Quasi il 25% della popolazione mondiale malnutrita vive nell'Africa subsahariana, dove più di 300 milioni di persone dipendono dal mais, o mais, come loro principale fonte di cibo. Il mais è il prodotto agricolo più raccolto in Africa ed è coltivato da piccoli agricoltori che dipendono molto dall'acqua piovana piuttosto che dall'irrigazione. La coltura è quindi estremamente sensibile alla siccità, e dal 2015 la sua produzione è diminuita drasticamente a causa delle condizioni di siccità da record in tutta l'Africa meridionale e orientale.

Ora gli scienziati del MIT hanno scoperto che il cambiamento climatico probabilmente peggiorerà ulteriormente le condizioni di siccità in alcune parti del continente, rimodellando drasticamente la produzione di mais in tutta l'Africa subsahariana con l'aumento delle temperature globali nel prossimo secolo.

In un articolo pubblicato online questa settimana sulla rivista Earth's Future, i ricercatori riferiscono che, se le temperature medie del mondo aumentano di 4 gradi Celsius entro l'anno 2100, gran parte dell'Africa meridionale e della regione del Sahel appena a sud del deserto del Sahara, regioni che contribuiscono a una parte significativa della produzione di mais dell'Africa, sperimenteranno una maggiore aridità, che a sua volta si prevede che ridurrà i raccolti di mais in alcune nazioni di oltre il 20%.

"[Il mais] è una coltura relativamente sensibile alla siccità in una regione in cui la produzione agricola è per lo più alimentata dalla pioggia, ", afferma l'autrice principale Amy Dale, un postdoc presso il Dipartimento della Terra del MIT, Scienze atmosferiche e planetarie (EAPS). "Se durante il cambiamento climatico abbiamo cambiamenti di temperatura e precipitazioni, questa è probabilmente una delle peggiori aree del mondo in cui assisteremo a impatti davvero negativi sulla produzione agricola e sulle popolazioni malnutrite".

L'analisi dei ricercatori mostra anche che l'impatto del cambiamento climatico è meno certo per le regioni più aride dell'Africa subsahariana, comprese le regioni semiaride che producono oltre il 40% del mais dell'Africa subsahariana.

Kenneth Strzepek, coautore del documento e ricercatore nel Joint Program on the Science and Policy of Global Change del MIT, afferma che i risultati dello studio forniscono una mappa di come cambieranno le condizioni agricole nel prossimo secolo, così come dove l'impatto del cambiamento climatico è ancora meno chiaro. Tutte queste informazioni, lui dice, è essenziale per i pianificatori del governo che mirano a costruire l'economia e le infrastrutture dell'Africa.

"Stanno affrontando un grande problema su come elaborare politiche di sviluppo a rischio del cambiamento climatico, " Strzepek dice. "I governi vogliono essere audaci e costruire infrastrutture in alcune regioni, ma in 30 anni possiamo permetterci di arenare [queste strutture]? Il tipo di risultati che emergono da questo studio sono preziosi per il modo in cui [lo sviluppo] va avanti".

I coautori di Strzepek e Dale includono Charles Fant, un ex postdottorato; Megan Lickley, uno studente laureato EAPS; e Susan Salomone, il professore di studi ambientali di Lee e Geraldine Martin in EAPS.

Esecuzione dei numeri

Per valutare l'impatto del cambiamento climatico sulla produzione di mais, i ricercatori hanno adottato un approccio multimodello, combinazioni funzionanti delle previsioni del modello climatico globale in un modello di coltura open source che simula i raccolti nelle stagioni di crescita successive.

Hanno adattato il modello di coltura per simulare la produzione di mais in Africa, prima dividendo il continente in uno schema a griglia, con ogni cella della griglia che misura circa 200 chilometri quadrati. Hanno applicato il modello di coltura per simulare la crescita del mais per ogni cella della griglia, immettendo nel modello vari input per ogni rete locale, come le proprietà del suolo e l'area delle colture raccolte in una determinata regione, tutti i dati che hanno ottenuto da set di dati disponibili pubblicamente.

Il team ha eseguito il modello di coltura in 122 scenari climatici futuri, o proiezioni di temperatura e precipitazioni. Le proiezioni mediane sono state calcolate per ciascuno dei cinque "insiemi" di modelli climatici, insiemi di simulazioni che rappresentano combinazioni di diversi modelli climatici o un singolo modello eseguito più volte.

Il confronto dei risultati per ogni tipo di insieme fa luce sulle principali fonti di incertezza nelle previsioni dei modelli. Questa analisi ha mostrato che la natura "caotica" del sistema climatico, o la sua estrema sensibilità allo stato iniziale del sistema climatico assunto in ciascun modello, era una delle principali fonti di incertezza.

Un futuro incerto

Combinando modelli climatici e colturali, il team ha simulato la resa del mais in Africa per gli anni 2030, 2050, e 2090, in due scenari di cambiamento climatico in cui le temperature medie annuali globali aumenterebbero di 2 gradi o 4 gradi Celsius entro il 2100 con diverse traiettorie di concentrazione di gas serra. Questi scenari sono descritti nella quinta relazione di valutazione del Gruppo intergovernativo di esperti sui cambiamenti climatici, come "Percorso di concentrazione rappresentativo 4.5 e 8.5."

Nella maggior parte del continente, i ricercatori hanno trovato la maggior parte dei modelli climatici concordati sulla direzione del cambiamento nella produzione di mais a causa del cambiamento climatico. Nella peggiore delle ipotesi, in cui le temperature globali aumenteranno di 4 gradi Celsius, questi modelli stimano che il Sahel e l'Africa meridionale sperimenteranno diffuse perdite di rendimento, con alcune celle della griglia che mostrano perdite fino al 50 percento. Le simulazioni più pessimistiche prevedono una riduzione del 30% della produzione di mais nell'Africa meridionale entro il 2090, con perdite in Zambia che raggiungono il 40%.

I modelli concordano anche sugli effetti del cambiamento climatico nelle subregioni dell'Africa orientale, prevedendo che gli altopiani etiopi e il Corno d'Africa registreranno rese di mais leggermente superiori. La produzione di mais in Centrafrica rimarrà più o meno la stessa, poiché le foreste pluviali tropicali ricevono piogge regolari e sono generalmente resistenti ai cambiamenti climatici.

Dale e i suoi colleghi hanno osservato che i modelli climatici hanno prodotto una gamma molto più ampia di previsioni, e quindi un grado di incertezza più elevato, nelle regioni più aride dell'Africa. Alcuni modelli prevedevano cambiamenti positivi nei raccolti, mentre altri hanno stimato effetti più negativi nelle regioni del deserto e della savana.

"Ciò che questo implica è, abbiamo bisogno di strategie di gestione che siano robuste all'incertezza, "Dale dice. "Cambiamenti su scala agricola come il cambio di cultivar, espansione dell'irrigazione e della gestione dei nutrienti, cambiamenti nelle date di impianto, e una maggiore capacità istituzionale come programmi assicurativi, supporto alla ricerca, e miglioramenti nel trasporto alimentare. Dobbiamo pensare ad approcci sfaccettati per adattarsi ai cambiamenti climatici".

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca del MIT, innovazione e didattica.