वैश्विक परिवर्तन के बीच खाद्य उत्पादन का भविष्य: ग्लोबल चेंज वर्कशॉप के विज्ञान और नीति पर एमआईटी संयुक्त कार्यक्रम कृषि क्षेत्र के लिए जोखिम और अवसरों की पड़ताल करता है

जब वैश्विक परिवर्तन को प्रभावित करने की बात आती है, कृषि दोनों तरह से कटौती करती है. वैश्विक जलवायु परिवर्तन के उलटफेर के अधीन, आबादी, और आर्थिक विकास, फसलों और पशुओं की खेती ग्रह-वार्मिंग ग्रीनहाउस गैसों के वायुमंडलीय सांद्रता को बदल देती है और मीठे पानी और तटीय क्षेत्रों के प्रदूषण में योगदान करती है. कृषि क्षेत्र के लिए और उससे होने वाले जोखिमों का आकलन करना - और वैश्विक परिवर्तन के बीच इस क्षेत्र के विकास के अवसरों की पहचान करना - अत्यावश्यक और आवश्यक दोनों है.

एमआईटी संयुक्त कार्यक्रम की कृषि कार्यशाला के दौरान, उद्योग से उपस्थित लोग, सरकार, और शिक्षाविद संयुक्त कार्यक्रम कृषि विशेषज्ञों के साथ विस्तृत चर्चा में लगे हुए हैं. तस्वीर: दिमोनिका ब्रे

क्षेत्र के लिए चुनौतियों और अवसरों का पता लगाने के लिए, NS वैश्विक परिवर्तन के विज्ञान और नीति पर एमआईटी संयुक्त कार्यक्रम एक दिवसीय कार्यशाला का आयोजन किया, "कृषि और वैश्विक परिवर्तन: चलाने वाले बल, वैश्विक परिवर्तन में योगदान, और जलवायु जोखिम,” नवंबर को एमआईटी परिसर में. 1. के बारे में आरेखण 100 उद्योग से व्यक्तिगत रूप से और ऑनलाइन पंजीकरणकर्ता, सरकार, और अकादमिक, सम्मेलन कार्यक्रम की कार्यशाला श्रृंखला का तीसरा था. पिछली कार्यशालाओं ने पानी और ऊर्जा के मुद्दों का पता लगाया है.

दिन भर, सहभागियों ने संयुक्त कार्यक्रम कृषि विशेषज्ञों के साथ विस्तृत चर्चा की, जिनमें से प्रत्येक ने कृषि के लिए ड्राइविंग बलों पर केंद्रित तीन पैनलों पर प्रस्तुतियां दीं, वैश्विक परिवर्तन में योगदानकर्ता के रूप में कृषि, और कृषि के लिए जलवायु जोखिम.

कृषि के लिए ड्राइविंग बल

जनसंख्या और आर्थिक विकास से अधिक मांगों को पूरा करने के लिए कृषि क्षेत्र की प्रमुख संरचनात्मक मूल्य-श्रृंखला और प्रौद्योगिकी परिवर्तनों के माध्यम से काम करने की आवश्यकता को ध्यान में रखते हुए, संयुक्त कार्यक्रम सह निदेशक जॉन रेलीभोजन की मांग और कीमतों के साझा अनुमान, पशु, और संयुक्त कार्यक्रम से फसलें 2018 खाना, पानी, ऊर्जा और जलवायु आउटलुक. आउटलुक जनसंख्या और आर्थिक विकास के साथ-साथ मूल्य श्रृंखला के परिवर्तन से संचालित खाद्य उत्पादन में उल्लेखनीय वृद्धि दर्शाता है, फसलों की तुलना में पशुधन में अधिक तेजी से वृद्धि के साथ.

"यह भोजन के उत्पादन के तरीके को बदल देगा, प्रसंस्कृत, बेचा, और दिया, क्षेत्र भर में और किसानों के लिए निहितार्थ के साथ, खासकर विकासशील देशों में,” रेली ने कहा. "अधिक तीव्र उपज वृद्धि मूल्य वृद्धि और वनों की कटाई के दबाव को सीमित करेगी।"

संयुक्त कार्यक्रम अनुसंधान वैज्ञानिक केनेथ स्ट्रेज़ेपेक दिखाया कि कोई समाज कृषि के लिए कितना पानी आवंटित करता है, यह उसकी जलवायु का प्रतिबिंब है, आर्थिक विकास का स्तर, और विकसित मूल्य प्रणाली. यह देखते हुए 70 आज के मीठे पानी की निकासी का प्रतिशत सिंचाई के लिए है, और उसके द्वारा 2050 के बारे में 17 कृषि में अब उपयोग किए जाने वाले सभी पानी का प्रतिशत गैर-कृषि आर्थिक विकास के पुनर्आवंटन से जोखिम में होगा, जनसंख्या और शहरी विकास, और पर्यावरण संरक्षण, स्ट्रेज़ेपेक ने कई प्रवृत्तियों पर प्रकाश डाला जो इस तरह की निकासी के लिए बढ़ते खतरे को दर्शाता है, सिंचाई के लिए पानी की कीमत पर जलविद्युत के माध्यम से स्वच्छ ऊर्जा उत्पादन को अपनाना शामिल है.

"आप पानी और खाद्य सुरक्षा की कीमत पर बहुत अधिक ऊर्जा प्राप्त कर सकते हैं,” स्ट्रेज़ेपेक ने कहा, जिन्होंने एक अध्ययन का सह-लेखन किया जो दर्शाता है कि कृषि का सीमांत मूल्य सभी आर्थिक क्षेत्रों में सबसे कम है. "हम अफ्रीका में तेजी से विकास और शहरीकरण देख रहे हैं, और जलविद्युत में वृद्धि हुई, जो पानी की मांग को बढ़ाता है. हम भविष्य में कहां निवेश करें? कृषि के लिए पानी? ऊर्जा के लिए पानी? हम अपने मूल्यों को कहां रखते हैं?"

संयुक्त कार्यक्रम अनुसंधान वैज्ञानिक Muge Komurcu उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाले क्षेत्रीय जलवायु अनुमानों का उत्पादन करने के लिए उसने एक डाउनस्केलिंग विधि विकसित की है जिसका उपयोग स्थानीय फसल उत्पादन को निर्देशित करने के लिए किया जा सकता है।. विस्तृत भूमि-सतह और वायुमंडलीय घटकों के साथ एक क्षेत्रीय जलवायु मॉडल का उपयोग करना, उसने उच्च रिज़ॉल्यूशन पर तापमान और वर्षा सहित जलवायु चर का अनुकरण किया है (से कम 4 किलोमीटर और प्रति घंटा) - में देखी गई ऐतिहासिक जलवायु का पुनरुत्पादन, उदाहरण के लिए, उत्तरपूर्वी यू.एस. और सऊदी अरब उच्च स्तर की सटीकता के साथ.

"इस जानकारी के होने से अंतिम उपयोगकर्ता को स्थानीय और क्षेत्रीय पैमानों पर निर्णय लेने की अनुमति मिलेगी,” कोमुरकु ने कहा. "उदाहरण के लिए, हम किसी फसल की वृद्धि के लिए अधिक अनुकूल मौसम में परिवर्तनों का निर्धारण कर सकते हैं, कृषि परिमाण दिन, सौर सूर्यातप में दैनिक परिवर्तन, दैनिक न्यूनतम तापमान में परिवर्तन, और वर्षा दर।

संयुक्त कार्यक्रम अनुसंधान वैज्ञानिक एलोडी व्हाइट सरल प्रस्तुत किया, फसल की पैदावार पर पर्यावरणीय प्रभावों का आकलन करने का तेज़ तरीका. सर्वोत्तम दो फसल मॉडलिंग विधियों का संयोजन - प्रक्रिया-आधारित मॉडल जो मौसम और पर्यावरणीय परिस्थितियों की एक विस्तृत श्रृंखला का अनुकरण करते हैं लेकिन कम्प्यूटेशनल रूप से मांग कर रहे हैं, और सांख्यिकीय मॉडल जो देखे गए उपज डेटा पर आधारित हैं और अधिक कुशल हैं लेकिन अधूरे डेटा सेट पर भरोसा करते हैं - ब्लैंक ने सांख्यिकीय अनुकरणकर्ता विकसित किए जो फसल की पैदावार पर जलवायु परिवर्तन के प्रभाव के ग्रिड वाले फसल मॉडल के अनुमानों को जल्दी से दोहरा सकते हैं.

"हमारा लक्ष्य जलवायु परिवर्तन प्रभावों के मात्रात्मक अनुमानों की मांग करने वाले व्यापक शोध समुदाय के लिए सुलभ उपकरण विकसित करना है,”ब्लैंक ने कहा, जिनके इम्यूलेटर विभिन्न प्रकार की जलवायु स्थितियों के लिए राष्ट्रीय या क्षेत्रीय स्तर पर कई फसलों के कुशल मूल्यांकन को सक्षम करते हैं.

वैश्विक परिवर्तन में योगदानकर्ता के रूप में कृषि

संयुक्त कार्यक्रम उप निदेशक सी. एडम स्क्लोजर भू-उपयोग और भू-आच्छादन परिवर्तन किस हद तक स्थानीय को प्रभावित करते हैं, इसका पता लगाया, क्षेत्रीय, और सूर्य से प्राप्त ऊर्जा को अवशोषित या पुनर्निर्देशित करके वैश्विक जलवायु. उन्होंने कहा कि क्षेत्रीय स्तर पर, भूमि उपयोग और भूमि आच्छादन में परिवर्तन से अल्बेडो में संगत परिवर्तन होते हैं (परावर्तन), मिट्टी की नमी, चंदवा, और पौधों की विशेषताएं, जो प्रमुख वायुमंडलीय ग्रीनहाउस गैसों से सामूहिक रूप से ग्लोबल वार्मिंग को बढ़ा या ऑफसेट कर सकते हैं. एक अध्ययन का हवाला देते हुए उन्होंने जैव ईंधन के लिए फसलों के साथ उष्णकटिबंधीय वर्षावनों को बदलने के जलवायु प्रभावों पर सह-लेखन किया, स्क्लोसर ने दिखाया कि यह प्रतिक्रिया तुरंत शुरू हो सकती है, वैश्विक कार्बन चक्र की अपेक्षाकृत हिमनदी गति के विपरीत.

"इस शोध में एक सीमा समझ और विश्वास हासिल करना है कि ये कैसे हैं [भू-उपयोग और भू-आच्छादन] परिवर्तन स्थानीय वर्षा को प्रभावित करते हैं," उन्होंने कहा. "हमें इस मुद्दे पर सहन करने के लिए क्या लाने की जरूरत है, वे अधिक विस्तृत मॉडलिंग टूल हैं, इसलिए हम वास्तव में वर्षा के पीछे के विवरण और इसे नियंत्रित करने वाली प्रक्रियाओं को प्राप्त कर सकते हैं।"

समुद्री जैविक प्रयोगशाला अनुसंधान सहयोगी डेविड किकलाइटर, एक संयुक्त कार्यक्रम सहयोगी, एक अध्ययन के परिणाम प्रस्तुत किए जो उन्होंने सह-लेखक थे जिन्होंने जैव ईंधन उत्पादन के लिए दो दृष्टिकोणों के प्रभावों का आकलन किया - कृषि भूमि का विस्तार बनाम कृषि भूमि का विस्तार. मौजूदा कृषि भूमि पर गहन खेती - कार्बन को अलग करने या खोने की पृथ्वी की क्षमता पर.

"कृषि भूमि का अधिक गहन उपयोग जैव ईंधन उत्पादन के लिए उपयोग की जाने वाली भूमि पर कार्बन को अलग करने की अनुमति देता है, जिसमें अन्य प्रबंधित भूमि के विस्थापन से जुड़े कुछ कार्बन नुकसान होते हैं।,”किकलाइटर ने कहा. "जैव ईंधन उत्पादन के लिए कृषि भूमि का विस्तार जैव ईंधन उत्पादन और अन्य प्रबंधित भूमि के विस्थापन दोनों के लिए उपयोग की जाने वाली भूमि पर अधिक कार्बन खो देता है।"

संयुक्त कार्यक्रम प्रधान अनुसंधान वैज्ञानिक निवेन विनचेस्टर ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन के आर्थिक और पर्यावरण चालकों पर उन्होंने सह-लेखक दो अध्ययनों का सारांश दिया.

पहले अध्ययन में, उन्होंने अधिक भूमि की सिंचाई के दायरे और लागत का अनुमान लगाने के लिए एक वैश्विक कृषि-आर्थिक-ऊर्जा मॉडल का उपयोग किया 282 वैश्विक नदी घाटियों और पानी की कमी के प्रभावों का अनुकरण करने के लिए. उन्होंने पाया कि पानी की उपलब्धता में बदलाव का वैश्विक भोजन पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है, जैव, और वैश्विक स्तर पर भूमि उपयोग के परिणाम (आंशिक रूप से सिंचाई और भंडारण प्रतिक्रियाओं के कारण), लेकिन संभावित रूप से क्षेत्रीय स्तर पर बड़े प्रभाव.

"ये उपकरण भोजन पर पानी की उपलब्धता में नीतियों और परिवर्तनों की एक विस्तृत श्रृंखला के प्रभाव का अनुमान लगा सकते हैं, जैव, और क्षेत्रीय और वैश्विक स्तर पर भूमि उपयोग के परिणाम, बेसिन स्तर की जल संसाधन बाधाओं और सिंचाई के बुनियादी ढांचे में मूल्य-प्रेरित परिवर्तनों के लिए लेखांकन करते समय," उन्होंने कहा.

दूसरे अध्ययन में, विनचेस्टर ने आर्थिक क्षेत्र द्वारा जीवनचक्र कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन का अनुमान लगाया, प्रत्यक्ष उत्सर्जन के योग के रूप में प्रत्येक क्षेत्र के कुल की गणना करना (जीवाश्म ईंधन के उपयोग से) और अप्रत्यक्ष उत्सर्जन (प्रत्येक क्षेत्र द्वारा उपयोग किए जाने वाले अन्य इनपुट से जुड़ा हुआ है). उन्होंने पाया कि अप्रत्यक्ष कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन अधिकांश क्षेत्रों के लिए जीवनचक्र उत्सर्जन का एक बड़ा हिस्सा है, ओर वो, ऊर्जा से संबंधित क्षेत्रों को छोड़कर, यू.एस. में सबसे अधिक कार्बन डाइऑक्साइड-गहन क्षेत्र. परिवहन शामिल करें, अधात्विक खनिज (उदाहरण के लिए:. सीमेंट), अलौह धातु (उदाहरण के लिए:. अल्युमीनियम), और लोहा और इस्पात.

कृषि के लिए जलवायु जोखिम

स्क्लोसर ने एक विधि का भी वर्णन किया है कि वह और संयुक्त कार्यक्रम अनुसंधान वैज्ञानिक जियांग गाओ ने 100 साल के तूफान और गर्मी की लहरों जैसे चरम मौसम की घटनाओं की आवृत्ति को प्रोजेक्ट करने के लिए विकसित किया है - या कोई भी घटना जो क्षति का खतरा पैदा करती है. यह जानकारी कृषि क्षेत्र में निर्णय लेने वालों को तदनुसार अनुकूलित करने में सहायता कर सकती है. विधि किसी विशेष स्थान पर रिकॉर्ड की गई चरम घटनाओं से जुड़े वातावरण में बड़े पैमाने पर पैटर्न की पहचान करती है (या मैदान). इन संघों को एक सेट पर लागू करना, या पहनावा, भविष्य की जलवायु के मॉडल सिमुलेशन पूरे पहनावे में उस चरम घटना के रुझानों में एक मजबूत सहमति प्रदान कर सकते हैं.

"बड़े पैमाने पर जानकारी के साथ लंबे समय तक रुचि के स्थानों पर टिप्पणियों को जोड़कर, और उन संघों को एक जलवायु मॉडल में लागू करना, आपको रुझानों में अधिक मजबूत सहमति मिलती है,"श्लॉसर ने कहा. "जब तक हमारे पास है [चरम घटना] फील्ड साइट पर डेटा और हम जानते हैं कि किस प्रकार की घटनाएं किसी विशेष फसल के लिए हानिकारक हैं, इस प्रकार का विश्लेषण आपको इन घटनाओं से जुड़े एक निर्दिष्ट स्थान पर फसल क्षति के जोखिम दे सकता है।

एंजेलो गुर्गेल, साओ पाउलो स्कूल ऑफ इकोनॉमिक्स में एक एसोसिएट प्रोफेसर और संयुक्त कार्यक्रम सहयोगी, के बीच वैश्विक और क्षेत्रीय कृषि परिणामों पर संभावित जलवायु प्रभावों का मूल्यांकन किया 2015 तथा 2050. ए के आधार पर 2014 आईपीसीसी की समीक्षा फसलों पर जलवायु के प्रभाव के, गुरगेल ने जलवायु परिवर्तन से फसल और पशुधन उत्पादकता प्रभावों का एक सेट निकाला और संयुक्त कार्यक्रम के आर्थिक प्रक्षेपण और नीति विश्लेषण के एक नए संस्करण में उनका अनुकरण किया। (ईपीपीए) विस्तृत कृषि असमानता वाला मॉडल.

“फसल की पैदावार और पशुधन उत्पादकता पर नकारात्मक जलवायु प्रभाव मामूली रूप से कीमतों को प्रभावित करेगा, चूंकि भू-उपयोग परिवर्तन ऐसे प्रभावों को कम कर सकते हैं,"गुर्गेल ने कहा. “फसल की कीमतें होंगी 8 प्रतिशत अधिक महंगा है 2050 और पशुधन की कीमतें 28 प्रतिशत. विस्तार करना आवश्यक होगा 70 मिलियन अधिक हेक्टेयर फसली भूमि और 17 उपज पर जलवायु प्रभावों की भरपाई के लिए विश्व स्तर पर मिलियन हेक्टेयर चारागाह. इस अनुकूलन रणनीति के साथ समस्या यह है कि यह अधिक जारी करती है 1.9 भू-उपयोग परिवर्तन से अरब टन CO2, जलवायु प्रभावों को मजबूत करना। ”

संयुक्त कार्यक्रम प्रधान अनुसंधान वैज्ञानिक एरवान मोनियर एक क्षेत्र प्रस्तुत किया- और यू.एस. के लिए भविष्य के जलवायु जोखिमों का फसल-विशिष्ट मूल्यांकन. उनके द्वारा किए गए एक अध्ययन पर आधारित कृषि उत्पादकता, जिसका उद्देश्य कृषि क्षेत्र के हितधारकों को अतिरिक्त जानकारी प्रदान करना था, जिसकी उन्हें अधिक सूचित निर्णय लेने के लिए आवश्यकता है. संक्षेप में, शोधकर्ता जलवायु/फसल मॉडल के परिणामों को कृषि/जलवायु संपर्क के पांच उपयोगी सूचकांकों के अनुमानों के साथ चलाते हैं - शुष्क दिन, संयंत्र गर्मी तनाव, ठंढ के दिन, बढ़ते मौसम की लंबाई और क्षेत्र के संचालन की शुरुआत - जो स्पष्ट करता है कि ड्राइविंग अनुमानित उपज ऊपर या नीचे क्या है.

"हम इन सूचकांकों को विभिन्न फसलों की पैदावार से जोड़ने के लिए एक सांख्यिकीय मॉडल बना रहे हैं,” मोनियर ने कहा. "हमारा काम जलवायु परिवर्तन के तहत कृषि के भाग्य को देखने का एक वैकल्पिक तरीका प्रदान करता है जो मौजूदा जलवायु/फसल मॉडल की तुलना में किसानों के लिए अधिक प्रासंगिक जानकारी प्रदान करता है।"

एलोडी ब्लैंक ने अमेरिका में सिंचित फसल की पैदावार पर जलवायु परिवर्तन के प्रभाव की जांच करते हुए सह-लेखक दो अध्ययनों के परिणाम प्रस्तुत किए. और फसल क्षति आकलन में सुधार के लिए एक पद्धति को आगे बढ़ाना.

पहले अध्ययन में पाया गया कि यू.एस. मध्य शताब्दी तक, सिंचाई पर जलवायु परिवर्तन के प्रभाव से कुछ क्षेत्रों में कुछ फसलों की पैदावार गंभीर रूप से कम हो जाएगी, विशेष रूप से दक्षिण पश्चिम में. एक व्यापार-हमेशा की तरह परिदृश्य के तहत, जलवायु और सामाजिक आर्थिक परिवर्तनों से मक्का के लिए सिंचित पैदावार पर पानी के तनाव के प्रभाव को कम करने की उम्मीद है, सोयाबीन, ज्वार और गेहूं, लेकिन कपास और चारा के लिए स्थिति और खराब हो जाती है.

"अनुकूलन का कुछ स्तर संभव होगा, जैसे टिकाऊ सिंचाई वाले क्षेत्रों में फसली भूमि को स्थानांतरित करना या कम सिंचाई-गहन फसलों या अधिक जल-कुशल सिंचाई तकनीक पर स्विच करना,”ब्लैंक ने कहा.

दूसरे अध्ययन ने एक ऐसे तरीके पर प्रकाश डाला जो तेजी से प्रदान कर सकता है, आसान, वर्तमान में उपलब्ध उपकरणों की तुलना में अधिक सटीक फसल क्षति आकलन. फिलीपींस में टाइफून से प्रभावित चावल की क्षति के सार्वजनिक रूप से उपलब्ध उपग्रह डेटा के लिए सरल एल्गोरिदम लागू करना, अध्ययन ने एक प्रांतीय स्तर का चावल क्षति सूचकांक तैयार किया जिसका उपयोग निर्णयकर्ता टाइफून क्षति के जवाब में आयात मात्रा को समायोजित करने के लिए कर सकते हैं।.

"जैसा कि जलवायु परिवर्तन चरम मौसम की घटनाओं की आवृत्ति और तीव्रता को बदलता है, नई विधि उष्णकटिबंधीय तूफान-प्रवण राष्ट्रों को चावल और अन्य फसलों के भारी नुकसान के लिए और अधिक तेज़ी से प्रतिक्रिया करने के लिए सशक्त कर सकती है,”ब्लैंक ने कहा.

सहयोग के अवसर

जलवायु परिवर्तन और फसल की पैदावार के वैश्विक स्तर के मॉडल को क्षेत्रीय स्तर पर लागू करने के लिए संयुक्त कार्यक्रम की क्षमताओं को ध्यान में रखते हुए, स्थानीय और क्षेत्र स्तर की चिंताएँ, कृषि कार्यशाला में भाग लेने वालों ने सहयोग के लिए कई संभावित क्षेत्रों की पहचान की. इनमें जल जोखिम का आकलन और स्थायी सिंचाई समाधान शामिल हैं, कृषि पर जलवायु परिवर्तन के प्रभावों का और अधिक विश्लेषण करना और कृषि कैसे जलवायु परिवर्तन को कम कर सकती है, और कृषि क्षेत्र के हितधारकों के लिए भविष्य कहनेवाला मॉडल विकसित करना जो क्षेत्र और व्यावसायिक स्तरों पर निर्णय लेने की सूचना दे सके.

"इन मुद्दों को हल करने की कोशिश करने के इस उद्यम में काफी व्यापारिक पारिस्थितिकी तंत्र शामिल है, और इस ज्ञान का व्यावसायीकरण करने के उद्देश्य से निजी क्षेत्र में बहुत सारी गतिविधियाँ,” रेली ने कहा. "हमारा लक्ष्य इस व्यापार पारिस्थितिकी तंत्र के साथ सबसे अधिक उत्पादक तरीके से बातचीत करना है।"

स्रोत: एचटीटीपी://news.mit.edu, मार्क डॉर्टज़न द्वारा