البته رشد سریع بهره‌وری کشاورزی از دهه ۱۹۶۰، توسعه سیستم غذایی جهانی کنونی را که هم محرک اصلی تغییرات آب و هوایی است و هم به طور فزاینده‌ای در برابر آن (از تولید، حمل‌ونقل و فعالیت‌های بازار) آسیب‌پذیر است، پشتیبانی کرده است. با توجه به سیستم غذایی فعلی، سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد (FAO) تخمین می‌زند که نیاز به تولید حدود ۵۰ درصد غذای بیشتر تا سال ۲۰۵۰ برای تغذیه جمعیت رو به افزایش جهان یک الزام است. از سال ۱۹۶۱، سرانه غذا بیش از ۳۰ درصد افزایش یافته است، همراه با استفاده بیشتر از کودهای نیتروژن (افزایش حدود ۸۰۰ درصد) و منابع آبی برای آبیاری (افزایش بیش از ۱۰۰ درصد). با این حال، تخمین زده می‌شود که در حال حاضر ۸۲۱ میلیون نفر دچار سوء تغذیه هستند، ۱۵۱ میلیون کودک زیر پنج سال کوتاه‌قد هستند، ۶۱۳ میلیون زن و دختر ۱۵ تا ۴۹ ساله از کمبود آهن رنج می‌برند و ۲ میلیارد بزرگسال دارای اضافه وزن یا چاق هستند. سیستم غذایی تحت فشار عوامل استرس زای غیراقلیمی (مانند رشد جمعیت و درآمد، تقاضا برای محصولات حیوانی) و تغییرات آب و هوایی قرار دارد. این تنش‌های اقلیمی و غیراقلیمی بر چهار ستون امنیت غذایی (در دسترس بودن، دسترسی، بهره‌برداری و ثبات) تأثیر می‌گذارند. اما ادامه این امر باعث افزایش قابل توجهی در انتشار گازهای گلخانه‌ای و سایر اثرات زیست محیطی از جمله از دست دادن تنوع زیستی می‌شود. تغییرات آب و هوایی مشاهده شده طی ۱۰ سال گذشته تا تابستان ۲۰۲۳ از طریق افزایش دما، تغییر الگوی بارش و فراوانی بیشتر برخی رویدادهای شدید بر امنیت غذایی تأثیر می‌گذارد.
مطالعاتی که تغییرات آب و هوایی را از سایر عوامل مؤثر بر عملکرد محصول جدا می‌کند، نشان داده است که عملکرد برخی از محصولات (به عنوان مثال، ذرت و گندم) در بسیاری از مناطق با عرض جغرافیایی پایین‌تر تحت تأثیر تغییرات آب و هوایی مشاهده شده قرار گرفته است، در حالی که در بسیاری از مناطق با عرض جغرافیایی بالاتر، عملکرد برخی از محصولات زراعی (مانند ذرت، گندم و چغندر قند) در دهه‌های اخیر تأثیر مثبتی داشته اند. گرم‌شدن مرکب با خشک‌شدن خاک اثرات منفی زیادی بر عملکرد محصولات در بخش‌هایی از دریای مدیترانه ایجاد کرده است. بر اساس دانش بومی و محلی (ILK)، تغییرات اقلیمی بر امنیت غذایی در سرزمین‌های خشک، به‌ویژه مناطقی در آفریقا و مناطق کوهستانی آسیا و آمریکای جنوبی تأثیر می‌گذارد. زمینهای زیرکشت دنیا در ۵۰ سال گذشته ۱۲ درصد رشد داشته است که بیشتر به زیان جنگل‌ها، تالاب‌ها و زیستگاه‌های علفزار بوده است. در عین حال، زمینهای آبی جهانی دو برابر شده است. توزیع این دارایی‌های زمین و آب بین کشورها نابرابر است. اگرچه تنها بخش کوچکی از زمین و آب جهان برای تولید محصولات زراعی استفاده می‌شود، اما توانایی گسترش بیشتر زمینهای زیر کشت محدود است. فقط بخش‌هایی از آمریکای جنوبی و جنوب صحرای آفریقا هنوز هم زمینهای برای گسترش دارند. در عین حال، رقابت برای منابع آبی نیز به حدی افزایش یافته است که امروزه بیش از ۴۰ درصد از جمعیت روستایی جهان اکنون در مناطق کم آب زندگی می‌کنند. مساحت کل زمین ۱۳.۲ میلیارد هکتار است. کشاورزی مهمترین کاربری زمین در سراسر جهان است. در حال حاضر حدود ۱.۲-۱.۵ میلیارد هکتار زیر کشت است و ۳.۵ میلیارد هکتار دیگر در حال چرا است ۴ میلیارد هکتار جنگل هم توسط انسان‌ها به درجات مختلف استفاده می‌شود، در حالی که، دور از خشکی، شیلات جهانی به شدت و اغلب فراتر از ظرفیت استفاده می‌شود، اکوسیستم‌های دریایی، از برخی جهات، از نظر جغرافیایی کمتر از سیستم‌های زمینی محدود هستند. نرخ‌هایی که اکوسیستم‌های “پلانکتونیک” توزیع خود را تغییر داده‌اند در طول سه دهه گذشته بسیار سریع بوده‌اند و این می‌تواند به عنوان سازگاری طبیعی با یک محیط فیزیکی در حال تغییر در نظر گرفته شود اکثر جوامع ماهیگیری به ذخایری وابسته هستند که به دلیل تغییرات آب و هوایی بین سالی و ده ساله در نوسان هستند و در نتیجه ظرفیت تاب‌آوری و مقابله با تغییرات اقلیمی قابل توجهی را بطور درون زای توسعه داده اند. کاربری زمین با شرایط آب و هوایی و خاک و تأثیرات انسانی متفاوت است. بیابان‌ها در بسیاری از عرض‌های شمالی پایین آفریقا و آسیا غالب هستند. جنگل‌های انبوه در قلب آمریکای جنوبی، همراه با سواحل آمریکای شمالی، و در سراسر کانادا، شمال اروپا و بیشتر روسیه، و همچنین در کمربندهای استوایی آفریقای مرکزی و آسیای جنوب شرقی غالب است. اراضی زیر کشت ۱۲ تا ۱۵ درصد کل اراضی درهر طبقه را تشکیل می‌دهد.
زمینهای زیر کشت، کاربری پیشرو (یک پنجم یا بیشتر از مساحت زمین) در جنوب و جنوب شرقی آسیا، غرب و مرکز اروپا، و آمریکای مرکزی و دریای کارائیب است، اما در کشورهای جنوب صحرا و شمال آفریقا، جایی که کشت پوشش می‌دهد، کمتر بحرانی است. کمتر از یک دهم مساحت در کشورهای کم درآمد، خاک‌ها اغلب کمبود بیشتری دارند و تنها ۲۸ درصد از کل زمینهای زیر کشت برای محصولات پرمحصول مناسب است. همچنین توجه به این نکته مهم است که با رشد کلی در زمینهای زیرکشت، زمینهای زراعی دیم اندکی کاهش یافته و زمینهای زراعی آبی بیش از دو برابر در بازه زمانی ۱۹۶۱-۲۰۱۸ افزایش یافته است. این به ما کمک می‌کند تا درک کنیم که چگونه انسان‌ها چشم انداز یک کشاورزی قابل کنترل را برای اهداف تولید بهینه درکشاورزی تطبیق داده‌اند. البته منابع آبی موجود برای آبیاری بسیار نابرابر توزیع شده است، به طوری که برخی از کشورها دارای آب فراوان هستند در حالی که برخی دیگر در شرایط کمبود شدید یا کمبود آب زندگی می‌کنند. همچنین، حتی در جاهایی که آب فراوان به نظر می‌رسد، بسیاری از آن قابل دسترسی نیست یا توسعه آن بسیار گران است، یا نزدیک به زمین‌هایی نیست که بتوان برای کشاورزی توسعه داد.کمبود آب دارای سه بعد است: فیزیکی (زمانی که عرضه موجود تقاضا را برآورده نمی‌کند)، زیرساختی (زمانی که زیرساخت‌های موجود اجازه برآوردن تقاضای آب توسط همه استفاده‌کنندگان را نمی‌دهد) و نهادی (زمانی که نهادها و قوانین از تأمین امن و عادلانه آب برای استفاده کنندگان حمایت کافی نمی‌کنند،). در برخی از مناطق، به ویژه در خاورمیانه، شمال آفریقا و آسیای مرکزی، تعدادی ازکشورها در حال حاضر بیش از آنچه در دسترس است از منابع آبی استفاده می‌کنند. فشارهای ناشی از آن بر اکوسیستم‌ها به طور فزاینده‌ای آشکار می‌شود. اکنون تخمین زده می‌شود که بیش از ۴۰ درصد از جمعیت روستایی جهان در حوضه‌های رودخانه‌ای زندگی می‌کنند که از نظر فیزیکی آب کمیاب هستند. در عین حال، در کشورهای توسعه یافته‌تر، تقاضای شهری و صنعتی سریعتر از تقاضای کشاورزی رشد کرده است. در حالی که در کشورهای کمتر توسعه یافته استفاده کشاورزی همچنان غالب است، در اروپا ۵۵ درصد آب توسط صنعت استفاده می‌شود. تنش‌های آبی به صورت محلی در سرتاسر کره زمین رخ می‌دهد، اما برخی از مناطق کامل، به ویژه خاورمیانه، شبه قاره هند و شمال شرقی چین بسیار تحت فشار هستند. کشورهای جنوب صحرای آفریقا و قاره آمریکا سطوح پایین‌تری از تنش آبی را تجربه می‌کنند. هنگامی که رواناب به محیط باز می‌گردد، کیفیت آب نیز تحت تأثیر قرار می‌گیرد. به طور کلی، افزایش جمعیت و رشد اقتصادی همراه با تصفیه کم یا عدم تصفیه آب منجر به اثرات منفی بیشتر بر کیفیت آب شده است. در این میان کشاورزی به عنوان بزرگترین مصرف‌کننده آب سهم قابل توجهی دارد. کشاورزی دیم برای تولید محصول به بارندگی بستگی دارد و منبع آبیاری دائمی ندارد. کشاورزی دیم حدود ۶۰ درصد از محصول جهانی محصول را در طیف گسترده‌ای از سیستم‌های بهره‌برداری، تولید می‌کند. پربارترین سیستم‌ها در مناطق معتدل اروپا متمرکز شده‌اند و پس از آن آمریکای شمالی و سیستم‌های دیم در مناطق نیمه گرمسیری و استوایی مرطوب قرار دارند. کشت دیم در مناطق مرتفع و مناطق استوایی خشک نسبتاً کم بازده است و اغلب با سیستم‌های کشاورزی معیشتی همراه است. امنیت غذایی به طور فزاینده‌ای تحت تأثیر تغییرات آب و هوایی پیش‌بینی شده در آینده قرار خواهد گرفت در مدل‌های جهانی افزایش ۱ تا ۲۹ درصدی قیمت غلات در سال ۲۰۵۰ به دلیل تغییرات آب و هوایی اجتناب‌ناپدیز پیش‌بینی شده که می‌تواند بر مصرف‌کنندگان در سطح جهانی از طریق قیمت‌های بالاتر مواد غذایی تأثیر بگذارد. البته اثرات منطقه‌ای متفاوت خواهد بود مصرف‌کنندگان کم درآمد به ویژه در معرض خطر هستند، مدل‌ها پیش‌بینی می‌کنند تا ۱۸۳ میلیون نفر دیگر در معرض خطر گرسنگی در سراسر جهان قرار می‌گیرند.
با توجه به افزایش رویدادهای شدید و ارتباط متقابل‌شان، خطرات اختلالات سیستم غذایی در حال افزایش است. آسیب‌پذیری سیستم‌های دامداری رمه‌گردان در برابر تغییرات آب و هوایی بسیار زیاد است. دامداری در بیش از ۷۵ درصد کشورها توسط بین ۲۰۰ تا ۵۰۰ میلیون نفر از جمله جوامع عشایری، گله‌داران و کشاورزان انجام می‌شود. تأثیرات در سیستم‌های مرتعی در آفریقا شامل کاهش بهره‌وری مراتع و حیوانات، آسیب عملکرد تولید مثلی و از دست‌دادن تنوع زیستی است.آسیب‌پذیری سیستم دامداری توسط عوامل غیراقلیمی (تغییرات در نهادهای سنتی، گونه‌های مهاجم، کمبود بازار، و درگیری‌ها) تشدید می‌شود. تولید میوه و سبزیجات، یکی از اجزای کلیدی رژیم غذایی سالم، نیز در برابر تغییرات آب و هوایی آسیب پذیر است. کاهش عملکرد محصول در دماهای بالاتر به ویژه در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری پیش‌بینی می‌شود. استرس گرمایی باعث کاهش تشکیل میوه و تسریع در پژمردگی سبزیجات یکساله می‌شود و در نتیجه باعث کاهش عملکرد، کاهش کیفیت محصول و افزایش هدررفت و ضایعات غذا می‌شود. فصول رشد طولانی‌تر امکان کشت تعداد بیشتری از گیاهان را فراهم می‌کند و می‌تواند به عملکرد سالانه بیشتر کمک کند. با این حال، برخی از میوه‌ها و سبزیجات به دوره‌ای از انباشته‌شدن سرد نیاز دارند تا محصولی مناسب تولید کنند و زمستان‌های گرم‌تر ممکن است خطرساز باشد. حدود ۲۱ تا ۳۷ درصد از کل انتشار گازهای گلخانه‌ای (GHG) به سیستم غذایی نسبت داده می‌شود. این‌ها از زنجیره دراز کشاورزی و استفاده از زمین، تا ذخیره‌سازی، حمل و نقل، بسته‌بندی، پردازش، خرده فروشی و مصرف هستند. این تخمین شامل انتشار ۹ تا ۱۴ درصد از فعالیت‌های زراعی و دامداری تا درب مزرعه و ۵ تا ۱۴ درصد از کاربری زمین و تغییر کاربری زمین از جمله جنگل‌زدایی و تخریب زمینهای است که حدود ۵ تا ۱۰ درصد از فعالیت‌های زنجیره تأمین را تشکیل می‌دهند. این تخمین شامل انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از از هدر رفت یا از دست‌دادن و ضایعات مواد غذایی در سیستم غذایی هم می‌گردد. تغییر کاربری زمین بدون مداخله عناصر اکولوژیکی، و فقط به دلیل افزایش تقاضا بر اساس رشد جمعیت و درآمد و تغییر رژیم غذایی، احتمالاً تا سال ۲۰۵۰ حدود ۳۰ تا ۴۰ درصد افزایش می‌یابد. غذا عمدتاً در خشکی تولید می‌شود و به طور متوسط ۸۳ درصد از ۶۹۷ کیلوگرم غذای مصرفی هر نفر در سال، ۹۳ درصد از ۲۸۸۴ کیلوکالری در روز و ۸۰ درصد از ۸۱ گرم پروتئین مصرفی در روز از تولید زمینی بدست می‌آید. عرضه مطلق غذا در پنج دهه گذشته افزایش یافته است. رشد در تولید مواد غذایی با منشأ حیوانی، استفاده از محصولات را برای خوراک دام هدایت می‌کند. تجارت جهانی مواد غذایی گیاهی و حیوانی بین سال‌های ۱۹۶۱ تا ۲۰۱۵ حدود ۵ برابر افزایش یافته است.
در طی این دوره، دسترسی جهانی غذا از ۲۲۰۰ کیلوکالری در روز به ۲۸۸۴ کیلوکالری در هر روز افزایش یافته است، که باعث انتقال از کسری غذا به وضعیت مازاد غذا شده است. یعنی عملاً، در دسترس‌بودن غلات، محصولات حیوانی، محصولات روغنی، و میوه‌ها و سبزیجات عمدتاً افزایش یافته است که منعکس‌کننده تغییرات به سمت رژیم‌های غذایی مرفه‌تر است. در سطح جهانی، با افزایش در دسترس بودن کالری ارزان از محصولات کالایی، مصرف سرانه غذاهای پرکالری نیز افزایش می‌یابد. این به طور کلی منجر به افزایش شیوع اضافه وزن و چاقی در میان بزرگسالان شده است. البته در پرداختن به امنیت غذایی، جنبه‌های دوگانه سوء تغذیه – کمبود تغذیه و کمبود ریز مغذی‌ها، و همچنین مصرف بیش از حد، اضافه وزن و چاقی – باید توامان در نظر گرفته شود. با توجه به کمبود ریزمغذی‌ها که به عنوان «گرسنگی پنهان» شناخته می‌شود، گزارش‌ها نشان می‌دهد که شیوع آن در یک دهه اخیر به میزان یک نفر از هر سه نفر در سطح جهان افزایش یافته است. مسیر رشد و تشدید، انتخاب اجتناب‌ناپذیری برای رسیدگی به نیازهای غذایی جمعیت در سال ۲۰۵۰ نیست. بیش از ۳۰ درصد مواد غذایی در حال حاضر هدر می‌رود. درصد بیشتری از جمعیت اکنون اضافه وزن دارند تا سوء تغذیه. منابع زمین به طور فزاینده‌ای به مصارف غیرغذایی اختصاص می‌یابد. رژیم های غذایی مغذی را می‌توان با کسری از متوسط نیاز به منابعی که در حال حاضر به آن نیاز دارند، ارائه کرد. همه این شکست‌های سیستمی فرصت‌هایی را برای انتقال سیستم غذایی به سمتی فراهم می‌کنند که نیازهای مردم را بدون نقض محدودیت‌های کلیدی کاملاً تأمین کند. یک سیستم غذایی سازگار و انعطاف پذیر سیستمی است که قادر به پاسخگویی به شرایط در حال تغییر و چالش‌های جدید در زمان ظهور مشکلات باشد. این یکی از مهمترین معیارهای سیستمی برای یک سیستم غذایی پایدار است، زیرا ما نمی‌توانیم همه شرایط یا تغییراتی را که در آینده پدیدار می‌شوند پیش‌بینی کنیم. لذا ظرفیت تطبیقی و انعطاف‌پذیری باید دو جنبه بیوفیزیکی سیستم (از طریق حفظ تنوع زیستی، حفظ سیستم‌های خاک سالم، حفظ ظرفیت بافر در آب و غیره) و جنبه‌های اجتماعی-اقتصادی سیستم (انتقال دانش، توسعه یا ظرفیت سازمانی، حذف چرخه‌های فقر و غیره) را دربر گیرد باید برای انعطاف‌پذیری بیشتر کشاورزی کشور را آماده ساخت. اساسی‌ترین چالشی که سیستم غذایی باید به آن رسیدگی کند، اطمینان از تأمین تغذیه کافی برای جمعیت است. در حالت ایده‌آل، باید به هدف تعیین‌شده در اجلاس جهانی غذا در رم دست یابد، که بیان می‌کند که امنیت غذایی زمانی مورد توجه قرار می‌گیرد که، «همه مردم، در همه زمان‌ها، دسترسی فیزیکی و اقتصادی به غذای کافی، ایمن و مغذی و نیازهای غذایی و ترجیحات غذایی برای یک زندگی فعال و سالم داشته باشند. برخی از اهداف اولویت‌دار برای پرداختن به این چالش حداقل باید شامل موارد زیر باشد: کاهش تقاضای کلی غذا (به عنوان مثال، از طریق کاهش ضایعات مواد غذایی). تغییر تدریجی به سمت منابع غذایی با تأثیر کمتر و با منابع کمتر، اطمینان از تخصیص منابع کمیاب (زمین، آب) به تولید مواد غذایی به عنوان اولویت نسبت به مصارف غیرغذایی؛ بهبود دسترسی اقتصادی به غذا؛ و بهبود بهره‌وری کشاورزان؛ البته برای همه این سناریوها باید عقلانیت کارشناسی، برنامه‌ای منسجم و اولویت‌هایی ملی داشت.
