Perspectives

Climat : ça va chauffer pour les rendements

Six ans de sécheresse au Maroc, trois dans le nord-est de l’Espagne, inondations historiques dans le sud du Brésil, chaleur extrême en Inde, au Pakistan, en Thaïlande ou encore au Cambodge. Les aléas climatiques extrêmes semblent n’avoir jamais autant fait l’actualité que ces dernières semaines, et c’est sans compter les tempêtes et inondations en France en fin d’année, ainsi que la sécheresse grave depuis deux ans dans les Pyrénées-Orientales. Ces aléas préfigurent ce qu’a annoncé le deuxième groupe de travail du Groupe intergouvernemental d’experts sur l’évolution du climat (GIEC) dans son rapport publié en février 2022 sur les impacts du changement climatique : 10 % des terres cultivées et d’élevage dans le monde deviendront climatiquement inadaptées d’ici 2050. Ce chiffre pourrait dépasser 30 % en 2100 dans le scénario de très hautes émissions de gaz à effet de serre (GES) du Giec (SSP-8.5) ou pourrait descendre sous les 8 % dans le scénario de faibles émissions (SSP 1-2.6).

Derrière ces projections, des modèles mathématiques, qui ont été récemment révisés. En la matière, une étude de Jonas Jägermeyr, chercheur à Columbia University, est incontournable. Publiée en 2021 dans la revue Nature food, elle établit des estimations de rendement pour les quatre cultures mondiales principales (maïs, blé, soja, riz) dans les scénarios de très hautes et faibles émissions du Giec (SSP 5-8.5 et SSP 1-2.6). L’intérêt d’examiner ces deux scénarios étant que le niveau de réchauffement futur sera certaine- ment un entre-deux.

Cette étude à système constant (mêmes cultivars, dates de semis, quantités employées, utilisation des terres...) est en réalité la mise à jour d’un ensemble de modélisations climatiques et culturales réalisé en 2013 grâce au réseau scientifique international AgMIP (Agricultural Model Intercomparison and Improvement Project). Durant ce travail, Jonas Jägermeyr fait une découverte inédite : les projections de rendements mondiaux moyens pour la fin de siècle sont pires que prévu pour le maïs, mais meilleures que prévu pour le blé, les résultats étant particulièrement «robustes» pour ces deux céréales.

Les projections de rendements sont aussi moins bonnes que prévu pour le soja et le riz. «Les effets négatifs du climat sur l’agriculture seront les plus graves dans les pays du Sud, dans les régions tropicales et subtropicales chaudes où la capacité d’adaptation pour amortir certains effets du climat est faible. C’est le cas pour toutes les cultures que nous avons étudiées», précise le chercheur.

Bonne nouvelle pour le blé

Concernant le maïs, l’évolution du rendement mondial moyen sur la période 2069-2099 passe à - 24 % (par rapport à la période de référence 1983-2013), contre une prédiction initiale de + 1 % en 2013, dans le SSP5-8.5. Il passe de + 5 % à - 6 % dans le SSP1-2.6. Les projections de pertes sont «spatialement homogènes», notamment dans les principaux bassins de production en Amérique du Nord, au Mexique, en Afrique de l’Ouest, en Asie centrale et en Chine.

Pour le blé, deuxième culture mondiale en volumes, les projections sont plus optimistes. Les rendements passent de + 10 à + 18 % dans le SSP5-8.5, et de + 5 à + 9 % dans le SSP1-2.6. Des pertes en blé de printemps sont prévues au Mexique, au sud des États-Unis, en Amérique du Sud et en Asie du Sud. À l’inverse, des gains importants apparaissent pour les plaines du nord de la Chine, en Australie, en Asie centrale, au Moyen Orient, et dans les régions de blé d’hiver du nord des États-Unis et du Canada.

Concernant le soja, les projections de rendement passent de + 15 à - 2 % dans le SSP5-8.5, et de + 7 à + 2 % dans le SSP1-2.6. Les plus grosses pertes sont prévues dans les principales régions productrices que sont les États-Unis, le Brésil et le Sud-Est asiatique, tandis que des hausses de productivité sont prévues en Chine et généralement à de plus hautes latitudes.

Quant au riz, les prédictions de rendement passent de + 23 à + 2 % dans le SSP5-8.5, et de + 8 à + 3 % dans le SSP1-2.6. L’Asie centrale accuserait de fortes pertes, tandis que l’Asie du Sud, le nord-est de la Chine et l’Amérique du Sud auraient des hausses de productivité.

Signaux précoces avant 2040

La plupart des travaux de modélisation sur les rendements regardent l’échéance 2100 car historiquement, c’est entre 2050 et 2100 que les effets du réchauffement climatique sur les rendements s’accélèrent. Mais ces récents travaux modèrent ce constat. De nombreux signaux avant-coureurs clignotent dans un futur proche. Pour les identifier, Jonas Jägermeyr calcule la «période d’émergence de l’impact climatique». C’est l’année où les rendements moyens sortent de la fourchette historique (1983-2013) pour s’orienter à la baisse (TCIE négatif) ou à la hausse (TCIE positif). Autrement dit, ce signal d’émergence indique un changement de réalité où des rendements exceptionnellement faibles ou élevés deviennent «la nouvelle norme».

«Pour le maïs, les modèles indiquent un signal d’émergence négatif à niveau mondial en 2032, dans le cadre d’un scénario climatique à fortes émissions. Pour le blé, un signal d’émergence positif s’est déjà produit (en 2023, ndlr). À niveau régional, ces signaux d’émergence se produisent plus tard», détaille le scientifique.

Le changement arrive plus ou moins vite selon les régions. Concernant le maïs, céréale qui s’apprête à vivre la situation la plus critique, le signal d’émergence surviendra avant 2040 dans certaines zones d’Asie centrale, au Moyen-Orient, au sud de l’Europe, dans l’ouest des États-Unis et en Amérique du Sud tropicale, dénotant ainsi une baisse des rendements. À la fin du siècle, 10 à 74 % des surfaces cultivées en maïs seront concernées, selon le scénario d’émissions.

Surprises dans les trajectoires

Partant de ces travaux, Alex Ruane, chercheur à la Nasa, a poussé l’investigation scientifique un peu plus loin pour caractériser la réponse des cultures au changement climatique. Dans une étude publiée en avril dans le journal Earth’s future, il met en évidence que les rendements ne répondent pas forcément de manière linéaire au réchauffement climatique. «Il n’y a pas de ligne droite entre aujourd’hui et l’avenir. Au contraire, on observe des changements de courbe importants qui affectent les trajectoires de variation de rendement», explique Alex Ruane.

Pour lui, ces résultats démontrent le besoin de «planifier» l’adaptation. «Les agriculteurs, les acteurs du système alimentaire, les décideurs politiques doivent comprendre que certaines adaptations peuvent être réalisées aujourd’hui, mais qu’il y a aussi un grand besoin d’adaptations dont la planification et la mise en œuvre prennent du temps. Dans certains cas, faire appel à la recherche est nécessaire pour créer les types d’adaptations dont on aura besoin à l’avenir. Par exemple, il y a un grand potentiel d’action précoce pour développer les semences, les installations d’irrigation et les usines de transformation aux bons endroits afin d’adapter notre système alimentaire aux climats futurs.»

Les prairies, moins étudiées

S’il est possible d’avoir une idée des rendements futurs des principales cultures nourricières, l’exercice est moins aisé pour les prairies. «Il y a une difficulté à niveau européen, et surtout à niveau du monde, à avoir des statistiques fiables sur les fourrages et prairies, tout simplement parce que c’est un secteur qu’on a moins étudié», explique le directeur de recherche à l’Inrae, Hervé Guyomard. «On a des incertitudes sur les surfaces, et on a aussi énormément d’incertitudes sur les rendements des prairies permanentes puisqu’une partie de la biomasse est directement pâturée par les animaux.» Économiste au ministère de l’Agriculture américain (USDA), Jayson Beckman s’y est essayé dans une étude présentée en 2023, mais pas encore publiée. D’après ses modélisations à système constant de 2017, les prairies auront perdu environ 2 % de biomasse herbacée en 2050 à cause du changement climatique, à niveau mondial. Des différences importantes apparaissent entre les régions. Les grands gagnants seront le nord de l’Europe avec «+ 35,5 %» de productivité herbagère, l’Est de l’Europe avec «+2 4,4 %» et l’Amérique du nord avec «+ 22 %», détaille l’économiste. Le rendement des prairies augmentera aussi en Europe de l’ouest, en Asie (sauf Asie du Sud-Est), dans les Caraïbes et la Mélanésie. En revanche, le grand perdant sera l’ensemble du continent africain, notamment l’Afrique de l’ouest qui perdrait 34 % de biomasse herbacée.