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Jun 04, 2023

Impatti contrastanti del caldo secco rispetto a quello umido sulle rese di mais e soia negli Stati Uniti

Scientific Reports volume 13, Numero articolo: 710 (2023) Cita questo articolo 1794 Accessi 1 Citazioni 8 Dettagli metriche altmetriche L'impatto del caldo estremo sui rendimenti dei raccolti è un problema sempre più pressante

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 710 (2023) Citare questo articolo

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L’impatto del caldo estremo sui raccolti è una questione sempre più urgente dato il riscaldamento climatico di origine antropica. Tuttavia, alcuni dei meccanismi fisici coinvolti in questi impatti rimangono poco chiari, impedendo informazioni rilevanti per l’adattamento e proiezioni affidabili dei futuri impatti climatici sulle colture. Qui, utilizzando un modello di regressione multipla basato su dati osservativi, mostriamo che mentre il caldo secco estremo ha ridotto drasticamente i raccolti di mais e soia negli Stati Uniti, il caldo umido estremo ha avuto impatti insignificanti e addirittura aumentato i rendimenti in alcune aree, nonostante temperature a bulbo secco comparabilmente elevate come le loro controparti del caldo secco. Questo risultato suggerisce che la fusione degli estremi di caldo secco e umido può portare a sottostimare la sensibilità della resa delle colture al caldo secco estremo. Le precipitazioni tendono a precedere gli estremi di caldo umido ma non secco, suggerendo che sequenze meteorologiche multivariate svolgono un ruolo in queste risposte delle colture. I nostri risultati forniscono la prova che il caldo estremo negli ultimi anni ha influenzato principalmente i raccolti inducendo stress da umidità e che la fusione di estremi di caldo umido e secco può portare a imprecisioni nella proiezione delle risposte della resa delle colture al riscaldamento e al cambiamento dell’umidità.

Una delle conseguenze note del cambiamento climatico di origine antropica è un aumento delle temperature medie sia a livello regionale che globale, nonché un aumento significativo dell’entità degli eventi di caldo estremo1. Ricerche recenti hanno evidenziato che le combinazioni di caldo e umidità estremi stanno aumentando di frequenza con il cambiamento climatico2,3 e continueranno ad aumentare in futuro4, ponendo particolari stress alle persone e ad altri mammiferi5. Studi recenti6,7 indicano che per i tropici e le medie latitudini, solo la metà dell’accumulo di calore nell’atmosfera dalla metà del 20° secolo è dovuta al calore sensibile (cioè all’aumento della temperatura dell’aria), mentre l’altra metà proviene dal calore latente (aumento umidità). Allo stesso tempo, si prevede che le ondate di caldo diventeranno più secche (perdita netta di umidità superficiale in termini di precipitazioni meno evaporazione) con un riscaldamento in alcune regioni8,9. Il cambiamento climatico ha quindi il potenziale per alterare le caratteristiche termodinamiche umide delle ondate di caldo poiché la circolazione, le precipitazioni e le interazioni terra-atmosfera rispondono all’aumento della CO2.

È noto che le colture subiscono una perdita di rendimento se esposte a temperature estremamente elevate10,11. Sebbene il calore estremo possa simultaneamente causare stress termico diretto alle colture12,13, può anche indurre stress idrico indiretto aumentando l'aridità atmosferica (cioè il deficit di pressione del vapore)14,15. Durante gli estremi di alta temperatura e alta umidità, d’altro canto, questo stress da umidità indiretto è alquanto limitato. Le precipitazioni e l’umidità del suolo complicano ulteriormente gli impatti del calore estremo sui raccolti. Ad esempio, è stato dimostrato che i raccolti irrigui sono molto più resistenti al caldo estremo rispetto alle colture pluviali, indicando che la sensibilità dei raccolti al calore dipende dalla disponibilità di umidità16,17. Tuttavia, le condizioni di umidità (dovute all’irrigazione o alle precipitazioni) spesso raffreddano il caldo estremo18,19 e aumentano l’umidità atmosferica20,21. Questa dipendenza tra calore e umidità solleva la questione se gli impatti sulle colture siano causati dal calore stesso o dalla sua connessione con le precipitazioni, l’umidità del suolo e l’aridità atmosferica.

Comprendere l’impatto del calore sulle colture è essenziale per proiettare con precisione i rischi del riscaldamento climatico sui raccolti globali e valutare l’efficacia delle strategie di adattamento. Tuttavia, la portata dei loro impatti e dei meccanismi associati rimane incerta. Ad esempio, gli studi non sono d’accordo sull’importanza relativa della temperatura, dell’umidità del suolo e delle precipitazioni come predittori della variabilità della resa delle colture14,22,23. In particolare, gli impatti sulle colture delle alte temperature rispetto agli estremi delle alte temperature e dell’elevata umidità, e la loro potenziale diversa connessione con gli eventi piovosi, rimangono scarsamente studiati. Questa lacuna nella comprensione limita la capacità di anticipare e prepararsi agli impatti sui rendimenti derivanti dagli aumenti previsti degli estremi di caldo secco e umido in vari granai globali.