Klimaanaloga können Kreuz katalysieren - Konditorei-Maschinen-Gruppe Co., Ltd

Wissenschaftliche Berichte Band 13, Artikelnummer: 9317 (2023) Diesen Artikel zitieren

Details zu den Metriken

Die Kommunikationstheorie legt nahe, dass für den Klimaschutz, insbesondere für komplexe Systeme wie die Landwirtschaft, ein interaktiver Dialog und nicht eine Informationsübertragung notwendig ist. Klimaanaloge – Orte, deren aktuelles Klima dem zukünftigen Klima eines Zielorts ähnelt – haben in jüngster Zeit Interesse geweckt, da sie verlässlichere Informationen übermitteln; Sie verfügen jedoch über ein unerforschtes Potenzial zur Erleichterung sinnvoller Dialoge und es besteht die Frage, ob die Art und Weise, wie die Analoga entwickelt werden, einen Unterschied machen könnte. Wir haben klimakontextspezifische Analogien entwickelt, die auf landwirtschaftlich relevanten Klimametriken für den US-Spezialpflanzenanbau basieren, und deren Potenzial zur Erleichterung von Dialogen über Optionen zur Klimaanpassung untersucht. In über 80 % der US-amerikanischen Bezirke für Spezialkulturen gab es in der Mitte des 21. Jahrhunderts akzeptable US-Äquivalente, insbesondere im Westen und Nordosten, wo größere Ähnlichkeiten bei den Kulturpflanzen auftraten, die über Ziel-Analog-Paare hinweg erzeugt wurden. Westliche Landkreise hatten im Allgemeinen Analoga im Süden, und diejenigen in anderen Regionen hatten solche im Westen. Ein Pilotdialog von Ziel-Analog-Paaren erwies sich als vielversprechend, um umsetzbare Erkenntnisse über die Anpassung zu gewinnen, was auf einen potenziellen Wert einer breiteren Einbindung analog gesteuerter Dialoge in die Kommunikation zum Klimawandel hinweist.

Mögliche Auswirkungen des Klimawandels auf verschiedene Bereiche wie Lebensmittelproduktion, natürliche Ressourcen und Artenvielfalt sind gut bekannt. Allerdings versäumt es die Gesellschaft weiterhin, Maßnahmen zu ergreifen1. Eine Möglichkeit, diesem Versagen entgegenzuwirken, besteht darin, verlässlichere Informationen zu präsentieren, die auf früheren Erfahrungen basieren2, und Analogien zum Klimawandel haben in jüngster Zeit als geeignetes Kommunikationsinstrument3 Aufmerksamkeit erregt. Der analoge Ansatz verwendet die zukünftigen Klimavariablen eines „Zielstandorts“ und verwendet statistische Distanzmethoden4, um „analoge“ Standorte zu identifizieren, deren aktuelle klimatische Bedingungen den prognostizierten Zukunftsprognosen des Zielstandorts ähneln. Somit können diese Paarungen die Erwartungen einer unbekannten Zukunft in bekannte und vergleichbare Erfahrungen von Gleichaltrigen übersetzen. Charakterisierungen von Analoga wurden für den städtischen Kontext3, den landwirtschaftlichen Kontext5,6 und den allgemeinen ökologischen Kontext4,7 unter Verwendung roher Klimavariablen wie saisonaler Temperatur und Niederschlag vorgenommen. Obwohl die Übermittlung relevanterer Informationen ein Schritt in die richtige Richtung ist, betont die Kommunikationstheorie, dass die Übermittlung8 besserer Informationen allein nicht zu Maßnahmen führt9, sondern erfordert einen Wechsel von der einfachen Datenpräsentation zu einem interaktiven Dialog10,11. Analoge können die Grundlage für erleichterte Dialoge zur Klimaanpassung sein. Allerdings ist ihr diesbezügliches Potenzial derzeit noch unzureichend erforscht und wird wahrscheinlich von der Anwendung und der Quantifizierung der Analoga abhängen.

Unser Ziel ist es, akzeptable und relevante Analogien zum Klimawandel zu entwickeln, wobei wir als Fallstudie den US-Spezialpflanzenanbau in der Mitte des 21. Jahrhunderts verwenden. Wir untersuchen auch den wahrscheinlichen Nutzen der Analoga bei der Erleichterung gepaarter Ziel-Analog-Dialoge, die zu umsetzbaren Erkenntnissen zur Anpassung führen könnten. Als Sonderkulturen werden in den USA gesetzlich Obst, Gemüse, Nüsse, Trockenfrüchte und andere Gartenbau- und Baumschulkulturen definiert12,13. Innerhalb dieser breiten Kategorie konzentrieren wir uns auf Obst, Gemüse und Nüsse, die einen Großteil (> 90 %) der Produktionsfläche ausmachen. Spezialkulturen sind in Kalifornien, einem Staat, der zunehmend anfällig für Dürre und Hitzestress ist, stark konzentriert, generieren aber auch in mehreren anderen Staaten einen beträchtlichen Wert ab Hof (Tabelle 1). Diese Nutzpflanzen sind aus mehreren Gründen eine nützliche Fallstudie. Erstens sind sie in Bezug auf den Klimawandel im Vergleich zu Getreidepflanzen wie Mais und Sojabohnen nur unzureichend untersucht14,15,16. Zweitens haben sie aufgrund ihrer komplexeren Ernte-, Verpackungs- und Verarbeitungsaktivitäten einen größeren lokalen wirtschaftlichen Einfluss pro Hektar als Getreide17. Drittens stellen Sonderkulturen aus der Perspektive der Anpassung an den Klimawandel eine Herausforderung dar, da sie einen langfristigen Investitionshorizont (für mehrjährige Kulturen), spezielle Produktionsmaschinen im Vergleich zu Getreidekulturen18 und große Kapital- und Arbeitsinvestitionen in Produktion und Verarbeitung haben. Im weiteren Sinne sind die Auswirkungen des Klimawandels auf die Landwirtschaft sehr differenziert und gehen über die häufig untersuchten Auswirkungen auf Ernteerträge16,19 oder Landwerte (z. B. Ricardian-Analyse)20 hinaus. Mehrere vom Klima beeinflusste Dimensionen wie Schädlinge, Krankheiten, Sortenunterschiede und extreme Witterungseinflüsse, die bisher nur begrenzte Aufmerksamkeit erhalten haben, sind ebenfalls von entscheidender Bedeutung, und ein interaktiver Dialog zwischen einem Netzwerk von Spezialpflanzenexperten kann dabei helfen, die Komplexität der Ermittlung umsetzbarer Erkenntnisse zu bewältigen.

Wir haben Analogwerte für das zukünftige Klima von 680 Zielbezirken für Spezialpflanzen in den USA simuliert, die 99 % der Anbaufläche für Spezialpflanzen ausmachen (Abb. 1). Der County-Pool für potenzielle Analoga umfasst alle 3001 Countys in den angrenzenden Lower 48 Bundesstaaten der USA. Wir haben uns auf einen Zeitrahmen in der Mitte des 21. Jahrhunderts (2040–2070) konzentriert, da dieser gut mit dem Planungs- und Investitionshorizont von Spezialpflanzenanbauern übereinstimmt und weit genug in der Zukunft liegt, damit sich das Klima vom aktuellen (1990–2020) unterscheidet ) Bedingungen. Es wurden neunzehn allgemeine Zirkulationsmodelle (GCMs) berücksichtigt, jeweils unter zwei Treibhausgasszenarien – repräsentativer Konzentrationspfad (RCP) 4,5 und 8,5. Die zukünftigen Klimavariablen in jedem Spezialkulturenbezirk wurden mit den aktuellen Klimavariablen aller US-Bundesstaaten verglichen, um eine Unähnlichkeitsdistanzmetrik zu berechnen. Wir haben die Sigma-Unähnlichkeitsmetrik4 verwendet, da sie es uns ermöglichte, einen interpretierbaren Abstandsschwellenwert zu definieren, um eine Reihe „akzeptabler“ Analoga zu identifizieren, und nicht nur das nächstgelegene Analogon, das möglicherweise ähnlich genug für einen sinnvollen Dialog ist oder auch nicht.

Alle Bezirke, in denen Spezialpflanzen in den angrenzenden USA angebaut werden, und die Untergruppe der 680 Bezirke, die 99 % der Produktionsfläche ausmachen.

Abgesehen davon, dass es sich um ein statistisch akzeptables Analogon handelt, kann die Auswahl von Variablen, die für den Dialogkontext relevant sind, und die Sicherstellung der Ähnlichkeit in den Produktionssystemen des Ziel-Analog-Paares Auswirkungen auf die Fähigkeit von Analoga haben, einen sinnvollen Dialog zu ermöglichen. Deshalb haben wir diese Aspekte untersucht. Wir haben zunächst den Satz akzeptabler US-County-Analoge für jeden Spezialkulturen-County auf der Grundlage klimabedingter, für die Pflanzenproduktion relevanter Variablen (kontextspezifisch) berechnet und sie mit Analoga basierend auf saisonalen Temperatur- und Niederschlagsvariablen (allgemein) verglichen. Es sind einige generische analoge Datenprodukte verfügbar, und dieser Vergleich ermöglichte es uns zu bestimmen, ob die beiden Ansätze ähnliche Standorte als Analoga identifizieren oder ob die Generierung kontextspezifischer Analoga dabei hilft, relevantere Ziel-Analog-Paare zu identifizieren. Als nächstes haben wir quantifiziert, welcher Anteil der Bezirke, in denen Spezialkulturen angebaut werden, keine akzeptablen Analoga haben oder nur in Bezirken, in denen es sich nicht um Spezialanbau handelt, akzeptable Analoga haben. Dies ist wichtig, da der Dialog und die Weitergabe relevanter Informationen wahrscheinlich schwierig – wenn nicht sogar unproduktiv – wäre, wenn sie nicht zwischen Personen stattfinden würden, die mit ähnlichen Produktionssystemen vertraut sind. Darüber hinaus haben wir die Statistiken des USDA Census of Agriculture aus dem Jahr 2017 genutzt, um die Ähnlichkeiten der in den Ziel- und Vergleichsländern angebauten Spezialpflanzen zu bewerten und so ein Gefühl dafür zu bekommen, ob sich die Dialoge auf Erkenntnisse für die Bewirtschaftung derselben Kultur in einer anderen Umgebung konzentrieren können oder ob dies der Fall wäre beziehen sich in erster Linie auf Möglichkeiten zur Einführung neuer Nutzpflanzen.

Schließlich führten wir einen solchen Dialog durch und versammelten Fachkräfte für Beratung und Öffentlichkeitsarbeit, unter anderem vom US Cooperative Extension System (CES), aus Zielbezirken im Südosten der USA und deren analogen Partnern. Das CES ist ein bestehendes Netzwerk, das von Land-Grant-Universitäten betrieben wird. Darin sind Fachleute für Sonderkulturen vertreten, die direkt mit Erzeugern verschiedener Größenordnungen zusammenarbeiten, um Wissen über die Bedürfnisse und sich ändernden Bedingungen in der Lieferkette für Sonderkulturen bereitzustellen, und daher gut geeignet sind, an diesen interaktiven Dialogen teilzunehmen und deren Reichweite zu erweitern. Andere Fachleute tragen ebenfalls zur Übersetzung und Verbreitung von Fortschritten an Produzenten bei, darunter Naturschutzbezirke, Regierungsbehörden, Berater des privaten Sektors und Nichtregierungsorganisationen. Unsere Analyse wurde auf Kreisebene durchgeführt und entspricht dem CES-Netzwerk. Diese Fachleute, insbesondere diejenigen im CES, nutzen seit langem Dialoge innerhalb und zwischen Regionen, um die Einführung neuer Agrartechnologien und -praktiken zu erleichtern, obwohl uns überregionale Dialoge im Kontext des Klimawandels nicht bekannt sind.

Die veröffentlichte Literatur zu Klimaanalogen ist noch im Entstehen begriffen und konzentriert sich hauptsächlich auf generische saisonale Temperatur- und Niederschlagsvariablen (z. B. 3, 5, 6, 7). Die Annahme einer breiten Anwendbarkeit dieser generischen Analogien ist für landwirtschaftliche (und andere) Anwendungen möglicherweise nicht geeignet, da (a) nichtlineare Übersetzungen saisonaler Temperatur- und Niederschlagsvariablen in für einen bestimmten Kontext relevante Metriken (z. B. Wachstumsgradtage, die aus Temperaturen berechnet werden) vorliegen Metrik des Pflanzenwachstums) und (b) unterschiedliche relative Gewichte für Kategorien von Eingabevariablen. Für unsere Fallstudie haben wir die Wirkung der Verwendung kontextspezifischer Eingabevariablen untersucht. Das heißt, wir haben gefragt, ob die Verwendung allgemeiner Rohvariablen im Vergleich zu daraus abgeleiteten, für die Pflanzenproduktion relevanten Variablen (Wachstumsgradtage, Hitzestress, Jahreszeitenlänge, Kälteakkumulation und Niederschlagsgleichmäßigkeit) zu derselben Gruppe von Landkreisen führen würde wie Analoga. Obwohl wir nicht damit gerechnet haben, dass die Liste der akzeptablen generischen und kontextspezifischen analogen Bezirke genau übereinstimmt, ergaben überraschenderweise die meisten der 680 US-amerikanischen Bezirke für Spezialkulturen (64 % für RCP 8,5 und 50 % für RCP 4,5) völlig unterschiedliche akzeptable Listen analoge Landkreise (0 % Überlappung) zwischen den beiden Ansätzen (Abb. 2). Die Empfindlichkeit des ausgewählten Analogs gegenüber den Eingabevariablen (a) unterstreicht, dass die Identifizierung von Analoga auf der Grundlage kontextspezifischer Variablen wahrscheinlich entscheidend für die Bildung von Ziel-Analog-Paaren ist, die zu einem effektiven Dialog führen können, und (b) ermöglicht uns die Anpassung von Analoga für verschiedene Dialoge. Das richtige Gleichgewicht zwischen Kontextspezifität zu finden, ist eine Herausforderung, die von der Community durch formelle Bewertungen interaktiver Dialoge angegangen werden muss. Der Rest unserer Pilotfallstudie ist ein erster Schritt zur Untersuchung, ob diese besonderen kontextspezifischen Analoga nützlich sind, um einen sinnvollen Dialog über die Klimaanpassung in Sonderkulturen zu fördern.

Ähnlichkeit zwischen dem analogen Satz, der mithilfe allgemeiner und kontextspezifischer Eingabevariablen identifiziert wurde. Jeder der 680 Bezirke für Spezialkulturen wird basierend auf dem Anteil der analogen Bezirke, die beiden Methoden gemeinsam waren, eingefärbt. Die Ähnlichkeit reicht von 0,00, wenn die akzeptablen analogen Landkreise, die mithilfe dieser beiden Sätze von Eingabevariablen identifiziert wurden, völlig unterschiedlich sind, bis 1,00, wenn die akzeptablen analogen Landkreise in beiden Fällen genau gleich sind. Die analogen Sets wurden mit 19 GCMs unter RCP 8.5 (a) und RCP 4.5 (b) erstellt.

Wir haben herausgefunden, dass es in den meisten US-amerikanischen Spezialkulturbezirken (80 % für RCP 8,5 und 84 % für RCP 4,5) einige akzeptable Analoga in anderen Spezialkulturbezirken gibt (Abb. 3). Dies deutet darauf hin, dass die Produktion von Spezialpflanzen in den USA wahrscheinlich eine hervorragende Fallstudie mit Potenzial für die Erleichterung von Dialogen ist, die Veränderungen anregen und zur Aufrechterhaltung der künftigen Produktion und der damit verbundenen Lebensgrundlagen beitragen können. Es gibt regionale Unterschiede: Im Mittleren Westen und in den nördlichen Ebenen gibt es einen geringeren Anteil an Spezialanbaugebieten mit akzeptablen Gegenstücken in anderen Spezialanbaugebieten (Abb. 3). Allerdings machen diese beiden Regionen weniger als 10 % der nationalen Spezialpflanzenanbaufläche aus21. Der Südwesten ist eine wichtige Anbauregion für Spezialpflanzen, in der es in den USA eine Handvoll Zielbezirke ohne akzeptable Analoga gab (6 % für RCP 8,5 und 2 % für RCP 4,5) (Abb. 3). Tatsächlich waren ihre Sigma-Unähnlichkeitswerte hoch genug, um sie als neuartige Klimazonen zu betrachten, die in den USA nicht beobachtet wurden.

Existenz analoger Landkreise mit Spezialpflanzenanbau. Jeder der 680 Bezirke für Spezialkulturen ist eingefärbt, je nachdem, ob es (1) mindestens ein akzeptables Analogon in einem anderen Bezirk für Spezialkulturen gibt (graue Schattierung), (2) akzeptable Analoga nur in Nicht-Spezialfruchtbezirken (weiße Schattierung), und (3) keine akzeptablen Analoga in den USA (rote Schattierung). Jede Region in den USA ist mit zwei Zahlen versehen: dem Prozentsatz der Sonderkulturbezirke in dieser Region mit Analoga in anderen Spezialkulturbezirken (obere Zahl) und dem Prozentsatz ohne akzeptable Analoga (untere Zahl). Die analogen Sets wurden mit 19 GCMs unter RCP 8.5 (a) und RCP 4.5 (b) erstellt.

Es gibt eine große Vielfalt an Sonderkulturen, daher kann es bei Gesprächen zwischen Ziel-Analog-Paaren darum gehen, wie dieselbe Kulturpflanze für ein anderes zukünftiges Klima bewirtschaftet werden kann (sofern ähnliche Kulturpflanzen angebaut werden) oder um Möglichkeiten zur Diversifizierung in neue Kulturpflanzen. Durch Vergleichen der Liste der angebauten Spezialpflanzen (Pflanzenmischung), die sowohl dem Ziel als auch dem Analogon in jedem Paar gemeinsam sind, Berechnen des Anteils der in jedem Paar gemeinsamen Nutzpflanzen (Übereinstimmungsanteil) und Filtern des maximalen Übereinstimmungsanteils für jedes Ziel Landkreis (ein Ziel kann mehrere akzeptable Analoga haben) haben wir herausgefunden, dass mindestens 20 % der Spezialfruchtmischung für die Mehrheit der Ziel-Analog-Paare üblich ist (93 % der Landkreise unter RCP 8,5 und 97 % unter RCP 4,5). Selbst wenn man anstrebt, dass 40 % der Sonderkulturen mithalten, haben wir 63 % der Landkreise unter RCP 8,5 und 73 % unter RCP 4,5 (Abb. 4). Der Übereinstimmungsanteil bei Spezialpflanzen ist im Westen und Nordosten der USA hoch, wo dieser Übereinstimmungsschwellenwert von 40 % von 85 % der Ziel-Analog-Paare unter RCP 8,5 und von 86 % unter RCP 4,5 erreicht wird. Selbst eine Übereinstimmung von bis zu 60 % wird von 30 % der Ziel-Analog-Paare in diesen Regionen unter RCP 8,5 und von 46 % unter RCP 4,5 erreicht. Dies weist auf ein höheres Potenzial für fruchtbare Dialoge über Änderungen in der Bewirtschaftungspraxis für bestehende Nutzpflanzen in diesen Regionen hin als in den Southern Plains und im Südwesten der USA, wo Erkenntnisse über Möglichkeiten zur Diversifizierung des Nutzpflanzenmix wahrscheinlicher sind. Diese Analyse wurde auf der Grundlage von 556 der 680 Zielkreise durchgeführt, die über eine vollständige Ernteliste verfügten.

Maximaler Spezialfrucht-Match-Anteil für jedes Ziel. Dies wird erreicht, indem die Spezialpflanzenmischung zwischen jedem Ziel- und akzeptablen Analogpaar verglichen wird, um einen Ernteübereinstimmungsanteil zu berechnen (der Anteil aller Kulturen in der Kulturpflanzenmischung, die sowohl im Ziel- als auch im Analogbezirk vorkommen) und dann der maximale Übereinstimmungsanteil ermittelt wird für jeden Zielkreis. Die analogen Sets wurden mit 19 GCMs für RCP 8.5 (a) und RCP 4.5 (b) erstellt.

Die akzeptablen Analoga für Landkreise im Westen der USA haben im Allgemeinen Analoga weiter südlich (Abb. 5). In den Spezialanbaugebieten des Mittleren Westens, Nordostens und Südostens der USA gibt es im Allgemeinen Analoga in westlicher Richtung, die manchmal weit entfernt liegen. Beispielsweise gibt es in Montcalm County in Michigan akzeptable Analoga in Teilen im Südosten Washingtons. Ein Zielbezirk kann über mehrere akzeptable Analoga verfügen, da mehrere Landkreise ähnliche historische Bedingungen aufweisen können und auch, weil wir 19 GCMs zur Erfassung der Modellunsicherheit verwendet haben, was zu unterschiedlichen akzeptablen Analoga führte. Die Ergebnisse sind im Allgemeinen bei den RCPs 4,5 und 8,5 ähnlich, mit Ausnahme der Ziele im Nordosten. Aus Gründen der visuellen Klarheit wird hier eine Teilmenge der Landkreise angezeigt. Unter https://agclimatechangetools.cahnrs.wsu.edu/ steht ein interaktives Web-Tool zur öffentlichen Nutzung zur Verfügung, das die Liste der Analoga und die Erntemischung für alle 680 Zielbezirke bereitstellt.

Räumliche Verteilung aller akzeptablen Analoga für ausgewählte Bezirke mit der höchsten Produktion von Spezialkulturen für die Jahrhundertmitte (2040–2070), basierend auf 19 GCMs für RCP 8,5 (a) und RCP 4,5 (b). Ziel-Analog-Paare sind in einer ähnlichen Farbe schattiert, wobei der Zielbezirk mit dem Namen versehen ist und einen größeren Kreis aufweist.

Wir haben einen zweistufigen Prozess durchgeführt, um den Nutzen von Analoga bei der Erleichterung gepaarter Ziel-Analog-Dialoge zu untersuchen, die zu umsetzbaren Erkenntnissen zur Anpassung führen könnten. Zunächst veranstalteten wir im Januar 2022 ein landesweites Orientierungs-Webinar für Erweiterungsfachleute, in dem wir (a) den analogen Ansatz beschrieben und unsere analogen Ergebnisse teilten und (b) unser Interesse an der Erleichterung von Ziel-Analog-Paardialogen zum Ausdruck brachten, um die Arten der Diskussion zu erkunden und Erkenntnisse, die dabei entstehen könnten. Diese Erweiterungsexperten wurden im Rahmen einer landesweiten CES-Netzwerk-Werbemaßnahme eingeladen, die sich an Staaten richtete, in denen die Analyse akzeptable Analoga identifiziert hatte (Washington, Oregon, Kalifornien, Wisconsin, Minnesota, Michigan, New York, Maine, North Carolina, South Carolina, Texas, Florida usw.). Georgia). In einigen Fällen richteten wir Einladungen auch an bestimmte Personen aus, basierend auf Empfehlungen von staatlichen CES-Administratoren und Teammitgliedern. An dem Orientierungswebinar (das zweimal angeboten wurde) nahmen 95 Teilnehmer aus 29 Bundesstaaten mit Spezialanbaugebieten teil (sowie einige Teilnehmer mit landesweitem Schwerpunkt). Während der Webinar-Diskussion bekundeten mehrere Teilnehmer Interesse daran, gepaarte Ziel-Analog-Diskussionen zu erkunden, und Teilnehmer eines Ziel-Analog-Paares wurden eingeladen, mit der zweiten Phase des Pilotprojekts fortzufahren, die Dialoge beinhaltete.

Im Mittelpunkt dieser zweiten Phase stand ein virtueller Kleingruppen-Workshop im März 2022. Der Workshop konzentrierte sich auf die Regionen Southeast und Southern Plains und umfasste neun Experten für Spezialanbau im Anbau aus den Zielbezirken in Florida (FL), Georgia (GA) und South Carolina (SC) und ähnliche Fachkräfte in ihren analogen Landkreisen im Osten von Texas (TX) (Cyan, Fuchsia und Braun in Abb. 5). Wir haben uns auf diese Zustände konzentriert, weil sie akzeptable Analogpaare hatten (gemäß unserer Analyse) und eine starke Beteiligung von Erweiterungsfachleuten während des Orientierungs-Webinars zu verzeichnen war. Zu den Teilnehmern der zweiten Phase gehörten diejenigen, die am Orientierungswebinar Interesse bekundet hatten, und weitere von ihnen empfohlene Personen. Während des Workshops nutzten wir die folgenden Leitfragen, um Diskussionen unter Beratungsexperten anzuregen, die in den Ziel- und Analogbezirken arbeiten: (1) Wie wirkt sich der Klimawandel auf die Spezialpflanzenproduktion in den Bezirken aus, in denen Sie arbeiten? Und (2) welche Produktionsprobleme und -praktiken in diesen Regionen verleihen Widerstandsfähigkeit gegenüber den Auswirkungen des Klimawandels? Im letzten Teil des Workshops fragten wir die Teilnehmer auch nach ihrer Sicht auf die Nützlichkeit von Klima-Analogpaaren als Mechanismus zur Identifizierung und Förderung von Verbindungen, die zu einem Dialog über mögliche Anpassungsalternativen führen.

Während der Workshop-Diskussionen standen drei Spezialkulturen im Mittelpunkt: Pfirsiche (FL, GA, TX, SC), Blaubeeren (GA, SC, TX) und Blattgemüse (GA, SC, TX). Das Team zeichnete Notizen der Diskussion auf und interpretierte sie gemeinsam. Das Ergebnis war eine Liste mit vier Kategorien potenziell umsetzbarer Erkenntnisse (Tabelle 2). Drei Kategorien spiegelten Arten von Maßnahmen wider, die Landwirte oder andere Organisationen (z. B. Züchter) ergreifen könnten, um die Anpassung zu fördern. Der vierte spiegelte einen Wandel in den Produktionssystemen wider (Kategorie „Neue Chancen und potenzielle damit verbundene Herausforderungen“ in Tabelle 2). Die Informationen in Tabelle 2 wurden dann mit den Teilnehmern geteilt, um die Richtigkeit zu bestätigen. Obwohl wir noch nicht wissen, ob diese Erkenntnisse in den Zielbezirken zu Maßnahmen führen werden, liefern sie interessante Beispiele dafür, was aus solchen Dialogen resultieren kann, und weisen auf den Nutzen hin, über das Pilotprojekt hinauszugehen und einen Prozess zur Initiierung solcher Dialoge zu formalisieren.

Die Kommunikationstheorie weist auf die Bedeutung von Dialog, Koproduktion und lokal relevanten Informationen hin, um wissenschaftliche Erkenntnisse in Maßnahmen umzusetzen22,23,24,25,26. Während es intuitiv und wichtig ist, Diskussionen mit einer Reihe von Interessengruppen innerhalb einer Region zu führen, die die historische Grundlage von Erweiterungssystemen27 bildet, scheinen Klimaanaloge ein nützliches Instrument zu sein, um die Zusammenarbeit mit Experten in anderen Regionen zu steuern, die das Unbekannte in Vorheriges übersetzen können Erfahrungen und spielen eine wichtige ergänzende Rolle im Dialog zum Wissensaustausch. Obwohl Ziel-Analog-Paare in der südöstlichen Region im Vergleich zu anderen Regionen weniger ähnliche Spezialkulturen produzieren (Abb. 4), deuten die Spezialkulturen, die im Mittelpunkt der Diskussion standen, und die gewonnenen Erkenntnisse (Tabelle 2) darauf hin, dass Analoga wirksam sein können Mechanismus zur Identifizierung und Förderung fortlaufender Verbindungen zwischen unterschiedlichen Regionen. Dialoge innerhalb etablierter sozialer Netzwerke haben sich als Schlüsselfaktor für die Einführung von Innovationen erwiesen, auch im Zusammenhang mit der Anpassung an den Klimawandel27,28. Unser Pilotprojekt deutet darauf hin, dass es die Möglichkeit gibt, den Austausch verwertbarer Informationen über eine größere Stichprobe von Regionen hinweg zu ermöglichen. Diese gepaarten Dialoge könnten zum Aufbau neuer und effektiver sozialer Netzwerke über eine größere Anzahl geografischer Paarungen führen, als dies sonst der Fall wäre. Die Formalisierung der Struktur des Dialogs und die Bewertung des Dialoginhalts wären entscheidend für die Erweiterung über den in dieser Studie betrachteten Pilot-Proof-of-Concept hinaus.

Im Fall von Sonderkulturen machen zwei Aspekte Analoga vielversprechend: der hohe Anteil an Spezialkulturen mit akzeptablen Analoga und die Ähnlichkeit der Kulturmischung zwischen Ziel-Analog-Paaren. Dies gilt insbesondere für geografisch getrennte Regionen wie den Westen und Nordosten der USA und verdeutlicht die Notwendigkeit eines proaktiven Ansatzes zur Entwicklung der Vernetzungsmöglichkeiten, die ein grundlegendes Element eines Anpassungsdialogs darstellen. Dies ist besonders wichtig für Sonderkulturen, da sie im Gegensatz zu den Hauptgetreidearten (Mais, Weizen und Sojabohnen) stehen, die typischerweise zusammenhängende Produktionsregionen haben und im Mittelpunkt vieler prominenter Forschungsartikel zur Anpassung an den Klimawandel stehen (z. B. Burke et al.15, Schlenker et al.16). Unser Pilotprozess zeigte schon früh, dass der Ansatz des gepaarten Dialogs zur Förderung eines handlungsorientierten Informationsaustauschs zwischen Pflanzenexperten vielversprechend ist. Die in dieser Studie entwickelten neuen kontextspezifischen Ziel-Analog-Paare können die Grundlage für die Erleichterung von Diskussionen und den Ausbau des Dialognetzwerks bilden, was letztendlich zur erfolgreichen Anpassung dieser wichtigen Pflanzenproduktionssysteme an die Herausforderungen des Klimawandels beitragen könnte.

Die analogen Berechnungen in dieser Studie berücksichtigten einige wichtige Umweltfaktoren, die sich auf die Produktion auswirken, nicht, wie z. B. Bodeneigenschaften und die kontinuierliche Verfügbarkeit von Bewässerungswasser (beide wurden während des Pilotdialogs angesprochen). Die Stärke eines interaktiven Dialogformats besteht jedoch darin, dass es die Integration dieser einzigartigen lokalen Überlegungen in die Gespräche sowie Überlegungen zu Unterschieden und alternativen Managementstrategien ermöglichen kann. Darüber hinaus basieren unsere analogen Berechnungsmethoden auf früheren Arbeiten4, die Entfernungen auf der Grundlage mittlerer Klimavariablen berechnen und dabei die historische Reichweite berücksichtigen. Eine mögliche zukünftige Verbesserung dieses Ansatzes wäre der Einsatz von Methoden, die Entfernungen über die gesamten Verteilungen der Klimavariablen berechnen oder eine Zeitreihenanalyse umfassen, die die zeitliche Struktur von Hitzewellen und Niederschlagsereignissen berücksichtigt. Selbst mit dem aktuellen Ansatz können Verteilungen von Variablen über Ziel-Analog-Paare nachträglich verglichen werden, und Unterschiede in der Verteilung können je nach Bedarf als Diskussionspunkte für den Dialog hervorgehoben werden.

Während sich dieses Papier ausschließlich auf Sonderkulturen in den USA konzentriert, können Klimaanaloge in anderen landwirtschaftlichen Systemen auf der ganzen Welt relevant sein, um den gepaarten Informationsaustausch zu erleichtern, der Maßnahmen und Anpassung an den Klimawandel katalysieren kann. Klimaanaloge, die lokales Wissen über Schwellenwerte und Nichtlinearitäten im Zusammenhang mit Klima, Produktivität und Rentabilität einbeziehen, könnten eine wichtige Rolle bei der Bereitstellung wichtiger wissenschaftlich fundierter Beweise für die wirtschaftliche Optimierung spielen, die als Grundlage für hochwertige Investitionen dienen, wie z. B. die Planung neuer Anpflanzungen mehrjähriger Nutzpflanzen übersteigen oft 50.000 USD/ha. Darüber hinaus kann dieses Konzept verwendet werden, um über die Betrachtung der Pflanzenproduktion hinaus auf Bedürfnisse in der gesamten landwirtschaftlichen Lieferkette einzugehen, beispielsweise bei der Planung und dem Standort von Lagereinrichtungen, Lebensmittelverarbeitungsanlagen und Verkehrsknotenpunkten, deren Anpassung an neue Anforderungen zusätzliche Investitionen erfordern würde Ernten. Es gibt auch eine Reihe sozioökonomischer Faktoren, die sich auf Anbausysteme auswirken und möglicherweise durch das analoge Konzept beeinflusst werden könnten, wie z. B. Arbeitskräftebedarf, Bundespolitik und staatliche Programme wie Ernteversicherung, Katastrophenhilfe oder Naturschutzprogramme, die sich auf die Arbeitsbedingungen der Erzeuger auswirken und diese beeinflussen. Entscheidungsfindung.

Bei der Ausweitung des Analogkonzepts auf mehrere Anwendungen hängt der Erfolg wahrscheinlich von der Identifizierung akzeptabler Analoga mit kontextspezifischen Metriken ab, die aus Klimavariablen abgeleitet werden, da sich der Analogsatz erheblich von dem Satz unterscheiden kann, der auf generischen Saison- und Temperaturvariablen basiert, wie in unserer Fallstudie gezeigt . Das Ziel-Analog-Paarnetzwerk kann die ersten Schritte in einem fortlaufenden kollaborativen Dialog bilden, der letztendlich die Wissenschaft in die Tat umsetzt. Dies ist besonders wichtig bei Anwendungen in Arbeitsgebieten, in denen die Auswirkungen des Klimawandels komplex sind und effektive Kommunikationsmodelle zur Umsetzung wissenschaftlicher Erkenntnisse in die Tat einen interaktiven Dialog anstelle einer einfachen Informationsübertragung erfordern.

Historische Daten basierten auf dem GridMET-Datenprodukt29, das mit einer räumlichen Auflösung von 1/24 Grad (~ 4 km) für die angrenzenden unteren 48 Bundesstaaten der USA von 1979 bis heute verfügbar war, wobei unser Analysezeitraum für „aktuelle“ Bedingungen 1990–2020 war. Zukünftige Prognosen basierten auf 19 GCMs, die Teil des Coupled Model Intercomparison Project (CMIP 5) waren, und wurden auf der Grundlage der MACA-Methode (Modified Multivariate Adaptive Constructed Analog) voreingenommen und auf eine Auflösung von 1/24 Grad herunterskaliert30. Zu diesen Modellen gehören BCC-CSM-1, BCC-CSM-1.1-m, BNU-ESM, CanESM2, CCSM4, CNRM-CM5, CSIRO-Mk3-6-0, GFDL-ESM2G, GFDL-ESM2M, HadGEM2-CC365, HadGEM2 -ES365, INMCM4, IPSL-CM5A-LR, IPSL-CM5A-MR, IPSL-CM5B-LR, MIROC5, MIROC-ESM, MIROC-ESM-CHEM und MRI-CGCM3. Es wurden Daten für den Zeitraum 2040–2070 für die RCPs 4.5 und 8.5 verwendet. RCP 8,5 liegt im 90. Perzentil der Szenarien ohne Klimapolitik mit relativ höheren Prognosen für einen Temperaturanstieg. RCP 4.5 geht von einer Minderung der Treibhausgasemissionen bei relativ geringeren Temperaturerhöhungen aus, obwohl diese Unterschiede nach unserem Analysezeitraum zur Mitte des Jahrhunderts deutlicher hervortreten. In dieser Studie wurden tägliche maximale und minimale Temperatur- und Niederschlagsvariablen verwendet. Die Daten mit einer Auflösung von 1/24 Grad wurden aus Gründen der Recheneffizienz durch lineare Interpolation auf eine Auflösung von 1/16 Grad neu gerastert.

Wir haben die kontextspezifischen (für die Spezialpflanzenproduktion relevanten) Variablen ausgewählt, die wichtige biologisch wichtige Prozesse berücksichtigen, die sich auf die Produktion zu allen Jahreszeiten auswirken. Wachstumsgradtage (GDD) sind ein Prädiktor für Pflanzenwachstum und -entwicklung und eine Funktion der Wärmeeinheitenakkumulation zwischen der kulturspezifischen Basis- und oberen Temperaturschwelle. Die Berechnung erfolgt wie in Miller et al.31 beschrieben. Eine Einheit Wachstumsgradtage gibt die Exposition gegenüber 1 °C zwischen den Schwellenwerten für einen Tag an. Für unsere Studie haben wir eine Basistemperatur von 0 °C (32 °F) und einen oberen Schwellenwert von 29,44 °C (85 °F) angenommen und die jährliche GDD-Akkumulation berechnet. Dieser Cutoff-/Schwellenwert gilt allgemein für mehrere Spezialkulturen. Die Länge der frostfreien Jahreszeit bestimmt, welche Pflanzen und Sorten wann wachsen können. Sowohl die GDD als auch die Länge der frostfreien Jahreszeit sind häufig verwendete Indikatoren in Studien zur Reaktion auf Ernteerträge (z. B. Kukal und Irmak32). Darüber hinaus kann Hitzestress, insbesondere in den Sommermonaten, die Pflanzenproduktion beeinträchtigen33. Als Maß für Hitzestress verwenden wir Hitzegradstunden, die sowohl die Zeit als auch die Intensität der Exposition gegenüber schädigenden Temperaturen über einem bestimmten Schwellenwert umfassen. Eine Wärmegradstunde entspricht einer einstündigen Einwirkung von Temperaturen, die 1 °C über dem Grenzwert liegen. Wir haben einen stündlichen Temperaturschwellenwert von 32 °C (89,6 °F) verwendet. Wir haben die stündlichen Temperaturen anhand der täglichen Höchst- und Tiefsttemperaturen mithilfe einer Sinuskurven-Disaggregation34 geschätzt und aus diesen stündlichen Daten die Wärmegradstunden berechnet. Für mehrjährige Anbausysteme ist die Winterdynamik wichtig, und wir haben die Kältestundenakkumulation als repräsentative Metrik verwendet. Es ist ein Maß für die Anzahl der Stunden, in denen es Temperaturen zwischen 0 °C (32 °F) und 7,22 °C (45 °F) ausgesetzt war35. Dieser wird für die Saison zwischen dem 1. Oktober des Vorjahres und dem 31. März des laufenden Jahres berechnet, wie im chillR-Paket36 implementiert. Ein Mangel an ausreichender Kühlakkumulation kann zu ungleichmäßiger Blüte, Blütenabriss und vermindertem Fruchtansatz führen, was zu negativen Auswirkungen auf die Produktion führt37. Schließlich waren wir an einer Metrik interessiert, die die Unterschiede in den Niederschlagsmustern zwischen den westlichen (Winterniederschlägen mit trockenen Sommern) und den östlichen (im Allgemeinen gleichmäßige Niederschläge das ganze Jahr über mit feuchten Bedingungen) der USA erfasst. Während die Verwendung mehrerer monatlicher Niederschlagsvariablen eine Option ist, wie Williams et al.38 anmerken, ist eine begrenzte Anzahl von Variablen für die Berechnung der Entfernungsmetrik wichtig. Daher verwenden wir im Einklang mit dem Ansatz der weit verbreiteten Koppen-Klimaklassifikation39 die Niederschlagsdifferenz zwischen dem feuchtesten und dem trockensten Monat als Maßeinheit. Diese Metrik korreliert auch mit den relativen Unterschieden in der Luftfeuchtigkeit während der Vegetationsperiode (wie aus den Koppen-Klimaklassen hervorgeht), was zu erheblichen Unterschieden im Schädlings- und Krankheitsdruck in Anbausystemen führt40.

Die zeitliche Aggregation ist in Tabelle 3 zusammengefasst. Für die analogen Klimaberechnungen sind drei Klimavariablendatensätze erforderlich (a) aktuelles Klimanormal: 30-Jahres-Mittelwert im Zeitraum 1990–2020 (b) prognostizierter zukünftiger Klimanormalwert: 30-Jahres-Mittelwert im Zeitraum 2040–2070 und (c) jährliche historische Beobachtungen im Zeitraum 1990–2020 zur Berechnung der zwischenjährlichen Klimavariabilität. Der GridMET-Datensatz29 wurde zur Berechnung von (a) und (c) verwendet.

Die Klimadaten wurden nur für die landwirtschaftlichen Netze innerhalb eines Landkreises aggregiert. Diese Gitter wurden auf der Grundlage des 2020 USDA NASS Cropland Data Layer (CDL)41 identifiziert, einem jährlichen georeferenzierten Datensatz der Ackerlandnutzung, der auf der Grundlage von Satellitenbildanalysen erstellt und mit einer Auflösung von 30 m bereitgestellt wird. Wir haben die Kategorisierungscodes für nichtlandwirtschaftliche Landnutzung (81, 82, 83, 87, 88, 92, 111, 112, 121–124, 131, 141–143, 152, 190, 195) aus dem CDL-Datensatz entfernt, um landwirtschaftliche Flächen zu isolieren Pixel. Die Daten wurden dann auf die Auflösung der Klimadateneingabe (1/16 Grad) hochskaliert, indem ein Klimadatenraster als landwirtschaftlich kodiert wurde, wenn mindestens 1/8 der Rasterfläche landwirtschaftliche CDL-Pixel umfasste.

Die Landwirtschaftszählung (NASS Census)21 des USDA National Agricultural Statistics Service (NASS) 2017 liefert mehrere landwirtschaftliche Produktionsmerkmale auf Kreisebene, einschließlich der Liste der produzierten Feldfrüchte sowie der Produktionsfläche und des Marktwerts jeder Feldfrucht. Der Zugriff auf die NASS-Volkszählungsdaten erfolgte über das Abfragetool für Volkszählungsdaten21, wobei die Tabellennummern 29, 31 und 32 Gemüse, Baumfrüchten und Nüssen bzw. Beeren entsprachen. Unter Verwendung der aggregierten Gesamtstatistik für diese Kulturpflanzengruppen haben wir alle 3001 Landkreise in den unteren 48 angrenzenden USA als Landkreise für Spezialkulturen oder Nicht-Spezialkulturen kodiert. Von den 1713 Kreisen, die als Kreise für Spezialkulturen kodiert waren, haben wir für die weitere Analyse 680 Kreise unterteilt, die 99 % der Anbaufläche für Spezialkulturen ausmachten (Abb. 1). Wir haben einen umfassenden Satz von (a) allen im Landkreis angebauten Nutzpflanzen (Pflanzenmischung) und (b) allen Spezialkulturen – aus den Kategorien Obst, Gemüse und Nüsse – in jedem Landkreis (Spezialfruchtmischung) erstellt. Aufgrund von Problemen mit der Offenlegung und fehlenden Daten konnten wir nur für 556 der 680 Landkreise eine vollständige Ernteliste erstellen.

Es wurden zwei Sätze analoger Berechnungen durchgeführt. Das erste ist ein generisches Analogon, das auf Temperatur und Niederschlag basiert. Die zweite ist eine kontextspezifische Analogie, die auf abgeleiteten Variablen basiert: jährliche Wachstumsgradtage, frostfreie Jahreszeitenlänge, sommerliche Hitzegradstunden, Kältestunden und die Niederschlagsdifferenz zwischen den feuchtesten und trockensten Monaten.

Analoge wurden nach dem Ansatz von Mahony et al.4 berechnet, der (a) den standardisierten euklidischen Abstand in einen Mahalanobis-Abstand umwandelt, wobei die Variablen anhand ihrer zwischenjährlichen Variabilität skaliert werden, und (b) Abstände als Sigma-Unähnlichkeitsperzentile in einer Chi-Verteilung interpretiert. Die Vorteile dieses Ansatzes bestehen darin, dass er Probleme angeht, die sich aus Variablenwerten mit unterschiedlichen Skalen und einer Varianzinflation aufgrund von Korrelationen zwischen Variablen ergeben. Darüber hinaus befasst es sich mit den Auswirkungen der Dimensionalität auf Entfernungsberechnungen, die die Fähigkeit zum Vergleichen von Entfernungen behindern, indem Entfernungen in einen Chi-Verteilungsraum übersetzt werden. Der einzige Unterschied in unserem Ansatz bestand darin, dass wir die zwischenjährliche Variabilität der Klimavariablen anhand des gerasterten Datenprodukts berechneten, aus dem die Klimanormalwerte berechnet wurden, anstatt die Raster mit den Daten der nächstgelegenen Wetterstation abzugleichen. Die Sigma-Unähnlichkeit wurde für 680 Bezirke für Spezialkulturen berechnet, indem das zukünftige Klima jedes dieser Bezirke mit dem historischen Klima aller 3001 Bezirke in den angrenzenden USA für 19 GCMs verglichen wurde.

Eine Sigma-Unähnlichkeit von zwei (2σ) stellt das 95. Perzentil der Chi-Verteilung dar, während 4σ das 99,994. Perzentil darstellt. Landkreise mit einem Sigma-Unähnlichkeitsabstand ≤ 2σ gelten als akzeptable Analoga, während Landkreise mit einem Sigma-Unähnlichkeitsabstand ≥ 4σ als neuartige Klimazonen gelten. Für jeden Zielbezirk können akzeptable Analoga entweder Bezirke sein, in denen Spezialkulturen angebaut werden, oder Bezirke, in denen keine Spezialkulturen angebaut werden, und wir unterscheiden zwischen beiden. Der Satz akzeptabler Analoga für jeden Zielbezirk wird zunächst für jedes GCM identifiziert. Um dann einen Gesamtsatz akzeptabler Analoga für alle GCMs zu erstellen, filtern wir nur Landkreise heraus, die sich in mindestens fünf GCMs als akzeptables Analogon erwiesen haben (was Analoga entspricht, die in > 25 % der GCMs üblich sind). Während der Schwellenwert willkürlich ist, bestand der Zweck darin, den akzeptablen Analogsatz auf Landkreise zu beschränken, die in mehreren Modellen üblich sind, und nicht auf Ausreißer. Wir haben eine Sensitivitätsanalyse für den Schwellenwert durchgeführt (für Werte von 3, 5, 7 und 10 GCM). Der geschätzte Prozentsatz der Bezirke für Spezialkulturen mit Analoga in anderen Bezirken für Spezialkulturen schwankte mit den unterschiedlichen Schwellenwerten nicht um mehr als 10 %, und der Schwellenwert hatte auch keinen Einfluss auf die Interpretation der Ergebnisse.

Meteorologische und abgeleitete Eingaben wurden zunächst für jedes Raster zeitlich zu einem monatlichen Zeitschritt aggregiert und dann für jeden der 3001 Landkreise in den unteren 48 zusammenhängenden USA räumlich aggregiert, indem über alle landwirtschaftlichen Raster in jedem Landkreis gemittelt wurde. Anschließend wurden 680 von 1713 Landkreisen mit einem gewissen Spezialpflanzenanbau als Zielkreise für die analogen Berechnungen ausgewählt. Dazu wurden die Landkreise nach Spezialpflanzenanbaugebieten sortiert und die Landkreise mit den höchsten Anteilen ausgewählt, die 99 % der Anbaufläche ausmachten. Die Sigma-Unähnlichkeitsdistanzstatistik wurde für jeden der 680 Zielkreise für 19 GCMs unter den RCP-Szenarien 4.5 und 8.5 berechnet. Dazu wurde der Abstand zwischen jeder zukünftigen Verwirklichung der Mitte des 21. Jahrhunderts für den Zielbezirk und dem historischen Klima jedes der 3001 US-Bezirke für insgesamt 77,5 Millionen Vergleiche (680 Zielbezirke × 19 GCMs × 2 RCPs ×) berechnet 3001 Landkreise). Die Distanzstatistiken wurden verwendet, um akzeptable Analoga für jede County-GCM-RCP-Kombination zu filtern, sodass die Sigma-Unähnlichkeitsmetrik ≤ 2σ ist. Anschließend wurde der akzeptable Analogsatz für jede County-RCP-Kombination finalisiert, indem akzeptable Analoga gefiltert wurden, die in mindestens fünf GCMs gemeinsam sind, wie im vorherigen Abschnitt erwähnt.

Akzeptable Analoga wurden für zwei Sätze von Variablen (generisch und kontextspezifisch) berechnet und der Übereinstimmungsanteil wurde als Verhältnis der Anzahl gemeinsamer eindeutiger akzeptabler Analoga und der Gesamtzahl eindeutiger akzeptabler Analoga über die Vereinigung akzeptabler Analoga aus beiden Sätzen berechnet von Variablen. Der akzeptable Analogsatz wird dann in Spezialkulturen- und Nicht-Spezialkulturen-Analoge gruppiert, um den Anteil der insgesamt akzeptablen Analoga zu berechnen, bei denen es sich um Spezialkulturen handelt. Abschließend wird das Verhältnis der üblichen Sonderkulturen zur Gesamtzahl der Sonderkulturen für jeden Zielkreis wie folgt berechnet. Für jedes akzeptable Analog haben wir die Gesamtzahl der einzigartigen Spezialkulturen aus der Kombination der Ziel- und Analog-Spezialfruchtmischungssätze berechnet. Dann berechneten wir die Anzahl der gemeinsamen Einzelkulturen und dividierten sie durch die Gesamtanzahl, um das gemeinsame Ernteverhältnis für jedes akzeptable Analogon abzuschätzen. Für jedes Ziel wird das höchste Verhältnis aller akzeptablen Analoga angegeben. Dieser letzte Schritt war nur für die 556 Landkreise möglich, die über vollständige Erntelisten verfügten.

Die Skripte für die Analogberechnung (eine modifizierte Version des von4 geteilten Codes), Nachbearbeitungsskripte und eine CSV-Datei mit Distanzmetriken und Zielanalogpaaren sind unter dem GitHub-Link verfügbar: https://github.com/agroecosystemsmodelingwsu/ AgClimateAnalog. Analoge und Erntemischungen für die 680 wichtigsten Spezialanbaugebiete in den USA können unter https://agclimatechangetools.cahnrs.wsu.edu/ visualisiert werden. Die rohen Klimadaten können unter https://www.climatologylab.org/maca.html abgerufen werden.

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Referenzen herunterladen

Diese Arbeit wurde durch den USDA NIFA AFRI Award 2017-68002-26789 finanziert. Wir danken Karen Lewis, Direktorin der Abteilung für Landwirtschaft und natürliche Ressourcen der Washington State University, für ihre Unterstützung bei der Organisation des Pilotworkshops. Wir danken auch den Forschungs- und Beratungsexperten aus dem Südosten der USA und Texas (Zilfina Rubio Ames – University of Georgia, Ali Sarkhosh – University of Florida, Brian Hayes – University of Georgia, Pam Knox – University of Georgia, Philip W. Shackelford – Texas A&M University, Hehe Wang – Clemson University, Joseph G. Masabni – Texas A&M University, Chris Oswalt – University of Florida) für die Teilnahme am Workshop und für ihr Feedback.

Abteilung für biologische Systemtechnik, Washington State University, Pullman, WA, USA

Siddharth Chaudhary, Kirti Rajagopalan & Claudio O. Stöckle

Zentrum für nachhaltige Landwirtschaft und natürliche Ressourcen, Washington State University, Wenatchee, WA, USA

Chad E. Kruger und Sonia A. Hall

Fakultät für Wirtschaftswissenschaften, Washington State University, Pullman, WA, USA

Michael P. Brady

Abteilung für Agrar- und Biotechnik, University of Florida, Gainesville, FL, USA

Clyde W. Fraisse & Gerrit Hoogenboom

Institut für Landwirtschaft und Lebensmittelsysteme, Washington, DC, USA

David I. Gustafson und Rachel L. Melnick

USDA Climate Hubs, Washington, DC, USA

Julian Reyes

Internationales Forschungsinstitut für Lebensmittelpolitik, Washington, DC, USA

Timothy B. Sulser

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SC, KR, CEK, CWF, DIG, GH und COS haben die Arbeit entworfen und entworfen. SC, KR, CEK und MPB interpretierten und analysierten die Daten. SC, KR, DIG, RLM, SH, JR und TBS haben den ersten Entwurf geschrieben und SC hat alle Zahlen vorbereitet. Alle Autoren haben das Manuskript geändert und überarbeitet.

Korrespondenz mit Kirti Rajagopalan.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Chaudhary, S., Rajagopalan, K., Kruger, CE et al. Klimaanaloge können überregionale Dialoge zur Anpassung von US-Spezialkulturen katalysieren. Sci Rep 13, 9317 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-35887-x

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Eingegangen: 21. Juli 2022

Angenommen: 25. Mai 2023

Veröffentlicht: 08. Juni 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-35887-x

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