Casi el 25 por ciento de la población desnutrida del mundo vive en África subsahariana, donde más de 300 millones de personas dependen del maíz, o maiz, como su principal fuente de alimento. El maíz es el producto agrícola más cosechado en África y lo cultivan pequeños agricultores que dependen en gran medida del agua de lluvia en lugar del riego. Por tanto, el cultivo es extremadamente sensible a la sequía, y desde 2015 su producción ha caído drásticamente como resultado de condiciones de sequía sin precedentes en el sur y este de África.

Ahora, los científicos del MIT han descubierto que el cambio climático probablemente empeorará aún más las condiciones de sequía en algunas partes del continente. remodelando drásticamente la producción de maíz en todo el África subsahariana a medida que aumentan las temperaturas globales durante el próximo siglo.

En un artículo publicado en línea esta semana en la revista Earth's Future, los investigadores informan que, si las temperaturas medias del mundo aumentan en 4 grados Celsius para el año 2100, gran parte del sur de África y la región del Sahel, justo al sur del desierto del Sahara, regiones que contribuyen con una parte significativa de la producción de maíz de África, experimentarán una mayor aridez, lo que, a su vez, se prevé que disminuirá los rendimientos de los cultivos de maíz en algunas naciones en más del 20 por ciento.

"[El maíz] es un cultivo relativamente sensible a la sequía en una región donde la producción agrícola es principalmente de secano, "dice la autora principal Amy Dale, un postdoctorado en el Departamento de Tierra del MIT, Ciencias Atmosféricas y Planetarias (EAPS). "Si bajo el cambio climático tenemos cambios de temperatura y precipitación, esta es posiblemente una de las peores áreas del mundo donde veremos impactos realmente negativos en la producción de cultivos y poblaciones desnutridas ".

El análisis de los investigadores también muestra que el impacto del cambio climático es menos seguro para las regiones más áridas del África subsahariana, incluidas las regiones semiáridas que producen más del 40 por ciento del maíz del África subsahariana.

Kenneth Strzepek, coautor del artículo y científico investigador del Programa Conjunto sobre Ciencia y Política del Cambio Global del MIT, dice que los resultados del estudio proporcionan un mapa de cómo cambiarán las condiciones agrícolas en el próximo siglo, así como donde el impacto del cambio climático es aún menos claro. Toda esta información él dice, es esencial para los planificadores gubernamentales que tienen como objetivo fortalecer la economía y la infraestructura de África.

“Se enfrentan a un gran problema de cómo diseñar políticas de desarrollo bajo el riesgo del cambio climático, ", Dice Strzepek." Los gobiernos quieren ser audaces y construir infraestructura en ciertas regiones, pero en 30 años ¿podemos permitirnos que [estas estructuras] se queden varadas? El tipo de resultados que surgen de este estudio son valiosos en cuanto a cómo avanza [el desarrollo] ".

Los coautores de Strzepek y Dale incluyen a Charles Fant, un ex postdoctorado; Megan Lickley, un estudiante de posgrado de EAPS; y Susan Solomon, el Profesor Lee y Geraldine Martin de Estudios Ambientales en EAPS.

Ejecutando los números

Para evaluar el impacto del cambio climático en la producción de maíz, los investigadores adoptaron un enfoque multimodelo, Combinaciones de trabajo de predicciones de modelos climáticos globales en un modelo de cultivo de código abierto que simula el rendimiento de los cultivos durante temporadas de cultivo sucesivas.

Adaptaron el modelo de cultivo para simular la producción de maíz en África, primero dividiendo el continente en un patrón de cuadrícula, cada celda de la cuadrícula mide aproximadamente 200 kilómetros cuadrados. Aplicaron el modelo de cultivo para simular el crecimiento de maíz para cada celda de la cuadrícula, alimentar al modelo varias entradas para cada red local, como las propiedades del suelo y el área de cultivos cosechados en una región determinada, todos los datos que obtuvieron de conjuntos de datos disponibles públicamente.

El equipo ejecutó el modelo de cultivo en 122 escenarios climáticos futuros, o proyecciones de temperatura y precipitación. Se calcularon las proyecciones medias para cada uno de los cinco "conjuntos" de modelos climáticos, conjuntos de ejecuciones de simulación que representan combinaciones de diferentes modelos climáticos o un solo modelo ejecutado varias veces.

La comparación de los resultados para cada tipo de conjunto arroja luz sobre las principales fuentes de incertidumbre en las predicciones del modelo. Este análisis mostró que la naturaleza "caótica" del sistema climático, o su extrema sensibilidad al estado inicial del sistema climático asumido en cada modelo, fue una fuente importante de incertidumbre.

Un futuro incierto

Combinando modelos climáticos y de cultivos, el equipo simuló los rendimientos de maíz en África para los años 2030, 2050, y 2090, bajo dos escenarios de cambio climático en los que las temperaturas medias anuales globales aumentarían en 2 grados o 4 grados Celsius para 2100 bajo diferentes trayectorias de concentración de gases de efecto invernadero. Estos escenarios se describen en el quinto Informe de Evaluación del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático, como "Vía de concentración representativa 4.5 y 8.5".

En la mayor parte del continente los investigadores encontraron que la mayoría de los modelos climáticos coincidían en la dirección del cambio en la producción de maíz debido al cambio climático. En el peor de los casos, en el que las temperaturas globales aumentarán en 4 grados centígrados, estos modelos estiman que el Sahel y el sur de África experimentarán pérdidas de rendimiento generalizadas, con algunas celdas de cuadrícula que muestran pérdidas de hasta el 50 por ciento. Las pruebas de simulación más pesimistas predicen una reducción del 30 por ciento en la producción de maíz en el sur de África para 2090, con pérdidas en Zambia que alcanzan el 40 por ciento.

Los modelos también coinciden en el efecto del cambio climático en las subregiones de África oriental, prediciendo que las tierras altas de Etiopía y el Cuerno de África experimentarán rendimientos de maíz ligeramente más altos. La producción de maíz en África Central se mantendrá más o menos igual, como selvas tropicales, reciben lluvias regulares y generalmente son resistentes al cambio climático.

Dale y sus colegas observaron que los modelos climáticos produjeron una gama mucho más amplia de predicciones y, por lo tanto, un mayor grado de incertidumbre en las regiones más áridas de África. Algunos modelos predijeron cambios positivos en el rendimiento de los cultivos, mientras que otros estimaron efectos más negativos en las regiones desérticas y de sabana.

"Lo que esto implica es, necesitamos estrategias de gestión que sean robustas a la incertidumbre, "Dice Dale." Los cambios a escala agrícola, como el cambio de cultivares, expansión del riego y la gestión de nutrientes, cambios en las fechas de siembra, y una mayor capacidad institucional como los programas de seguros, apoyo a la investigación, y mejoras en el transporte de alimentos. Necesitamos pensar en enfoques multifacéticos para adaptarnos al cambio climático ".

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.