Table of Contents

Взаимосвязь между полярными изменениями климата и глобальной продовольственной безопасностью

Полярные регионы нагреваются в два-три раза быстрее, чем в среднем по миру, явление, известное как полярное усиление. Это быстрое изменение не ограничивается отдаленными ледяными щитами и тундрой; оно посылает каскадные эффекты через климатическую систему планеты, непосредственно влияя на производительность сельского хозяйства, морские источники продовольствия и стабильность цепочек поставок продовольствия. Понимание связи между полярными изменениями и глобальной продовольственной безопасностью больше не является академическим упражнением - это важно для политиков, фермеров и потребителей. Механизмы сложны, но результаты становятся все более очевидными: таяние льда, изменение погодных условий и нарушенные экосистемы меняют место и способ производства продуктов питания.

Как полярный лед разрушает глобальные погодные системы

Ледяной покров Арктики сократился примерно на 40% с конца 1970-х годов, а ледяной щит Гренландии теряет массу ускоряющимися темпами. Эта потеря отражающего льда (альбедо) вызывает поглощение большей солнечной энергии темной океанской водой, усиливая потепление. Самым непосредственным последствием для сельского хозяйства средних широт является изменение струйного потока - быстро движущейся узкой полосы воздуха, которая управляет погодными системами.

Jet Stream Ослабление и более мощные шаблоны

По мере того, как разница температур между Арктикой и экватором сужается, струйный поток замедляется и становится более волнистым. Эти меандры могут застрять на месте, что приводит к длительным экстремальным погодным условиям. Например, стойкий хребет высокого давления может вызвать волны тепла и засуху в кукурузном поясе США или Европе, в то время как глубокое желоб может привести к беспрецедентному холоду или наводнению. Такие блокирующие модели были связаны с засухой в США в 2012 году, европейской тепловой волной в 2018 году и зимним штормом в Техасе в 2021 году. Согласно исследованию, опубликованному в FLT:1 Francis & Vavrus, 2020 ], эти изменения струйного потока напрямую связаны с усилением Арктики и увеличивают вероятность одновременных неурожаев в основных хлебных корзинах.

Полярные нарушения вихрей и несезонные крайности

Более слабый, более волнистый струйный поток также позволяет полярному вихре - большой площади холодного воздуха, который обычно вращается над Северным полюсом - разлиться на юг. Эти вторжения могут уничтожить плодовые и овощные культуры в таких регионах, как юго-восточные Соединенные Штаты или Южная Европа, где за ранним весенним теплом может следовать жесткая заморозка. Такие «ложные источники» стали более распространенными, угрожая многолетним культурам, таким как яблоки, виноград и миндаль. Исследование 2018 года в Экологические исследования Письма Взрослый и др., 2018 обнаружили, что риск повреждения весенних заморозков после теплых периодов увеличился на 20-40% во многих сельскохозяйственных регионах.

Таяние вечной мерзлоты: углеродная бомба с сельскохозяйственным выпадением

Вечная мерзлота лежит в основе примерно четверти площади суши Северного полушария, сохраняя в два раза больше углерода, чем атмосфера. По мере повышения температуры этот замороженный грунт оттаивает, выделяя углекислый газ и метан — мощный парниковый газ. Эта петля обратной связи ускоряет глобальное потепление, но она также имеет более прямые местные эффекты, которые пульсируют во всем мире.

Субсидирование земель и ущерб инфраструктуре

При оттаивании вечной мерзлоты грунт становится неустойчивым, что приводит к оседаниям и повреждению дорог, трубопроводов и зданий.В сельскохозяйственных районах Аляски, Канады и России оттаивание вечной мерзлоты может обрушить дренажные канавы, нарушить системы орошения и сделать поля непроходимыми для тяжелой техники.Это уменьшает площадь пахотных земель и увеличивает издержки производства.

Изменения в гидрологии и питательном цикле

Оттаивание вечной мерзлоты изменяет структуру потока воды. Она может высушить поверхностные почвы в некоторых районах, создавая новые водно-болотные угодья в других, что усложняет сельское хозяйство. Кроме того, высвобождение ранее замороженного органического вещества изменяет доступность питательных веществ в почве - первоначально это может увеличить плодородие, но в долгосрочной перспективе это истощает углерод почвы и нарушает микробные сообщества, необходимые для роста сельскохозяйственных культур. Обзор 2021 года в Глобальная биология изменений Шуур и др., 2021 подчеркивает, что выбросы углерода в вечной мерзлоте могут добавить 0,3-1,0°C к глобальному потеплению к 2100 году, усугубляя климатическое давление на сельское хозяйство во всем мире.

Морские экосистемы и рыболовство под ледяной утратой

Полярные океаны являются основой некоторых из самых продуктивных рыбных промыслов в мире.По мере того, как морской лед отступает и воды теплые, вся морская пищевая сеть меняется, влияя на состав и численность видов.

Криль, база пищевой сети Южного океана

Антарктический криль полагается на морской лед для нереста и в качестве среды обитания для своего источника пищи водорослей. С сокращением зимнего морского льда популяции криля сократились в некоторых регионах. Это напрямую влияет на хищников, таких как киты, тюлени, пингвины и рыба, включая коммерчески важные виды, такие как антарктическая зубная рыба (чилийский морской окунь). Сам промысел криля является основным источником добавок омега-3 и кормов для аквакультуры; снижение доступности криля повышает затраты на рыбоводство, что, в свою очередь, влияет на мировые цены на морепродукты.

Смещение рыбных запасов в Арктике и Субарктике

В Баренцевом море и Беринговом море потепление воды привело к миграции трески, минтая и лосося на север в поисках более низких температур. Это сдвигает рыболовные угодья в новые, часто международные, воды, усложняя управление и доступ. Для общин в Исландии, Норвегии, Аляске и России эти сдвиги угрожают средствам к существованию и местной продовольственной безопасности. В докладе 2022 года Продовольственной и сельскохозяйственной организации (ФАО) отмечается, что арктическое рыболовство находится под «серьезным стрессом» от комбинированных последствий потепления, окисления океана (что вредит моллюскам) и потери морского льда, требуя новых кооперативных структур управления.

Подкисление океана и рыба-оболочка

Холодные полярные воды поглощают больше CO2 из атмосферы, становясь более кислыми. Это снижает доступность ионов карбоната, необходимых моллюскам (таким как моллюски, устрицы и крабы) для строительства своих раковин. Крупные моллюски в Арктике и субарктике, такие как аляскинский промысел снежных крабов, испытали резкое снижение; коллапс сезона красных крабов в Бристол-Бей в 2022 году был частично связан с подкислением океана и потеплением. Это напрямую снижает доступность белка для миллионов, которые зависят от морепродуктов и повышает цены во всем мире.

Сельскохозяйственное производство в условиях повышенного климатического стресса

Полярные погодные катаклизмы влияют на основные мировые житницы — США, Европу, Россию, Китай, Индию и Южную Америку. Несмотря на то, что эти регионы находятся далеко от полюсов, связи через атмосферную циркуляцию сильны.

Маис, пшеница и соевые бобы дают волатильность

Американский Кукурузный пояс производит почти треть кукурузы в мире. Стойкая погода, связанная с волнистым струйным потоком, таким как тепловой купол 2012 года, может снизить урожайность на 20-40% за один сезон. Аналогичным образом, российская жара 2010 года (также связанная с атмосферной блокировкой) уничтожила треть урожая российской пшеницы, что привело к глобальному скачку цен и продовольственным бунтам в некоторых странах. По мере продолжения полярного усиления частота таких блокирующих событий, согласно прогнозам, увеличится на 5-20% к середине века, согласно климатическим моделям, приведенным в Научные достижения Манн и др., 2022 .

Влияние на индийский муссон и рис

Изменения в арктическом морском льду также влияют на индийский летний муссон, который обеспечивает 70-80% годовых осадков для Южной Азии. Исследование из Геофизические исследования Письма Ван и др., 2020 обнаружили, что снижение весеннего снежного покрова в Евразии, вызванное потеплением в Арктике, усиливает температурный градиент, который приводит к муссонных ветров, что приводит к более экстремальным осадкам. Это приводит как к сильным наводнениям, так и к засухам в разных частях Индии, нарушая выращивание риса. Учитывая, что Индия является крупнейшим в мире экспортером риса, любой значительный дефицит производства непосредственно влияет на мировые цены на продовольствие и доступность, особенно для миллиардов в Азии и Африке.

Доступность воды и ледниковое таяние

В то время как потеря полярного льда является заголовком, альпийские ледники в Гималаях, Андах и Альпах также сокращаются. Эти ледники питают крупные реки, которые орошают сельскохозяйственные культуры, такие как Инд, Ганг и Янцзы. По мере отступления ледников, первоначально талая вода уменьшается, но в долгосрочной перспективе запасы воды сокращаются. Это угрожает ирригации пшеницы, риса и кукурузы по всему Китаю, Индии и Пакистану. В докладе 2019 года Международного центра интегрированного развития гор (FLT:0) ICIMOD предупреждает, что если текущее потепление продолжится, ледниковое водоснабжение достигнет пика около 2050 года и резко снизится после этого, усугубляя продовольственную безопасность в регионе.

Социально-экономические последствия: от полей до обеденных столов

Последствия изменения климата на сельское хозяйство не остаются в полях, они проходят через глобальные торговые сети, влияя на цены на продовольствие, торговый баланс и питание наиболее уязвимых людей в мире.

Волатильность цен и рыночная паника

Когда крупные страны-производители сельскохозяйственных культур испытывают одновременные неудачи в уборке урожая из-за синхронизированных экстремальных погодных условий, мировые запасы зерна сокращаются и цены растут. Мировой продовольственный кризис 2007-2008 годов, отчасти вызванный засухой в Австралии и США, привел к удвоению цен на рис и пшеницу и толкнул более 100 миллионов человек в голод. Сегодня, с дополнительным стрессом полярных экстремальных явлений, риск таких синхронных неудач выше. В документе 2018 года в PNAS было установлено, что вероятность множественных неудач в житнице увеличилась в 3-5 раз с 1980-х годов из-за струйных потоков, вызванных Арктикой.

Влияние питания на уязвимые группы населения

Рост цен на продовольствие вынуждает домохозяйства с низким уровнем дохода переходить на более дешевые, менее питательные продукты питания, увеличивая темпы недоедания и задержки роста у детей. Кроме того, сокращение уловов рыбы в полярных и субполярных регионах отрезает важнейший источник белка и микроэлементов для прибрежных общин. В Западной Африке, например, импорт сушеной и копченой рыбы из Арктики сократился, что повысило местные цены и снизило качество питания. Самые необеспеченные продовольствием регионы — Африка к югу от Сахары и Южная Азия — часто наиболее подвержены шоковым изменениям цен, связанным с климатом, потому что они в значительной степени зависят от импортного зерна и имеют ограниченные сети безопасности.

Геополитическая напряженность и торговля продовольствием

По мере того, как регионы-производители продовольствия становятся все более ненадежными, страны, зависящие от импорта, могут столкнуться с более высокой уязвимостью. Например, открытие арктических судоходных маршрутов из-за таяния льда увеличивает доступ к ранее удаленным ресурсам, но также повышает геополитическую конкуренцию. Россия, Канада и США расширяют свои арктические экономические зоны, и любое нарушение свободного потока зерна или рыбы может привести к торговым спорам или экспортным ограничениям (как это было в 2008 году и снова в 2022 году). ФАО подчеркнула необходимость международного сотрудничества для поддержания открытой, предсказуемой торговли продовольствием, даже когда климатические сдвиги изменяют географию производства.

Адаптация и смягчение последствий: повышение устойчивости от полюса к плите

Хотя масштабы воздействия полярного климата являются сложными, целенаправленные действия могут снизить риски для продовольственной безопасности. Они подразделяются на две категории: смягчение дальнейшего потепления полярных районов путем сокращения выбросов и адаптация сельскохозяйственных и рыболовных систем к новым реалиям.

Сокращение выбросов парниковых газов

Наиболее эффективным способом замедления полярного усиления является сокращение глобальных выбросов CO2, метана и черного углерода (сажи). Быстрое сокращение использования ископаемого топлива, обезлесение и сельскохозяйственный метан (из поголовья скота и рисовых полей) может замедлить потепление в Арктике и ограничить худшие сбои в струйном потоке. Международные соглашения, такие как Парижское соглашение, остаются критическими. Кроме того, местные меры, такие как сокращение черного углерода с судов и промышленных источников в Арктике, могут иметь негабаритный эффект, поскольку отложения черного углерода темнеют снег и лед, ускоряя таяние.

Стратегии адаптации сельского хозяйства

Фермеры и продовольственные системы могут реагировать с помощью ряда методов:

  • Диверсификация культур — Посадка смеси видов и сортов, которые более терпимы к жаре, засухе или наводнениям, снижает риск полного неурожая. Например, замена некоторых кукурузы соргом или просом в маргинальных районах.
  • Улучшение ирригации и хранения воды — Создание более эффективных систем капельного орошения, сбора дождевой воды и подпитки водоносных горизонтов помогает буферу против неустойчивых осадков.
  • Климатическое прогнозирование и страхование — Более качественные сезонные прогнозы, которые включают полярные климатические телесоединения, такие как протяженность арктического морского льда, могут помочь фермерам планировать даты посадки.
  • Управление здоровьем почв — Такие практики, как покрытие посевов, возделывание без дождевых культур и добавление органических веществ, улучшают способность почвенного водоснабжения и устойчивость к засухе и сильным дождям.
  • Перенос зон выращивания (FLT:0) – В таких регионах, как Канада, Россия и Скандинавия, более длительный вегетационный период из-за потепления может открыть новые сельскохозяйственные районы, хотя это сопряжено с рисками деградации почв и вспышек вредителей.

Рыболовство и морская адаптация

Для морских источников питания адаптивное управление включает:

  • Динамические закрытие рыболовства — Использование данных о температуре морского льда и океана в реальном времени для корректировки зон рыболовства, защиты нерестилищных запасов и уменьшения прилова.
  • Диверсификация аквакультуры — Развитие аквакультуры с холодной водой для видов, которые могут переносить изменения условий и перемещать операции в районы, менее подверженные подкислению.
  • Международное сотрудничество (FLT:0) – Укрепление таких органов, как Арктический совет и Северо-Западная атлантическая организация рыболовства, для управления перемещением рыбных запасов через границы.

Политика и торговые корректировки

Правительства могут повысить устойчивость путем поддержания стратегических запасов зерна, инвестирования в системы социальной защиты (например, условные денежные переводы во время скачков цен) и содействия региональной продовольственной самодостаточности. Торговая политика должна избегать запретов на экспорт во время кризисов, которые часто усугубляют дефицит. Кроме того, финансирование адаптации к изменению климата в развивающихся странах, как это обещано развитыми странами, должно уделять приоритетное внимание устойчивости сельского хозяйства, включая исследования в жаре и засухоустойчивых сортах сельскохозяйственных культур.

Вывод: вызов, который связывает поляков с нашими плитами

Полярные регионы могут показаться отдаленными, но их климатические изменения тесно связаны со стабильностью глобальной продовольственной системы. От волнистого струйного потока, который завядает кукурузой в Айове, до оттаивания вечной мерзлоты, которая нарушает российские пшеничные поля, от перемещения рыбных запасов в Беринговом море до ледникового таяния, которое угрожает ирригации в Южной Азии, нити многочисленны и плотно сплетены. Игнорирование этих взаимосвязей не вариант; планирование продовольственной безопасности должно включать динамику полярного климата в качестве основного фактора.

Для достижения прогресса необходимо как немедленное сокращение выбросов, чтобы замедлить потепление полярных широт, так и активная адаптация к ним в сельском хозяйстве и рыболовстве. Сотрудничество между учеными, фермерами, рыбаками и политиками имеет важное значение. Ставки не могут быть выше: мир должен прокормить 10 миллиардов человек к 2050 году в климате, который становится более непредсказуемым с каждой степенью потепления полярных широт. Понимание трубопровода «поляр-к-планшету» является первым шагом к обеспечению того, чтобы каждый человек, везде, имел доступ к адекватной, доступной и питательной пище в предстоящие десятилетия.