Потенциал неожиданной жары и засухи для пшеницы

npj Наука о климате и атмосфере, том 6, Номер статьи: 56 (2023) Цитировать эту статью

1064 доступа

399 Альтметрика

Подробности о метриках

Предыдущие анализы возможности глобальных провалов житницы экстраполировали риски, основанные на исторических взаимосвязях между климатом и урожайностью. Однако изменение климата вызывает беспрецедентные события во всем мире, которые могут превысить критические пороговые значения и снизить урожайность, даже если исторического прецедента нет. Это означает, что мы, вероятно, недооцениваем климатические риски для нашей продовольственной системы. Что касается пшеницы, то в некоторых частях США и Китая исторически наблюдается слабая связь между урожайностью и температурой, но сейчас возможны экстремальные температуры, которые превышают критические физиологические пороги для растений пшеницы. Подходы беспрецедентного моделирования экстремальных ансамблей (UNSEEN) используют большие ансамбли для генерации правдоподобных беспрецедентных событий, которые могут дать информацию для нашей оценки риска для сельскохозяйственных культур. Мы используем подход UNSEEN с большим набором архивных сезонных прогнозов, чтобы генерировать тысячи вероятных событий за последние 40 лет и сравнивать результаты с исторически наблюдаемыми экстремальными температурами и осадками. На Среднем Западе США экстремальные температуры, которые случались примерно 1 раз в 100 лет в 1981 году, теперь имеют период повторяемости 1 раз в 6 лет, в то время как в Китае текущий период повторяемости составляет порядка 1 года. -16 лет. Это означает, что на Среднем Западе США вероятность возникновения экстремальных температур, которые раньше имели 1%-ную вероятность в 1981 году, теперь имеет 17%-ную вероятность в любой конкретный год, в то время как в Китае вероятность увеличилась с 1% до 6%. Рекордные годы с превышением критических пороговых значений для ферментов в растениях пшеницы сейчас более вероятны, чем в прошлом, и эти рекордно жаркие годы связаны с чрезвычайно засушливыми условиями в обоих местах. Используя геопотенциальную высоту и аномалии ветра из ансамбля UNSEEN, мы демонстрируем, что сильные ветры над сушей притягивают сухой воздух к этим регионам во время чрезвычайно жарких и сухих невидимых явлений. Мы характеризуем правдоподобные крайности из ансамбля НЕВИДИМОГО, которые можно использовать, чтобы помочь представить себе непредвиденные в противном случае события, включая комплексное событие, при котором сильные воздействия происходят одновременно в обоих регионах, что дает информацию для планирования адаптации в этих регионах. Недавние экстремальные температуры, особенно на Среднем Западе США, вряд ли будут хорошим показателем того, чего ожидать в ближайшие несколько лет в условиях сегодняшнего климата, и местные заинтересованные стороны могут воспринимать свой риск ниже, чем он есть на самом деле. Мы считаем, что в этих регионах существует высокий потенциал неожиданностей, если люди будут основывать анализ рисков исключительно на исторических данных.

Учитывая глобальную взаимосвязанность мировой продовольственной системы, одновременные потрясения в основных регионах производства продовольственного зерна (житницах) могут существенно повлиять на цены и доступность основных продуктов питания. В нескольких исследованиях была предпринята попытка количественно оценить риск множественных сбоев «житницы» только из-за климатических потрясений1,2,3. Эти исследования в первую очередь экстраполировали исторические закономерности, количественно оценивая риск того, что климатические потрясения прошлого могут произойти одновременно в будущем. Однако изменение климата приносит с собой новые и беспрецедентные события, последствия которых могут отличаться от тех, которые наблюдались в прошлом, и поэтому исторический анализ может недооценивать наш нынешний риск. В этом исследовании мы отходим от исторических событий и вместо этого демонстрируем, как визуализировать риск исторически беспрецедентных событий, которые могут пересечь критические пороги в основных регионах-производителях пшеницы в США и Китае.

Большинство исследований, количественно оценивающих риск неурожая, используют исторические взаимосвязи между климатом и урожайностью в качестве основы для оценки того, как будущие или беспрецедентные климатические состояния могут повлиять на урожайность. Например2, используют исторические данные по урожайности, чтобы определить порог серьезного дефицита воды в регионах выращивания кукурузы в США и Китае, а затем исследуют изменение риска этого порога, используя большие ансамбли для моделирования беспрецедентных экстремальных явлений. Оценки риска множественных сбоев в хлебных корзинах для различных культур также используют этот подход: сначала оценивают взаимосвязь климата и урожайности на основе исторических данных, а затем экстраполируют результаты урожайности на основе изменений переменных температуры и осадков, которые исторически были связаны с урожайностью4. более 50% исторических изменений урожайности можно отнести на счет погоды5.