Current agro-climatic potential of Patagonia shaped by thermal and hydric patterns

Abstract

Changes in thermal and hydric patterns affect crop growth. This research is aimed to assess temporal and spatial trends of 18 climatic and agro-climatic thermal and hydric indices in the north of Argentine Patagonia (39°–44°, south latitude), to establish the current and potential suitability of this region for agriculture in a context of climate change. The period of study was 1970– 2016, and it was focused on the last 20 years. Regional warming was indicated by the average increases of annual mean temperature (+ 0.2 °C decade−1 ), mean maximum temperature of the warm trimester (+ 0.3 °C decade−1 ), and extreme maximum temperature of the warmest month (+ 0.6 °C decade−1 ) during 1970–2016. This trend was also found in the 1996–2017 period. Mean minimum temperature of the cold trimester showed an uneven spatial and temporal trend, with increasing temperatures during 1970–2016 (+ 0.1 °C decade−1 ), but a negative trend (− 0.1 °C decade−1 ) over the last 20 years, which leads to an increasing regional trend in temperature amplitude. Negative trends in extreme minimum temperatures of April (− 0.3 °C decade−1 ), July and October (− 0.2 °C decade−1 ) imply more significant risks of cold damage for crops that exhibit sensitive phenological stages during this time. Thermal agro-climatic indices showed negative trends in winter chill (− 15.8 chill hours decade−1 considering the Weinberger method and − 20.8 chill hours decade−1 using Sharpe method) and higher accumulation of warm semester growing degree days (+ 38.8 GDD5 °C and + 32.3 GDD10 °C decade−1 ). Climatic and agro-climatic water indices showed that most of the region experienced decreasing water availability, mainly in the central-south and Andean subregions, showing annual precipitation trends of − 11.5 and − 31.2 mm decade−1 , respectively). If these thermal and hydric trends are maintained in the future, the region will evolve into an area of greater energetic availability but with some restrictions: lower winter chill that would affect very high-chill cultivars cultivated in the warmest regions, higher risk of extreme thermal events during crucial phenological periods of specific crops, and decreasing water availability that would mainly affect dryland farming and river basin recharge

Los cambios en los patrones térmicos e hídricos afectan el crecimiento de los cultivos. Esta investigación tiene como objetivo evaluar las tendencias temporales y espaciales de 18 índices climáticos y agroclimáticos térmicos e hídricos en el norte de la Patagonia Argentina (39 ° -44 °, latitud sur), para establecer la idoneidad actual y potencial de esta región para la agricultura. en un contexto de cambio climático. El período de estudio fue 1970-2016 y se centró en los últimos 20 años. El calentamiento regional fue indicado por los aumentos promedio de la temperatura media anual (+ 0,2 ° C década − 1), la temperatura máxima media del trimestre cálido (+ 0,3 ° C década − 1) y la temperatura máxima extrema del mes más cálido (+ 0,6 ° C década − 1) durante 1970-2016. Esta tendencia también se encontró en el período 1996-2017. La temperatura mínima media del trimestre frío mostró una tendencia espacial y temporal desigual, con temperaturas crecientes durante 1970-2016 (+ 0,1 ° C década − 1), pero una tendencia negativa (- 0,1 ° C década − 1) durante los últimos 20 años , lo que conduce a una tendencia regional creciente en la amplitud de la temperatura. Las tendencias negativas en las temperaturas mínimas extremas de abril (- 0.3 ° C década − 1), julio y octubre (- 0.2 ° C década − 1) implican riesgos más significativos de daño por frío para cultivos que exhiben etapas fenológicas sensibles durante este tiempo. Los índices agroclimáticos térmicos mostraron tendencias negativas en el frío invernal (- 15,8 horas de frío década − 1 considerando el método de Weinberger y - 20,8 horas de frío década − 1 usando el método de Sharpe) y una mayor acumulación de grados día de crecimiento semestrales cálidos (+ 38,8 GDD5 ° C y + 32,3 GDD10 ° C década − 1). Los índices climáticos y agroclimáticos del agua mostraron que la mayor parte de la región experimentó una disminución de la disponibilidad de agua, principalmente en las subregiones centro-sur y andina, mostrando tendencias de precipitación anual de - 11,5 y - 31,2 mm década − 1, respectivamente). Si estas tendencias térmicas e hídricas se mantienen en el futuro, la región evolucionará hacia un área de mayor disponibilidad energética pero con algunas restricciones: menor frío invernal que afectaría a cultivares muy fríos cultivados en las regiones más cálidas, mayor riesgo de calor extremo eventos durante períodos fenológicos cruciales de cultivos específicos y disminución de la disponibilidad de agua que afectaría principalmente la agricultura de secano y la recarga de las cuencas fluviales