Peu importe d’où vient la pluie qui irrigue votre nourriture.
Dans l'une des premières analyses mondiales retraçant l'origine des précipitations pour les principales cultures, des chercheurs de l'Université de Stanford et de l'Université de Californie à San Diego ont utilisé des données satellitaires et des modèles physiques pour cartographier les endroits où l'eau de pluie est recyclée des terres ou extraite des océans. Ils ont constaté que les régions qui dépendent davantage de l’humidité d’origine terrestre, comme le Midwest américain, l’Afrique australe et certaines parties de l’Asie, sont confrontées à un risque de sécheresse plus élevé et à des pertes de rendement des cultures lorsque les précipitations faiblit.
L'étude, publiée récemment dans Durabilité de la natureoffre une nouvelle façon d’identifier les régions agricoles vulnérables et d’orienter les stratégies d’adaptation. Il identifie également un seuil clé – lorsqu’environ un tiers de l’eau de pluie provient de sources terrestres – au-delà duquel les cultures sont beaucoup plus susceptibles de souffrir de stress hydrique.
Ci-dessous, les co-auteurs de l'étude, Jen Burney, directrice adjointe du Stanford Center for Food Security and the Environment, et Yan Jiang, chercheur postdoctoral à l'Université de Californie à San Diego, expliquent ce que cela signifie pour l'agriculture mondiale, pourquoi cela est important pour les prix et la politique alimentaires, et comment la science aide les agriculteurs à anticiper la pénurie d'eau avant qu'elle ne survienne.
Pourquoi est-il important pour notre approvisionnement alimentaire d’où provient l’eau de pluie ?
Burney : Plus de 80 % des terres cultivées dans le monde sont pluviales, et toute cette eau provient soit de l'évaporation de l'eau des océans, soit de l'évapotranspiration des terres. Avant cette étude, nous ne savions pas si ces deux sources étaient également fiables du point de vue des cultures et de la sécurité alimentaire, et il s’avère que ce n’est pas le cas. En bref, suivre l’origine de la pluie nous aide à comprendre la vulnérabilité des cultures d’une nouvelle manière et guide même les efforts d’adaptation et de résilience.
Vous avez identifié un « point de basculement » où les terres cultivées subissent un stress hydrique alors qu'environ 36 % des précipitations proviennent de l'humidité des terres. Pourquoi ce seuil est-il important et que se passe-t-il au-delà ?
Burney : Cette valeur de 36 % constitue une ligne de démarcation empirique critique qui est apparue dans notre analyse. Il sépare effectivement les terres cultivées mondiales en deux groupes : l’une qui est généralement en sécurité hydrique et l’autre qui tend à subir un stress hydrique élevé. Les régions où les terres cultivées dépendent davantage de l’eau d’origine terrestre – au-delà du seuil de 36 % – ont souvent un approvisionnement en eau insuffisant pendant les périodes les plus sensibles de la saison de croissance. En plus du risque annuel plus élevé de déficit hydrique du sol, ces terres cultivées sont beaucoup plus sujettes à des sécheresses fréquentes et intenses.
Vos découvertes ont-elles révélé des surprises sur les endroits et les moments où les cultures sont les plus vulnérables au stress hydrique ?
Jiang : Deux régions m'ont vraiment marqué : le Midwest américain et l'Afrique de l'Est tropicale. Le Midwest abrite l’une des ceintures de maïs les plus productives et technologiquement avancées au monde, mais elle connaît une aggravation des sécheresses. Nos résultats suggèrent que sa forte dépendance à l’humidité d’origine terrestre pourrait amplifier ces périodes de sécheresse auto-renforcées, ce qui pourrait avoir un impact important sur les marchés céréaliers mondiaux.
En Afrique de l’Est, où l’expansion des terres cultivées et la perte des forêts s’accélèrent, les précipitations dépendent souvent de l’humidité recyclée des forêts voisines. Cela crée un conflit dangereux : le fait de défricher les forêts pour créer des terres agricoles pourrait éliminer la source de pluie nécessaire à l’entretien de ces mêmes fermes, posant ainsi une menace directe à la sécurité alimentaire locale. Cela en fait une première ligne pour mettre en œuvre dès maintenant, pendant qu’il est encore temps, des politiques d’utilisation des terres plus intelligentes.
Comment cette recherche pourrait-elle aider les agriculteurs – du Midwest américain ou d’ailleurs – à se préparer à une aggravation des sécheresses ou à un changement des régimes de précipitations ?
Jiang : Nos résultats montrent que les agriculteurs des régions qui dépendent fortement de l'humidité d'origine terrestre doivent prêter une attention particulière à la disponibilité locale de l'eau et à l'humidité du sol, car les changements dans ces régions ont le plus grand impact sur les rendements. Les investissements dans l’irrigation, le stockage de l’eau et la gestion de l’humidité des sols seront particulièrement importants.
Cela envoie également un message plus large selon lequel la protection des forêts et des écosystèmes situés sous le vent est importante. Ils contribuent à générer l’évaporation qui alimente les précipitations sous le vent. En revanche, les terres cultivées qui dépendent davantage des pluies d’origine océanique devraient se concentrer sur l’ajustement des calendriers de plantation pour mieux s’aligner ou éviter les pires impacts des perturbations climatiques à grande échelle, telles qu’El Niño et les tempêtes de mousson.
Votre méthode utilise des mesures satellitaires des isotopes de l'eau, retraçant essentiellement les « empreintes digitales » de la pluie. Que nous permet de voir cette nouvelle technologie que nous ne pouvions pas voir auparavant ?
Jiang : Ce type de données satellite change la donne. Cela existe depuis un certain temps, mais nous sommes en mesure de tirer parti de cette nouvelle manière des observations à long terme de près de deux décennies. Les isotopes de l'eau agissent comme des « empreintes digitales » uniques de l'humidité dans l'atmosphère. Même s’ils ne représentent qu’une infime fraction de la vapeur d’eau, ils sont étroitement liés à l’évolution de l’humidité, notamment à l’origine de cette humidité et à la manière dont elle se déplace, se mélange et se transforme en pluie.
En utilisant les observations satellitaires de ces isotopes, nous pouvons suivre le parcours de l'eau dans l'air, ce qui n'était pas possible avec les mesures traditionnelles qui montraient uniquement la quantité d'humidité ou de pluie présente.
