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Jun 04, 2023

Impactos contrastantes do calor seco versus calor úmido nas produtividades de milho e soja nos EUA

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 710 (2023) Citar este artigo 1794 Acessos 1 Citações 8 Detalhes das métricas altmétricas O impacto do calor extremo no rendimento das culturas é uma questão cada vez mais premente

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 710 (2023) Citar este artigo

1794 Acessos

1 Citações

8 Altmétrico

Detalhes das métricas

O impacto do calor extremo no rendimento das culturas é uma questão cada vez mais premente, dado o aquecimento antropogénico do clima. No entanto, alguns dos mecanismos físicos envolvidos nestes impactos permanecem pouco claros, impedindo uma visão relevante para a adaptação e projeções fiáveis ​​dos impactos climáticos futuros nas culturas. Aqui, usando um modelo de regressão múltipla baseado em dados observacionais, mostramos que, embora o calor seco extremo tenha reduzido drasticamente os rendimentos de milho e soja nos EUA, os extremos de calor úmido tiveram impactos insignificantes e até mesmo aumentaram os rendimentos em algumas áreas, apesar de terem temperaturas de bulbo seco comparativamente altas, como suas contrapartes de calor seco. Este resultado sugere que a combinação de extremos de calor seco e úmido pode levar a sensibilidades subestimadas do rendimento das culturas ao calor seco extremo. A precipitação tende a preceder os extremos de calor húmido mas não seco, sugerindo que as sequências climáticas multivariadas desempenham um papel nestas respostas das culturas. Nossos resultados fornecem evidências de que o calor extremo nos últimos anos afetou principalmente os rendimentos, induzindo o estresse hídrico, e que a combinação de extremos de calor úmido e seco pode levar à imprecisão na projeção das respostas do rendimento das culturas ao aquecimento e à mudança de umidade.

Uma das consequências conhecidas das alterações climáticas antropogénicas é o aumento das temperaturas médias regionais e globais, bem como aumentos significativos nas magnitudes dos eventos de calor extremos1. Uma investigação recente destacou que as combinações de calor e humidade extremos estão a aumentar em frequência com as alterações climáticas2,3 e continuarão a aumentar no futuro4, colocando tensões específicas para as pessoas e outros mamíferos5. Estudos recentes6,7 indicam que, nos trópicos e nas latitudes médias, apenas metade da acumulação de calor na atmosfera desde meados do século XX se deve ao calor sensível (ou seja, ao aumento da temperatura do ar), sendo a outra metade proveniente do calor latente (aumento da temperatura do ar). umidade). Ao mesmo tempo, prevê-se que as ondas de calor se tornem mais secas (perda líquida de humidade superficial em termos de precipitação menos evaporação) com o aquecimento em algumas regiões8,9. As alterações climáticas têm, portanto, o potencial de alterar as características termodinâmicas húmidas das ondas de calor, à medida que a circulação, a precipitação e as interacções terra-atmosfera respondem ao aumento do CO2.

Sabe-se que as culturas sofrem perda de rendimento quando expostas a temperaturas extremamente altas10,11. Embora o calor extremo possa simultaneamente causar stress térmico directo às culturas12,13, também pode induzir stress hídrico indirecto ao aumentar a aridez atmosférica (isto é, défice de pressão de vapor)14,15. Durante extremos de alta temperatura e alta umidade, por outro lado, esse estresse indireto de umidade é um tanto limitado. A precipitação e a humidade do solo complicam ainda mais os impactos extremos do calor nas culturas. Por exemplo, o rendimento das culturas irrigadas demonstrou ser muito mais resistente ao calor extremo do que as culturas de sequeiro, indicando que a sensibilidade do rendimento ao calor depende da disponibilidade de humidade16,17. No entanto, as condições húmidas (de irrigação ou chuva) frequentemente arrefecem os extremos de calor18,19 e aumentam a humidade atmosférica20,21. Esta dependência entre calor e humidade levanta questões sobre se os impactos nas culturas são causados ​​pelo próprio calor ou pela sua ligação com a precipitação, a humidade do solo e a aridez atmosférica.

Compreender o impacto do calor nas culturas é essencial para projectar com precisão os riscos do aquecimento climático para o rendimento global das culturas e avaliar a eficácia das estratégias de adaptação. No entanto, a extensão dos seus impactos e os mecanismos associados permanecem incertos. Por exemplo, os estudos discordam sobre a importância relativa da temperatura, da humidade do solo e da precipitação como preditores da variabilidade do rendimento das culturas14,22,23. Em particular, os impactos das temperaturas elevadas versus os extremos de alta temperatura e humidade nas culturas, e a sua ligação potencialmente diferente com eventos de precipitação, continuam a ser pouco investigados. Esta lacuna na compreensão limita a capacidade de antecipar e preparar-se para os impactos no rendimento dos aumentos previstos nos extremos de calor seco e húmido em vários celeiros globais.