PGAEI - Projection Global Arable Equipped for Irrigation under Shared Socioeconomic Pathways

L'eau est le sang vital de l'agriculture, et nulle part cela n'est plus évident que dans les champs qui nourrissent le monde. Bien que l'agriculture pluviale couvre une vaste partie des terres cultivées de la planète, ce sont les terres équipées de systèmes d'irrigation qui produisent près de la moitié de la production mondiale de céréales, malgré le fait qu'elles n'occupent qu'environ un quart de la superficie totale des terres agricoles. Cette gestion de l'eau n'est pas seulement une question de culture de nourriture ; c'est une force massive qui façonne le cycle de l'eau de la Terre, influence les climats locaux et dirige les processus écologiques qui soutiennent la vie. Pour comprendre comment notre planète fonctionnera dans les décennies à venir, les scientifiques doivent savoir exactement où se trouvent ces terres irriguées aujourd'hui et, plus important encore, où elles existeront à l'avenir. Cependant, prédire l'avenir de ces champs est notoirement difficile car cela dépend d'un mélange complexe de besoins humains, de réalités économiques et de l'histoire tenace de notre façon de cultiver la terre depuis des générations.

Pendant longtemps, les chercheurs tentant de cartographier l'avenir de l'irrigation se sont appuyés sur deux approches principales. Une méthode examine les données historiques et suppose que l'avenir sera simplement une continuation du passé, ignorant comment les nouvelles technologies ou les changements de population pourraient modifier le paysage. L'autre méthode utilise des modèles informatiques complexes pour calculer la quantité d'eau dont les agriculteurs auraient besoin pour nourrir une population mondiale croissante, supposant souvent que si la nourriture est nécessaire, l'infrastructure d'irrigation apparaîtra automatiquement pour la fournir. Cette seconde approche, bien qu'utile pour comprendre la demande théorique, omet souvent une réalité cruciale : construire et entretenir des systèmes d'irrigation coûte de l'argent. Ce n'est pas parce qu'une région a besoin de plus de nourriture qu'elle a la capacité économique de construire les canaux, les pompes et les tuyaux nécessaires. Le fossé entre ce qui est théoriquement nécessaire et ce qui est réellement abordable a laissé un angle mort dans notre compréhension de la sécurité alimentaire future.

Pour combler cette lacune, une équipe de chercheurs de l'Université Normale de Pékin a développé une nouvelle façon de projeter l'avenir des terres irriguées mondiales. Au lieu de deviner en se basant sur des besoins théoriques ou de simplement prolonger d'anciennes cartes, ils ont construit un système informatique sophistiqué qui apprend de l'histoire. Ils ont entraîné ce système sur des décennies de données, lui apprenant à reconnaître la relation complexe et non linéaire entre le nombre d'habitants dans une zone, la richesse de cette zone et la quantité réelle de terres irriguées qui y existent. En utilisant une technique appelée apprentissage automatique d'ensemble (ensemble machine learning), qui combine les forces de six modèles mathématiques différents, les chercheurs ont créé un outil capable de percevoir des modèles que des modèles plus simples ne voient pas. Cette approche leur permet de prendre en compte le fait que l'expansion de l'irrigation n'est pas seulement une question de faim ; c'est un investissement stratégique limité par le capital disponible et l'infrastructure existante.

En utilisant ce nouvel outil, les chercheurs ont généré une carte hautement détaillée et à haute résolution des terres irriguées du monde pour chaque décennie de 2020 à 2100. Ils ont lancé ces projections sous cinq scénarios différents de développement humain, connus sous le nom de Trajectoires Socio-économiques Partagées (Shared Socioeconomic Pathways), qui représentent différents futurs possibles pour la population mondiale, la croissance économique et la technologie. Les résultats révèlent un monde où l'avenir de l'irrigation n'est pas uniforme. Dans quatre des cinq scénarios — représentant des futurs aux degrés variables de coopération mondiale et de croissance économique — la quantité totale de terres irriguées devrait diminuer. Le déclin varie d'environ 4 % à près de 10 %, sous l'effet de facteurs tels que l'augmentation de l'efficacité, l'urbanisation et un passage vers des cultures moins gourmandes en eau. Cependant, un scénario spécifique, qui envisage un avenir de fragmentation régionale et de commerce mondial limité, raconte une histoire différente. Dans cette voie, la superficie irriguée totale devrait croître d'environ 5 %, car les pays se replient sur eux-mêmes et comptent davantage sur leur propre production alimentaire domestique, nécessitant ainsi une expansion de leurs systèmes d'irrigation.

Malgré ces variations de totaux, la carte de l'endroit où l'eau circule reste étonnamment stable. Les chercheurs ont découvert que l'avenir de l'irrigation est fortement contraint par « l'inertie », ce qui signifie que la nouvelle irrigation est plus susceptible de se produire dans les zones où l'irrigation existe déjà, plutôt que d'apparaître dans de nouvelles régions. Trois nations — l'Inde, la Chine et les États-Unis — continueront de dominer le paysage mondial, détenant collectivement plus de la moitié des terres irriguées équipées du monde tout au long du siècle. Bien que la quantité spécifique de terres qu'elles irriguent puisse augmenter ou diminuer selon le scénario économique, leur empreinte géographique reste largement inchangée. En Inde, par exemple, la zone irriguée est concentrée dans le nord, et bien qu'elle puisse diminuer dans la plupart des futurs en raison de la pénurie d'eau et de l'urbanisation, elle pourrait s'étendre considérablement si les barrières commerciales forçaient le pays à compter uniquement sur sa propre agriculture. En Chine, les terres irriguées sont fortement regroupées dans la Plaine du Nord de la Chine, et les projections suggèrent un déclin constant dans tous les scénarios à mesure que le pays adopte des technologies de plus en en plus économes en eau et que sa population se stabilise. Les États-Unis présentent un modèle plus modéré, leurs vastes systèmes agricoles mécanisés restant relativement stables, bien qu'ils soient également sensibles aux conditions économiques du commerce mondial.

L'étude souligne que l'avenir de nos systèmes alimentaires ne peut être compris en regardant uniquement les chiffres de la population. C'est une histoire d'économie et d'infrastructure autant que de biologie. Le travail des chercheurs fournit une image plus claire et plus réaliste de ce à quoi les terres agricoles mondiales pourraient ressembler au XXIIe siècle, dépassant les simples suppositions sur la demande pour une compréhension ancrée dans ce qui est réellement réalisable. En cartographiant ces futurs potentiels avec une telle précision, l'étude offre un outil vital pour les scientifiques et les décideurs politiques qui tentent de se préparer à un climat changeant et à une population croissante. Elle suggère que, bien que la quantité totale de terres irriguées puisse changer, les régions centrales qui nourrissent le monde resteront remarquablement persistantes, ancrées par les modèles historiques d'investissement humain dans la terre. Ce nouveau jeu de données, disponible pour la communauté scientifique mondiale, aidera à améliorer les modèles du climat terrestre, des cycles de l'eau et de la sécurité alimentaire, garantissant que nos prédictions pour l'avenir soient construites sur un fondement de réalité plutôt que sur de simples théories.