تواجه النظم الغذائية العالمية تهديدات كبيرة من تغير المناخ، الأمر الذي قد تكون له عواقب وخيمة على رفاهية الإنسان والاستقرار الاجتماعي. وبينما يُسلّم على نطاق واسع بأن تغير المناخ سيؤثر على توزيع الغذاء، فيما يتعلق بالطقس وعمليات الإنتاج البيولوجي في الزراعة، فإن مدى قدرة المزارعين على التكيف بفعالية مع هذه التغيرات لا يزال غير واضح ومثير للجدل. دراسة جديدة يسعى هذا البحث إلى سد هذه الفجوة من خلال التقدير التجريبي المنهجي لتأثير التكيف من قبل المنتجين العالميين، مما يوفر رؤى أساسية لضمان الأمن الغذائي في ظل تغير المناخ.

نهج تجريبي مبتكر لدراسة التكيف

غالباً ما تفترض نماذج العمليات التقليدية المستخدمة لتقدير آثار تغير المناخ على الزراعة أن المنتجين يحسنون المحاصيل وفقاً لقواعد قرار محددة مسبقاً، مثل "عدم التكيف" أو "تغيير الصنف الأمثل". وتستند هذه النماذج إلى بيانات من حقول تجريبية خاضعة للتحكم العلمي، مما قد يحد من قدرتها على تمثيل القرارات الواقعية التي يتخذها المنتجون في سياقات اجتماعية واقتصادية مختلفة، متأثرة بالقيود المالية، وإخفاقات السوق، والخطأ البشري.

وللتغلب على هذه التحديات، قام مؤلفو الدراسة بتطوير نهج تجريبي موحد يقيس تأثير تغير المناخ على إنتاج المحاصيل الأساسية، مع مراعاة التكاليف والفوائد ومعدلات تكيف المنتجين كما لوحظ في الممارسة العملية.. استخدموا واحدة من أكثر مجموعات البيانات شمولاً حول غلة المحاصيل دون الوطنية، والتي تغطي 12658 منطقة في 54 دولة لستة محاصيل أساسية، تمثل ثلثي الإنتاج العالمي للمحاصيل الحرارية. يُقيّم هذا النهج، المسمى "النموذج المُختزل"، تجريبياً الأثر الإجمالي للتعديلات التكيفية (مثل تغيير الأصناف، وتعديل مواعيد الزراعة، وتغيير التسميد) دون نمذجة كل آلية على حدة بشكل صريح. ويفترض هذا النهج أن المنتجين الذين يواجهون ظروفاً مناخية ودخلية وبنية تحتية متشابهة يتخذون قرارات إدارية مماثلة.

لا يمكن رصد تكاليف التكيف بشكل مباشر، ولكن يمكن استنتاجها بافتراض أن المنتجين الذين يسعون إلى تعظيم أرباحهم لا يقومون بالتكيفات إلا عندما تتجاوز فوائدها تكاليفها. وهذا يعني أن الدراسة لا تأخذ في الحسبان الفوائد فحسب، بل التكاليف المرتبطة بتدابير التكيف أيضاً.

النتائج الرئيسية: خسائر مستمرة رغم التكيف

تشير الدراسة إلى أن سينخفض الإنتاج العالمي بمقدار 5.5 × 10^14 كيلو كالوري سنوياً لكل زيادة قدرها 1 درجة مئوية في متوسط درجة حرارة سطح الأرض (GMST).. وهذا يعادل حوالي 120 سعرة حرارية للشخص الواحد في اليوم، أو 4.4 % من الكمية اليومية الموصى بها لكل زيادة قدرها 1 درجة مئوية في متوسط درجة حرارة سطح الأرض.

من المهم أن سيساهم التكيف ونمو الدخل في التخفيف من الخسائر العالمية بمقدار 23 تريليون تريليون بحلول عام 2050 و34 تريليون بحلول نهاية القرن. في سيناريو الانبعاثات المرتفعة (6 % و12 % في سيناريو الانبعاثات المتوسطة). وهذا يؤكد الدور المحوري للتكيف. ومع ذلك، على الرغم من فوائد التكيف هذه،, لا تزال الخسائر المتبقية كبيرة بالنسبة لجميع المحاصيل الأساسية باستثناء الأرز. بشكل عام، تُشير التقديرات المركزية للخسائر بحلول نهاية القرن في ظل سيناريو الانبعاثات المرتفعة (RCP 8.5) إلى خسائر كبيرة: الذرة -27.8 طن/%، والأرز -6.0 طن/%، وفول الصويا -35.6 طن/%، والكسافا -29.8 طن/%، والذرة الرفيعة -21.7 طن/%، والقمح -28.2 طن/%. وتختلف هذه النتائج عن بعض نماذج العمليات التي غالباً ما تتوقع مكاسب في الإنتاجية العالمية.

الاختلافات الجغرافية واختلافات الدخل في التأثيرات

تختلف تأثيرات تغير المناخ على غلة المحاصيل في جميع أنحاء العالم. تُعد التغيرات في درجات الحرارة العامل المهيمن عمومًا في تحديد طبيعة التأثيرات المحلية. المناطق ذات المناخ الحار أكثر تكيفاً مع الحرارة بالفعل، لذا فإن أي ارتفاع إضافي في درجات الحرارة سيكون له تأثير أقل، في حين أن المناطق الباردة قد تستفيد من ارتفاع درجات الحرارة.

والمثير للدهشة أن الدراسة وجدت أن تتأثر الآثار العالمية بشكل كبير بالخسائر في "سلال غذاء العالم" الحديثة ذات المناخات المواتية، حيث يكون التكيف محدودًا في الوقت الحالي.. على الرغم من ثراء هذه المناطق، إلا أنها مصممة لتحقيق معدلات إنتاج عالية، لا لمواجهة تغير المناخ. ويؤدي انخفاض الإنتاج في هذه المناطق الرئيسية إلى تأثير مضاعف على إنتاج السعرات الحرارية العالمي.

وفي الوقت نفسه، هم وتُعد الخسائر في المناطق ذات الدخل المنخفض كبيرة أيضاً., وخاصة بالنسبة للسكان الذين يعتمدون على محاصيل مثل الكسافا. فبينما تُقدّر الخسائر المتوسطة بنحو 28 تريليون طن في أدنى شريحة دخل، قد تصل الخسائر إلى 41 تريليون طن في أعلى شرائح الدخل.

أثر التنمية الاقتصادية وتداعياتها

يُتيح ارتفاع الدخل للمنتجين الاستجابة للظروف البيئية بطرق مختلفة، مع اختلاف النتائج باختلاف المحاصيل. فعلى سبيل المثال، يصبح محصول الذرة والذرة الرفيعة أكثر حساسية لدرجة الحرارة مع ارتفاع الدخل، بينما يصبح محصول الأرز والكسافا أقل حساسية. ويرتبط ارتفاع الدخل وتوفر الري بزيادة القدرة على مواجهة الأمطار الغزيرة في جميع المحاصيل.

كما قام المؤلفون بحساب التكلفة الاجتماعية للكربون الناتجة عن التغيرات في الإنتاج العالمي، والتي تتراوح من من 0.99 إلى 49.48 دولارًا أمريكيًا للطن الواحد من ثاني أكسيد الكربون وذلك بحسب الافتراضات. وتكون تقديراتهم أقل (من ضعفين إلى خمسة أضعاف) من بعض التقديرات السابقة لأنها تأخذ في الاعتبار التكيف التلقائي، مما يقلل من الضرر المتصور.

بشكل عام، تؤكد نتائج الدراسة ضرورة وأهمية تطوير تقنيات زراعية جديدة وضمان وصول المنتجين في جميع أنحاء العالم إلى التقنيات التكيفية, للحفاظ على الأمن الغذائي العالمي. على الرغم من التكيف الواسع النطاق الذي أظهره سكان العالم بالفعل، لا سيما في المناطق الأكثر دفئًا وفقرًا، فإن الخسائر المتوقعة في إنتاج الغذاء الأساسي لا تزال كبيرة. SpringR

نُشرت الدراسة في المجلة طبيعة

مسرد المصطلحات الرئيسية

• التكييف: التغييرات التي يُجريها المنتجون في الممارسات الزراعية أو التقنيات أو المحاصيل استجابةً لتغير المناخ، بهدف التخفيف من الآثار السلبية أو استغلال الفوائد المحتملة.
• مشروع مقارنة وتحسين النماذج الزراعية (AgMIP): مشروع عالمي يهدف إلى مقارنة النماذج الزراعية وتحسينها لتحسين توقعات آثار تغير المناخ على الأمن الغذائي العالمي والإقليمي.
• CMIP5 (مشروع مقارنة النماذج المناخية المترابطة - المرحلة الخامسة): مبادرة دولية تقوم بجمع وتوحيد مخرجات نماذج المناخ العالمية (GCMs) لتقييم تغير المناخ.
• التحقق المتبادل: أسلوب إحصائي يُستخدم لتقييم مدى قدرة النموذج الإحصائي على التعميم على مجموعة بيانات مستقلة. في هذه الدراسة، يُستخدم هذا الأسلوب لاختيار متغيرات الطقس والتكيف ذات الصلة.
• وظيفة التلف: علاقة مستمدة تجريبياً تحدد التوزيع المستمر لفقدان إنتاج السعرات الحرارية كدالة للتغير في متوسط درجة حرارة سطح الأرض (GMST).
• أيام الدرجات: مقياس لتراكم الحرارة يأخذ في الاعتبار مدة وشدة تعرض المحاصيل لدرجات حرارة معينة أعلى أو أقل من عتبة محددة. ويُستخدم هذا المقياس للتنبؤ بنمو المحاصيل وتطورها.
• نموذج DSCIM (نموذج التأثير المناخي المكاني القائم على البيانات): نموذج تم تطويره للتنبؤ بآثار تغير المناخ، وهو يدمج النتائج الاقتصادية التجريبية مع بيانات مناخية واجتماعية اقتصادية مفصلة جغرافياً.
• التأثيرات الثابتة: أسلوب إحصائي يستخدم في بيانات اللوحات للتحكم في المتغيرات غير القابلة للملاحظة والثابتة بمرور الوقت والتي قد تؤثر على النتيجة، مثل جودة التربة في وحدة إدارية.
• نموذج المناخ العالمي (GCM): نموذج رياضي لمناخ الأرض، يستخدم لمحاكاة تغير المناخ المستقبلي استجابة لانبعاثات غازات الاحتباس الحراري.
• متوسط درجة حرارة سطح الأرض العالمي (GMST): متوسط درجة حرارة الأرض، والذي يستخدم كمؤشر رئيسي للاحتباس الحراري.
• التسميد بثاني أكسيد الكربون: عملية يمكن أن تؤدي فيها زيادة تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي إلى زيادة نمو النباتات وإنتاجية المحاصيل بسبب تحسين عملية التمثيل الضوئي.
• البيانات الطولية: يتم جمع البيانات بشكل متكرر من نفس الكيانات (في هذه الحالة، المناطق) بمرور الوقت، مما يسمح بتتبع التغييرات والاتجاهات.
• محاكاة مونت كارلو: عمليات المحاكاة الحاسوبية التي تستخدم أخذ العينات العشوائية للحصول على نتائج عددية، خاصة عند حل المشكلات ذات المتغيرات المتعددة وعدم اليقين.
• أداء OOS (أداء خارج العينة): إن قدرة النموذج على التنبؤ بدقة بالقيم للبيانات التي لم يتم استخدامها في تدريبه أمر مهم لتقييم متانة النموذج وقابليته للتعميم.
• التكلفة الاجتماعية الجزئية للكربون: الجزء من التكلفة الاجتماعية الإجمالية للكربون الذي يشير إلى الأضرار الاقتصادية الناجمة عن التغيرات في غلة المحاصيل الزراعية العالمية بسبب انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
• النماذج القائمة على العمليات: النماذج الزراعية التي تحاكي العمليات البيولوجية والفيزيائية لنمو المحاصيل (مثل التمثيل الضوئي والنتح) استجابة للظروف البيئية.
• النهج الاقتصادي القياسي ذو الشكل المختزل: طريقة تُقدّر العلاقات بين المتغيرات مباشرةً دون نمذجة جميع الآليات الكامنة بشكلٍ صريح. في هذه الدراسة، تُستخدم هذه الطريقة لرصد النتائج النهائية لسلوك المنتجين التكيفي.
• مسارات التركيز التمثيلية (RCPs): أربعة سيناريوهات لتركيزات غازات الاحتباس الحراري تُستخدم في نمذجة المناخ وتوقعاته. يُمثل سيناريو RCP 4.5 سيناريو انبعاثات معتدلة، بينما يُمثل سيناريو RCP 8.5 سيناريو انبعاثات عالية.
• التفضيل المعلن: نظرية اقتصادية تنص على أنه يمكن استنتاج تفضيلات المستهلكين أو المنتجين من سلوكهم وخياراتهم الملحوظة في السوق.
• المسارات الاجتماعية والاقتصادية المشتركة (SSPs): سيناريوهات التغيرات الاجتماعية والاقتصادية المستقبلية (مثل النمو السكاني، والتنمية الاقتصادية، والتغير التكنولوجي) التي تستخدم بالاشتراك مع مسارات التركيز التمثيلية (RCPs) للتنبؤ بتغير المناخ وآثاره.
• الوحدات الإدارية دون الوطنية: المناطق الجغرافية، مثل المقاطعات أو الولايات أو الأقاليم، التي هي أصغر من الدول والتي تتوفر عنها بيانات زراعية.
• نقص ضغط البخار: الفرق بين كمية الرطوبة في الهواء وكمية الرطوبة التي يمكن أن يحملها الهواء عند تشبعه. عامل رئيسي في نتح النبات والإجهاد المائي.
• الناتج: كمية المحاصيل (مثل السعرات الحرارية لكل هكتار) المنتجة على مساحة معينة من الأرض.