AGROMINDS - Historic and projected global agro-meteorologic indicators for major summer crops

Les agriculteurs ont toujours observé le ciel, sachant que quelques semaines de chaleur ou un retard de pluie peuvent transformer une récolte abondante en un échec. Pour les scientifiques qui tentent de prédire comment le changement climatique affectera la nourriture que nous mangeons, le défi est similaire mais bien plus complexe. Ils doivent suivre non seulement la météo, mais aussi la façon dont cette météo interagit avec le cycle de vie spécifique d'une culture. Une plante ne pousse pas selon un calendrier fixe ; elle pousse en fonction de la chaleur qu'elle accumule. Lors d'un printemps chaud, une culture peut mûrir rapidement, tandis que lors d'une année fraîche, elle prend plus de temps. Les données climatiques traditionnelles moyennent souvent les conditions sur des mois fixes, ce qui peut manquer les moments critiques où une plante est la plus vulnérable. Pour comprendre l'avenir de l'agriculture, les chercheurs ont besoin d'un moyen de mesurer la météo exactement telle que la culture la vit, du moment où la graine est plantée jusqu'à ce que la récolte soit ramassée.

Une équipe de chercheurs de l'Institut international d'analyse des systèmes appliqués a créé un nouveau jeu de données mondial appelé AGROMINDS pour résoudre ce problème. Au lieu d'examiner la météo par blocs mensuels génériques, ils ont construit un système qui suit la saison de croissance réelle de quatre cultures d'été majeures : le maïs, le soja, le riz et le blé de printemps. Le jeu de données combine des relevés météorologiques quotidiens avec des informations détaillées sur le moment où les agriculteurs plantent et quand les cultures sont prêtes à être récoltées. En utilisant des modèles informatiques pour estimer la rapidité du développement des cultures en fonction des températures quotidiennes, l'équipe peut définir le début et la fin exacts de la saison de croissance pour chaque parcelle de terre agricole sur Terre. Cette approche leur permet de calculer une large gamme d'indicateurs climatiques — tels que la pluviométrie totale, la température moyenne et le nombre de jours de chaleur extrême — spécifiquement pour la période où la culture est réellement en terre.

Les chercheurs ont utilisé cette méthode pour créer un enregistrement complet des conditions climatiques de 1971 jusqu'à l'année 2100. Ils ont couvert à la fois la météo historique, basée sur la réanalyse d'observations passées, et les projections futures basées sur cinq modèles climatiques différents et quatre scénarios de l'évolution des émissions humaines. Les données sont organisées en une grille qui couvre l'ensemble du globe, se concentrant sur les zones où ces cultures sont actuellement cultivées. Pour chaque année et chaque lieu, le système calcule la quantité de chaleur accumulée par la culture, la quantité d'eau reçue et le nombre de jours de stress dû à la sécheresse ou aux températures brûlantes. Crucialement, le système décompose la saison de croissance en étapes plus petites et biologiquement significatives, comme le moment où la plante établit ses racines, lorsqu'elle fleurit et lorsqu'elle remplit ses grains. Ce niveau de détail aide les scientifiques à voir exactement quand la culture est la plus à risque.

Lorsque l'équipe a appliqué ce jeu de données pour observer l'avenir, les résultats ont brossé un tableau clair d'un monde qui se réchauffe. Dans les simulations pour la fin du siècle, la température moyenne pendant la saison de croissance augmente de manière constante dans toutes les régions et selon tous les modèles climatiques. L'augmentation est particulièrement forte dans les scénarios où les émissions de gaz à effet de serre restent élevées. Parallèlement à la chaleur, le nombre de jours aux températures dangereusement élevées augmente, ce qui signifie que les cultures feront face à des vagues de chaleur plus fréquentes durant leurs phases de croissance les plus sensibles. Bien que les régimes de précipitations deviennent plus variables, certaines zones devenant plus humides et d'autres plus sèches, la demande globale en eau par les plantes augmente car l'air plus chaud assèche le sol plus rapidement. Le jeu de données montre que dans de nombreux endroits, la combinaison de températures plus élevées et d'une demande en eau accrue créera davantage de jours où l'atmosphère puise plus de l'humidité du sol que la pluie ne peut la remplacer.

Ce nouvel outil offre une façon plus réaliste d'étudier la relation entre le climat et l'agriculture que jamais auparavant. En alignant les données météorologiques sur le rythme biologique réel de la culture, les chercheurs ont fourni une ressource qui peut aider les scientifiques à construire de meilleurs modèles pour prédire les rendements agricoles. Cela permet une compréhension plus claire de la façon dont les chocs climatiques, tels qu'une vague de chaleur soudaine pendant la floraison, pourraient impacter la production alimentaire dans différentes parties du monde. Le jeu de données est conçu pour être flexible, permettant à d'autres chercheurs d'ajuster les paramètres pour différentes cultures ou régions, garantissant que l'analyse reste pertinente à mesure que les pratiques agricoles et les conditions climatiques évoluent. Enfin, AGROMINDS fournit une carte détaillée des défis climatiques auxquels l'agriculture mondiale est confrontée, offrant une base pour développer des stratégies afin de protéger la sécurité alimentaire dans un monde en mutation.