Abstract Climate change poses a significant threat to the agricultural sector around the world, and it could impact the rice crop yields of the Philippines's major rice-producing provinces in Central Luzon; thus, there is a need to investigate the possible influence, both in the near and long term, of climate change on rice crop yields in these major rice-producing provinces. This paper presents the use of random forest, gradient boosting, regression analysis, and artificial neural network (ANN) methods for modeling climate factors (pressure, temperature, relative humidity, rainfall, wind, cloudiness, and sunshine) and rice crop yield (RCY) data from Central Luzon, Philippines, covering the years 2009 to 2018. The projected temperature and rainfall for Representative Concentration Pathways 4.5 and 8.5 (RCP4.5 and RCP8.5, respectively) scenarios were used as input to the models to estimate the possible influence of climate change on the rice crop yields in the rice-producing provinces in Central Luzon. The results suggest an increase in temperature of 1.14 °C in RCP4.5, which surges to 1.62 °C in RCP8.5, and an increase in rainfall by a mean of 3.70 mm in RCP4.5 and 12.28 mm in RCP8.5. Furthermore, three of the models: ANN, random forest (RF), and gradient boosting (GB) showed an increase in RCY, while linear regression (LR) showed a decrease in RCY for both the RCP4.5 and RCP8.5 scenarios compared to the current RCY. Therefore, it is uncertain whether climate change, as characterized by rainfall and temperature, will have a positive or negative impact on rice crop yields in Central Luzon, Philippines.
Resumen El cambio climático representa una amenaza significativa para el sector agrícola en todo el mundo, y podría afectar los rendimientos del cultivo de arroz en las principals provincias productoras de arroz de Filipinas en Luzón Central, por lo que es necesario investigar la posible influencia, tanto a corto como a largo plazo, del cambio climático en los rendimientos del cultivo de arroz en estas principales provincias productoras de arroz. Este artículo presenta el uso de Random Forest, Gradient Boosting, Análisis de Regresión y Redes Neuronales Artificiales (ANN) en la modelización de factores climáticos (presión, temperatura, humedad relativa, lluvia, viento, nubosidad y luz solar) y datos de rendimiento del cultivo de arroz de Luzón Central, Filipinas, que cubren los años 2009 a 2018. Se utilizaron las proyecciones de temperatura y lluvia para los escenarios de Ruta de Concentración Representativa 8.5 y 4.5 (RCP4.5 y 8.5) en los modelos para estimar la posible influencia del cambio climático en los rendimientos del cultivo de arroz en las provincias productoras de arroz de Luzón Central. Los resultados sugieren un aumento de la temperatura de 1,14 °C en RCP4.5, y aumenta a 1,62 °C en RCP8.5; y un aumento en la lluvia en una media de 3,70 mm en RCP4.5 y 12,28 mm en RCP8.5. Además, tres de los modelos (ANN, RF y GB) mostraron un aumento en los rendimientos del cultivo de arroz (RCY), mientras que LR mostró una disminución en RCY; tanto para los escenarios RCP4.5 y 8.5 en comparación con los RCY actuales. El estudio concluye que es incierto si el cambio climático, caracterizado por la lluvia y la temperatura en este estudio, ha tenido un impacto positivo o negativo en los rendimientos del cultivo de arroz semilla.