・K・ジャイン、デヴィッド・ケリー、ニコライ・ハバロフ、ステファン・ランゲ、ツー・シュン・リン、ウェンフェン・リュー、オレクサンドル・ミアリク、サラ・ミノリ、エリザベートJ.モイヤー、岡田正志、メリデル・フィリップス、シェリル・ポーター、サム・S・ラビン、クレメンス・シェアー、ジュリア・M・シュナイダー、ジョープ・F・シンス、ラスティスラフ・スカルスキー、アンドリュー・スメラルド、トマソ・ステラ、ヘインズ・ステファンズ、ハイディ・ウェバー、フロリアン・ザベル、シンシアRosenzweig、2021 年 11 月 1 日、Nature Food .
DOI:10.1038/s43016-021-00400-y
