تغییرات آب و هوا در کمربند قهوه

۱.تغییرات اخیر آب و هوا و تردیدها

کمربند قهوه، نواری از مناطق استوایی است که بین مدارهای راس‌السرطان و راس‌الجدی از حدود ۲۳ درجه شمالی تا ۲۳ درجه جنوبی واقع شده و برای پرورش قهوه مناسب است. این ناحیه از دهه ۶۰ میلادی تا به امروز افزایش دمای قابل توجهی داشته است و پیش‌بینی می‌‌شود که این روند ادامه‌دار باشد.

تصویر ۱ میانگین دمای سالانه در کمربند قهوه را نشان می‌دهد.

در دهه‌های اخیر افزایش دما به صورت میانگین به ازای هر دهه ۰.۱۶ درجه سانتی‌گراد بوده که نرخ متوسط گرمایش کلی است . این میزان از نرخ گرمایش آب‌‌ها با مقدار ۰.۱۱ درجه ‌‌سانتی‌گراد بالاتر و از میانگین جهانی آن برای خشکی‌‌ها با مقدار ۰.۲۸ درجه سانتی‌گراد به ازای هر دهه کمتر است و البته انتظار می‌رود خط استوا نسبت به قطب‌‌ها آهسته‌تر گرم شود.

تصویر ۱: میانگین دمای سالانه در کمربند قهوه (نقطه‌­ها)، شامل دمای خشکی­‌ها، آب­‌ها و یک میانگین یک‌نواخت با بازه اطمینان ۹۵ درصد

با افزایش دما تولید قهوه ناگزیر به سمت قطب‌ها و مناطق مرتفع‌تر پیش خواهد رفت. اگر گرمایش با همین میزان (میانگین افزایش دمای ۰.۱۶ درجه سانتی‌گراد به ازای هر دهه) ادامه یابد، تولید قهوه به ازای هر دهه باید ۴۶ کیلومتر در سطح، به قطب‌ها نزدیک‌تر شود یا ۲۹ متر افزایش ارتفاع داشته باشد.

 ۱.۱ آثار متوازن­‌سازی

همه‌ی تغییرات آب و هوایی لزوماً برای تولید قهوه زیان‌آور نیستند. یکی از تهدیدهای اصلی برای مزارع قهوه سرمازدگی است و هرجا که دما بدون تغییر سایر شرایط از صفر درجه سانتی‌گراد عبور کند، به سود تولید قهوه خواهد بود. در مقابل، هر جایی که تغییرپذیری دما بیشتر باشد، آسیب سرمازدگی و خطر سرمای ناگهانی، همانند گرمایش افزایش خواهد داشت.

کوددهی کربنی(carbon fertilization)  هم اثراتی مبهم پدید خواهد آورد. در بسیاری از محصولات، نتیجه‌ی کوددهی کربنی افزایش تولید کربوهیدرات در گیاه است. هر چند به طور کلی نسبت بیشتر کربن به نیتروژن باعث کاهش بخشی از کیفیت محصولات زراعی می‌شود. برای جبران افزایش تولید کربوهیدرات و تولید قهوه‌ی باکیفیت نیاز به افزایش ارتفاع داریم. در ارتفاعات بالاتر رشد دانه آهسته‌تر شده و زمان بیشتری برای اندوخته شدن طعم‌ها و رایحه‌ها در اختیار خواهد بود. اما خطر سرمازدگی بیشتر خواهد شد.

با افزایش دما، مزرعه داران قهوه مجبور به افزایش دامنه و فاصله گرفتن از خط استوا می‌شوند. انتظار می‌رود با افزایش دمای کمتر از ۲ یا ۲.۵درجه سانتی‌گراد، حداقل ارتفاع مناسب برای تولید قهوه در آمریکای مرکزی و کنیا حدود ۴۰۰ متر افزایش پیدا کند. هرچند این اتفاق موجب پیدایش نواحی جدیدی برای تولید قهوه می‌شود، به حذف نواحی مرسوم کشت می‌انجامد که ارتفاعات گواتمالا نمونه‌ای از آنها است

مقالات مرتبط:

۱) توسعه اقتصاد پایدار در قهوه

۲) بیماری‌ها و آفات عمده‌ی گیاه قهوه

۳) تامین دانه سبز قهوه و ارزیابی آن

۲.۱ قابلیت پیش‌بینی آب و هوا

جدول ۱: زمان شکوفه دادن، حساس­ترین زمان برای گیاهان قهوه است و از سپتامبر تا نوامبر زمان شکوفه دادن در برزیل، بزرگ‌ترین تولید کننده قهوه جهان است.

 از آنجایی که اهمیت نسبی هر کدام از این سه مؤلفه در هر مکان به طور چشمگیری تغییر می‌کند، بهتر است به نقشه‌های منطقه‌ای این الگوها نگاهی انداخته شود. اتاق نقشه‌ی مقیاس زمان (The Time Scales Maproom)  (نشان‌‌دهنده‌ی تجزیه وتحلیل تغییرات دما و بارندگی قرن بیستم در مقیاس زمان است) ارائه شده توسط مؤسسه‌‌ی بین‌المللی تحقیقاتی جامعه و آب و هوا (International Research Institute for Climate and Society) راهی برای تجزیه و تحلیل قابلیت بارندگی و دما ارائه کرده است. این تحلیل بیان می‌کند چه میزانی از «داستان» دمای سالانه و میزان بارندگی به وسیله یک الگوی بلندمدت یا یک میانگین ده ساله یا هیچ کدام تشریح شده است. تجزیه‌ی بارندگی و دما در برابر محرک‌های الگوی بلندمدت و دوره‌های ده ساله در تصویر ۲ و ۳ نشان داده شده‌اند.

نقشه¬‌های دما نشان می‌دهند که در بسیاری از مناطق پرورش قهوه، بخش کوچکی از تغییرات سال به سال به وسیله‌ی الگوی بلندمدت توضیح داده شده است. این تحلیل‌های تاریخی نشان می‌دهند که تقریباً هیچ ظرفیت قابل توضیحی برای کلمبیا و بخش بزرگی از اندونزی وجود ندارد. هر چند (این تحلیل‌ها) در مناطق پرورش قهوه‌ی برزیل و هند قاطعانه توسط الگوی بلندمدت شرح داده شده‌اند، نشان می‌دهد که پیش‌بینی‌های آینده‌ی آب و هوا برای این نواحی اکثراً قابل اتکا خواهند بود؛ همان طور که پیش‌تر بیان شد، تقریباً هیچ تغییر بارندگی سال به سالی توسط الگوی بلندمدت توضیح داده نشده است، اما میزان محدودی از تغییر بارندگی، به خصوص در کلمبیا و هند ناشی از دوره‌های ده ساله است

تصویر ۲: توسط یک روند (تصویر بالا) یا یک میانگین ده ساله (تصویر پایین)، رنگ­ها درصد اختلاف دمای سالانه را سال به سال توضیح می­دهند.

تصویر ۳: توسط یک روند (تصویر بالا) یا میانگین ده ساله (تصویر پایین) رنگ­ها درصد اختلاف میزان کل بارندگی سالانه را سال به سال توضیح می­دهند.

۲. پیش‌بینی آب و هوا در آینده

پیش‌بینی‌های آب و هوایی توسط مدل‌های فیزیکی مصنوعی انجام می‌شوند که مدل‌های جهانی آب و هوا (Global Climate Models [GCMs])  نام دارند. این مدل‌ها اطلاعاتی علمی را به کار می‌گیرند که در مورد گرمای متشعشع اتمسفر و ارتباطش با آب‌ها و تحرکات گرما و آب در جواب به محرک‌های انسانی و طبیعی است. آخرین گزارش از هیئت بین‌دولتی تغییر اقلیم (IPCC) در ارتباط با طرحی ارائه شد که نتایج دردسترس تمام مدل‌های ‌جهانی آب و هوا را جمع‌آوری و هماهنگ کنند. ما از این مدل‌های CMIP5 برای مطالعه و بررسی تغییرات در آب و هوای آینده و تردیدهای موجود درباره‌ی آن استفاده می‌کنیم.

دقت فضایی محاسبه‌ی مدل‌های جهانی آب و هوا کمتر از حد مورد نیاز برای مطالعه‌ی قهوه است. یک فرایند تکمیلی از ریز مقیاس نمایی، تغییرات پیش‌بینی شده توسط این مدل‌ها را وسعت می‌دهد تا پیش‌‌بینی‌هایی با دقت بالا ارائه دهند. این فرایند با عدم قطعیت همراه است؛ زیرا با بهبود دقت، از بازخوردهای درون GCM استفاده نمی‌شود. مجموع داده‌های ریزمقیاس نمایی که از آنها استفاده می‌کنیم ورلدکلایم (Worldclim) هستند که با دقت ۵ دقیقه قوسی (حدود ۹ کیلومتر در خط استوا) یعنی همان دقت پایگاه داده‌های قهوه، در دسترس هستند. ورلدکلایم شامل نتایج ریزمقیاس نمایی شده برای ۱۷ GCMای است که تحت سناریو گازهای گلخانه‌ای BAU (سناریوی Representative Concentration Pathway 8.5 بین‌دولتی تغییر اقلیم) می‌باشند. ما نه تنها تأثیر تغییرات پیش‌بینی شده‌ی آب و هوایی را مطالعه کرده‌ایم، بلکه بازه‌ی تأثیرات تمامی مدل‌های آب و هوای آینده را هم مورد بررسی قرار داده‌ایم. جدول ۲ و تصویر ۴ تغییرات در میانگین معیارهای متریک آب و هوایی را توصیف می‌کنند. خط مبنای آب و هوا نشان‌دهنده‌ی سال‌های ۱۹۵۰ تا ۲۰۰۰ است. بر اساس هر GCM، تغییرات آب و هوا به عنوان توزیعی در جهت بالای بازه‌ی تخمین‌های تغییر برای سال ۲۰۵۰ نشان داده شده‌اند. بازه‌ی عدم قطعیت این مدل‌ها یک متغیر پروکسی است؛ متغیری که در ارتباط نزدیک با متغیر مورد نظر بوده اما قابل اندازه‌گیری نیست، اما به احتمال زیاد برآوردی کم برای کل عدم قطعیت در مورد  آب و هوای آینده است.

جدول ۲: میانگین تغییرات بر کمربند قهوه و چارک‌­های ۲۵ تا ۷۵ درصد

برای مثال تصویر ۵ بازه‌ی تغییرات یک منطقه‌ی پرورش قهوه در کلمبیا را به ازای ۱۷ GCM نشان می‌دهد. برای بعضی از جنبه‌های آب و هوا که در جدول ۲ لیست شده‌اند، همه‌ی ۱۷ GCM بر مسیر تغییر در این منطقه اتفاق نظر دارند. انتظار می‌رود که میانگین سالانه، حداکثر و حداقل دما، ۲ درجه سانتی‌گراد از خط مبنای بازه‌ی زمانی ۱۹۵۰ تا ۲۰۰۰ افزایش یابند. این آمار نشان‌‌دهنده‌‌ی ۰.۲۸ درجه سانتی‌گراد افزایش میانگین به ازای هر دهه در آینده است که ۷۵ درصد بیش از میزان فعلی است. دمای فصلی به عنوان انحراف استانداردی از دما تعریف شده است و همچنین انتظار می‌رود که افزایش پیدا کند. به‌وسیله‌ی بعضی مدل‌های دیگر که افزایش و بعضی دیگر که کاهش را پیش‌بینی می‌کنند، مقدارهای دیگر قطعیت کمتری دارند

۱.۲ الگوهای فضایی تغییر و عدم قطعیت

میانه‌ی تغییرات آب و هوا به وسیله‌ی ۱۷ GCM در تصویر ۶ و ۸ نمایش داده شده‌ که در سراسر کمربند قهوه و تحت سناریوی BAU در سال ۲۰۵۰ متغیر است. از آنجا که به نظر می‌رسد گازهای گلخانه‌ای فعلی این مسیر را دنبال می‌کنند، ما پیوسته به وسیله RCP ۸.۵ (بلندترین مسیر گازهای گلخانه‌ای IPCC)  تأثیرات را گزارش می‌کنیم. تغییرات آب و هوایی عمده می‌توانند این تأثیرات را کم کنند، اما بزرگ‌ترین مزایای این کاهش بعد از سال ۲۰۵۰ رخ خواهند داد

تصویر ۴: میانگین خط مبنای آب و هوا شناسی (خط­‌های قرمز) و توزیع مقدارهای ممکن آب و هوای آینده در سال ۲۰۵۰ تحت RCP ۸.۵ در تمامی خشکی­‌های کمربند قهوه میانگین­ گرفته شده است. نشانه­‌های پایین (محور افقی) تخمین­‌های بدست آمده از هر GCM را نشان می­‌دهند و نواحی بالای آن‌ها توزیع را با یک منحنی نمایش می­‌دهند.

تصویر ۵: خط مبنای آب و هوا شناسی (خط­‌های قرمز) و توزیع مقدارهای ممکن آب و هوای آینده در سال ۲۰۵۰ تحت RCP ۸.۵، برای منطقه‌­ای در کلمبیا (۴ درجه شمالی و ۷۶ درجه غربی). نشانه­‌های پایین (محور افقی) تخمین­‌های به‌دست آمده از هر GCM را نشان می­‌دهند و نواحی بالای آن‌ها توزیع را با یک منحنی نمایش می­‌دهند.

تصویر ۶: الگوهای جهانی از میزانِ تغییراتِ میانگینِ سالانه­‌ی دما و بازه­‌ی روزانه دما برای ۲۰۵۰ از Hijmans (۲۰۰۵). ناحیه­‌هایی که در قیاس با عدد GCMها کم‌رنگ شده­‌اند با علامت میانگین GCM در تضاد هستند.

تصویر ۷: الگوهای جهانی از میزان تغییرات حداکثر و حداقل دمای سالانه برای ۲۰۵۰ از Hijmans (۲۰۰۵). ناحیه­‌هایی که در قیاس با عدد GCMها کمرنگ شده‌­اند با علامت میانگین GCM در تضاد هستند.

تصویر۸: الگوهای جهانی درصد تغییرات میزان کل بارندگی سالانه، بارندگی در پربارش‌­ترین ماه و بارندگی در خشک­‌ترین ماه برای ۲۰۵۰ از Hijmans (۲۰۰۵). ناحیه­‌هایی که در قیاس با عدد GCMها کم‌رنگ شده­‌اند با علامت میانگین GCM در تضاد هستند.

توضیح GCMها، دما به طور قطع در تمام مناطق افزایش می‌یابد. به طور کلی، با دورشدن از خط استوا اندازه‌ی تغییرات دما افزایش پیدا می‌کند و اغلبِ مناطق پرورش قهوه شاهد افزایشی ۱ تا ۲ درجه سانتی‌گرادی تا سال ۲۰۵۰ خواهند بود. با افزایش‌ها در آمریکا و کاهش‌ها در آفریقای شمالی و جنوب آسیا، الگوی بازه‌ی روزانه‌ی دما پیچیده‌تر می‌شود. با کاهش‌ها در سواحل برزیل و افزایش‌ها در آفریقای شمالی و هند قطعیت در تغییرات بارندگی کمتر است.

منبع:

جفری ساچز، جیمز رایزینگ، تیم فورمن، جان سیمونز و مانوئل براهم ؛ انجمن زمین، دانشگاه کلمبیا، تغییرات آب و هوا در کمربند قهوه