Den globala medeltemperaturen har ökat med 1,4 grader Fahrenheit under de senaste 100 åren. I kontrast, majsbältet i USA, en av de mest jordbruksproduktiva regionerna i världen, har upplevt en minskning av temperaturerna på sommaren under växtsäsongen. Känt som "USA:s uppvärmningshål, " detta anomala kylningsfenomen, som inträffade i takt med ökande nederbörd, var ansvarig för att öka majsskördarna med 5 till 10 procent per år, enligt en Dartmouth-ledd studie publicerad i Miljöforskningsbrev . Studien är en av de första som undersöker effekterna av uppvärmningshålet på jordbruket.

De flesta av ökningarna i majsskörd under 1900-talet har varit resultatet av framsteg inom grödans genetik, ökad spridning av gödningsmedel och förbättrade jordbruksmetoder. "Om emellertid USA:s uppvärmningshål hade inte existerat, majsskördarna för det genomsnittliga länet i centrala USA skulle ha varit cirka 10 procent lägre per år, " förklarade huvudförfattaren Trevor F. Partridge, en doktorand vid institutionen för geovetenskaper i Dartmouth. "Denna fördel med en 10 procent högre majsskörd översätts till ungefär 1,5 miljarder dollar per år i mervärde. Våra resultat understryker hur centrala USA har varit relativt skyddat från klimatförändringarnas effekter, ", tillade han. (Beräkningen av 1,5 miljarder dollar använder historiska marknadsvärdedata från Iowa State University Extension and Outreach och amerikansk majsproduktionsdata från U.S. Department of Agriculture).

För att undersöka sambandet mellan majsskörd och klimat, forskarna använde över 70 år av historiskt klimat och avkastningsdata, maskininlärningsalgoritmer, och biofysiska grödemodeller för att simulera majsskörd under flera klimatscenarier. Scenarierna inkluderade historiskt klimat med uppvärmningshålet, där temperaturen sjönk i slutet av 1950-talet och nederbörden ökade, och ett kontrafaktiskt klimatscenario där temperatur- och nederbördsförändringar i samband med uppvärmningshålet togs bort.

Forskarna fann att svalare temperaturer i samband med uppvärmningshålet var ansvariga för det mesta av den ökade amerikanska majsskörden - 62 procent av den simulerade avkastningsökningen, medan, sommarnederbörden svarade för de återstående 38 procenten av den simulerade skördeökningen. De lägre temperaturerna tillät majs att mogna långsammare. Förlängd mognadstid gör att mer spannmål kan samlas på en majsplanta, ökande skördar. De svalare temperaturerna och ökade nederbörden i samband med uppvärmningshålet gjorde att majs var mindre benägna att uppleva värme- och torkastress under odlingscykeln, ökar också avkastningen.

Fynden visade att North Dakota och South Dakota, och västra Minnesota gynnades mest av det amerikanska uppvärmningshålet, eftersom län i dessa stater hade avkastningsskillnader på upp till 24 procent baserat på studiens simuleringar. För Greene County, Illinois, om uppvärmningshålet inte fanns, majsskörd skulle ha minskat med i genomsnitt 26 procent, och maximala temperaturer skulle ha ökat med i genomsnitt 1,8 grader Fahrenheit.

Författarna betonar att det amerikanska uppvärmningshålet är en anomali, en av två platser i världen som inte har värmts upp nämnvärt, och att de senaste fem åren (2014-2018) har, globalt genomsnitt, varit de hetaste åren någonsin. Dessa fynd bör inte misstolkas som bevis mot den överväldigande vetenskapliga konsensus att klimatförändringar är verkliga och orsakade av människor. Klimatprognoser tyder på att vid mitten av 2000-talet, temperaturerna i centrala USA kommer att öka med upp till 4,1 grader Fahrenheit, och sommarnederbörden kan minska med cirka 10 procent.

"Det ökade utbytet som majsbältet har fått av effekterna av det uppvärmande hålet kommer sannolikt att minska i framtiden. Även om denna region har varit en anomali under det senaste halvseklet, vi måste vara beredda på de utmaningar som är förknippade med klimatförändringar, " sa medförfattaren Jonathan Winter, en biträdande professor i geografi och huvudforskare för Applied Hydroclimatology Group i Dartmouth.