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

A água é o sangue vital da agricultura, e em nenhum lugar isso é mais evidente do que nos campos que alimentam o mundo. Embora a agricultura de sequeiro cubra uma vasta porção das terras cultivadas do planeta, são as terras equipadas com sistemas de irrigação que produzem quase metade do suprimento global de grãos, apesar de ocuparem apenas cerca de um quarto do total de terras agrícolas. Este uso gerenciado da água não trata apenas de cultivar alimentos; é uma força massiva que molda o ciclo da água da Terra, influencia os climas locais e impulsiona os processos ecológicos que sustentam a vida. Para entender como o nosso planeta funcionará nas próximas décadas, os cientistas precisam saber exatamente onde essa terra irrigada existe hoje e, mais importante, onde ela existirá no futuro. No entanto, prever o futuro desses campos é notoriamente difícil porque depende de uma mistura complexa de necessidades humanas, realidades econômicas e a história obstinada de como cultivamos a terra por gerações.

Por muito tempo, pesquisadores que tentavam mapear o futuro da irrigação confiaram em duas abordagens principais. Um método observa dados históricos e assume que o futuro será simplesmente uma continuação do passado, ignorando como novas tecnologias ou populações em mudança podem alterar a paisagem. O outro método utiliza modelos computacionais complexos para calcular quanta água os agricultores precisariam para alimentar uma população global crescente, muitas vezes assumindo que, se o alimento for necessário, a infraestrutura de irrigação aparecerá automaticamente para fornecê-lo. Esta segunda abordagem, embora útil para compreender a demanda teórica, frequentemente ignora uma realidade crucial: construir e manter sistemas de irrigação custa dinheiro. Só porque uma região precisa de mais alimentos, não significa que ela tenha a capacidade econômica para construir os canais, bombas e tubulações necessários. A lacuna entre o que é teoricamente necessário e o que é realmente acessível deixou um ponto cego em nossa compreensão da segurança alimentar futura.

Para preencher essa lacavra, uma equipe de pesquisadores da Universidade Normal de Pequim desenvolveu uma nova maneira de projetar o futuro das terras irrigadas globais. Em vez de adivinhar com base em necessidades teóricas ou simplesmente estender mapas antigos, eles construíram um sistema computacional sofisticado que aprende com a história. Eles treinaram este sistema com décadas de dados, ensinando-o a reconhecer a relação intrincada e não linear entre quantas pessoas vivem em uma área, quão rica essa área é e quanta terra irrigada realmente existe lá. Ao usar uma técnica chamada aprendizado de máquina de conjunto (ensemble machine learning), que combina as forças de seis modelos matemáticos diferentes, os pesquisadores criaram uma ferramenta que consegue enxergar padrões que modelos mais simples perdem. Esta abordagem permite que eles levem em conta o fato de que a expansão da irrigação não é apenas sobre fome; é um investimento estratégico que é limitado pelo capital disponível e pela infraestrutura existente.

Usando esta nova ferramenta, os pesquisadores geraram um mapa altamente detalhado e de alta resolução das terras irrigadas do mundo para cada década de 2020 a 2100. Eles rodaram essas projeções sob cinco cenários diferentes de desenvolvimento humano futuro, conhecidos como Caminhos Socioeconômicos Compartilhados (Shared Socioeconomic Pathways), que representam diferentes futuros possíveis para o crescimento populacional, econômico e tecnológico. Os resultados revelam um mundo onde o futuro da irrigação não é uniforme. Em quatro dos cinco cenários — representando futuros com graus variados de cooperação global e crescimento econômico — a quantidade total de terra irrigada deve diminuir. O declínio varia de cerca de 4% a quase 10%, impulsionado por fatores como aumento da eficiência, urbanização e uma mudança para culturas menos intensivas em água. No entanto, um cenário específico, que vislumbra um futuro de fragmentação regional e comércio global limitado, conta uma história diferente. Neste caminho, a área irrigada total deve crescer cerca de 5%, à medida que os países se voltam para dentro e dependem mais fortemente de sua própria produção doméstica de alimentos, necessitando de uma expansão de seus sistemas de irrigação.

Apesar dessas mudanças nos totais, o mapa de onde a água flui permanece surpreendentemente estável. Os pesquisadores descobriram que o futuro da irrigação é fortemente limitado pela "inércia", o que significa que a nova irrigação tem maior probabilidade de ocorrer em áreas onde a irrigação já existe, em vez de aparecer em regiões inteiramente novas. Três nações — Índia, China e Estados Unidos — continuarão a dominar o cenário global, detendo coletivamente mais da metade das terras irrigadas equipadas do mundo ao longo do século. Embora a quantidade específica de terra que elas irrigam possa subir ou descer dependendo do cenário econômico, sua pegada geográfica permanece amplamente inalterada. Na Índia, por exemplo, a área irrigada está concentrada no norte e, embora possa encolher na maioria dos futuros devido à escassez de água e urbanização, poderia se expandir significamente se barreiras comerciais forçarem o país a depender exclusivamente de sua própria agricultura. Na China, a terra irrigada está fortemente agrupada na Planície do Norte da China, e as projeções sugerem um declínio constante em todos os cenários à medida que o país adota tecnologias de economia de água e sua população se estabiliza. Os Estados Unidos mostram um padrão mais moderado, com seus vastos sistemas agrícolas mecanizados permanecendo relativamente estáveis, embora também sejam sensíveis às condições econômicas do comércio global.

O estudo ressalta que o futuro de nossos sistemas alimentares não pode ser compreendido olhando apenas para números populacionais. É uma história de economia e infraestrutura tanto quanto de biologia. O trabalho dos pesquisadores fornece uma imagem mais clara e realista de como as terras agrícolas do mundo podem parecer no século 22, indo além de simples suposições sobre demanda para uma compreensão fundamentada do que é realmente viável. Ao mapear esses potenciais futuros com tal precisão, o estudo oferece uma ferramenta vital para cientistas e formuladores de políticas que tentam se preparar para um clima em mudança e uma população crescente. Sugere que, embora a quantidade total de terra irrigada possa mudar, as regiões centrais que alimentam o mundo permanecerão notavelmente persistentes, ancoradas pelos padrões históricos de investimento humano na terra. Este novo conjunto de dados, disponível para uso pela comunidade científica global, ajudará a melhorar os modelos do clima da Terra, dos ciclos da água e da segurança alimentar, garantindo que nossas previsões para o futuro sejam construídas sobre uma base de realidade, e não apenas de teoria.