Neue Forschungen deuten darauf hin, dass Weizenanbau durch beispiellose Hitze und Dürre bedroht sein könnten.

2. Juni 2023

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von der Tufts-Universität

Die Welt erwärmt sich und verursacht Verschiebungen in den saisonalen Mustern und erhöht die Anzahl von extremen Wetterbedingungen wie schweren Dürren und Hitzewellen, die die Ernteerträge und die Versorgung mit Lebensmitteln beeinträchtigen können. Eine kürzlich durchgeführte Studie unter der Leitung eines Forschers an der Friedman School of Nutrition Science and Policy der Tufts-Universität hat ergeben, dass die Wahrscheinlichkeit von extremen Temperaturen, die die Ernteerträge beeinträchtigen könnten, in den Weizenanbauregionen der USA und Chinas signifikant gestiegen ist.

Die Ergebnisse sagen eine Häufigkeit von Hitzewellen voraus, die ungefähr einmal alle hundert Jahre in 1981 geschehen sind und jetzt wahrscheinlich alle sechs Jahre im mittleren Westen der USA und alle 16 Jahre im Nordosten Chinas auftreten werden. Die Arbeit zeigt den Bereich der Bedingungen, auf die sich die Menschen vorbereiten müssen, auch wenn sie noch nicht aufgetreten sind.

"Der historische Rekord ist keine gute Darstellung dessen, was wir für die Zukunft erwarten können", sagte Erin Coughlan de Perez, Dignitas Associate Professor an der Friedman School und Hauptautorin des Papiers, das am 2. Juni in npj Climate and Atmospheric Science veröffentlicht wurde. "Wir leben in einem veränderten Klima und die Menschen unterschätzen die Möglichkeiten von Extremereignissen in der heutigen Zeit."

Gemäß dem jüngsten Bericht des Intergovernmental Panel on Climate Change war die durchschnittliche globale Oberflächentemperatur in der letzten Dekade 1,1 Grad Celsius höher als zwischen 1850 und 1900. Um zu bewerten, wie sich dies auf unser Risiko von extremem Wetter ausgewirkt hat, sammelten Coughlan de Perez und ihre Kollegen eine große Gruppe von saisonalen Vorhersagen aus den letzten 40 Jahren.

Dieses Ensemble wurde verwendet, um Tausende von möglichen Variationen in Temperatur und Niederschlag zu generieren und alle Dinge zu zeigen, die in einem gegebenen Jahr passieren könnten. Mit dieser Methode, die als Unprecedented Simulated Extreme Ensemble oder UNSEEN-Ansatz bekannt ist, konnten die Forscher die wahrscheinliche Häufigkeit von extremen Temperaturen schätzen, die kritische Wachstumsschwellen für Weizen überschreiten.

Winterweizen beginnt im Herbst zu wachsen und wird im folgenden Sommer geerntet. Hohe Temperaturen im Frühling, wenn die Pflanze blüht, können die Entwicklung des Weizens beeinträchtigen. Bei Temperaturen über 27,8 Grad Celsius (etwa 82 Grad Fahrenheit) beginnen die Pflanzen unter Hitzestress zu leiden. Bei Temperaturen über 32,8 Grad Celsius (etwa 91 Grad Fahrenheit) beginnen wichtige Enzyme im Weizen abzubauen.

"Im Mittleren Westen hatten wir früher Jahreszeiten, in denen man im Durchschnitt vielleicht vier oder fünf Tage überschritten haben, war ziemlich selten", sagte Coughlan de Perez, die auch Teil des Feinstein International Center an der Friedman School ist. "Aber unsere Forschung zeigte mögliche alternative Realitäten des heutigen Klimas, die 15 Tage über dieser Schwelle generierten, die wir vermuten, dass diese sehr schädlich wären."

Rekordbrechende Hitze ist auch tendenziell mit rekordbrechenden Dürren verbunden, sagte Coughlan de Perez. Die Kombination dieser beiden Gefahren könnte die Anbausaison schwer beeinträchtigen. Sowohl die USA als auch China gelten als globale Kornkammern, die erhebliche Mengen an Getreide weltweit produzieren. Wenn diese Ernten gleichzeitig oder gleichzeitig mit anderen Grundnahrungsmitteln ausfallen würden, könnte dies ernsthafte Auswirkungen auf den Preis und die Verfügbarkeit von Lebensmitteln auf der ganzen Welt haben.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass beide Regionen in den letzten Jahren Glück hatten. Dem Wetter haftet ein gewisses Maß an Zufälligkeit an - es könnten eine Reihe von Möglichkeiten eintreten, ähnlich wie beim Würfeln mit einem sechsseitigen Würfel. Bisher haben diese Regionen ziemlich niedrige Zahlen gerollt und endeten mit kühlerem Wetter, als sie hätten haben können. Aber der Klimawandel hat den Würfel ausgetauscht - die höchste Zahl ist größer als früher. Diese Regionen haben das volle Ausmaß dessen, was möglich ist, noch nicht erlebt, und sie sind möglicherweise nicht darauf vorbereitet.

"Meine Hoffnung ist, dass wir den Menschen sagen können, dass ihr Würfel sich geändert hat. Sie können etwas wirklich Extremes rollen", sagte Coughlan de Perez. "Vielleicht rollen Sie eine Weile keine Acht, aber ich denke, es lohnt sich, einige Pläne zu haben, für den Fall, dass es passiert."

The researchers also identified regional and global atmospheric circulation patterns that could lead to severely hot and dry events, including a possible worst-case scenario where wheat production in both the U.S. and China is hit hard in the same season. Their results can help inform climate adaptation plans in these regions and ensure that stakeholders can prepare for the unprecedented events to come.

'I think, with climate change, we're suffering from a failure of imagination. If we're not imagining the kinds of extremes that could happen, then we won't prepare for them,' Coughlan de Perez said. 'We don't have to be surprised. We can use tools at our disposal to try to understand what's possible and be ready when it happens.'

Provided by Tufts University