文|史说百家
编辑|史说百家
【前言】由于极端天气和气候事件的强度和频率增加，非洲正面临迫在眉睫的社会经济威胁，预计随着全球变暖而恶化。
研究表明在过去60年中，所有非洲次区域都经历了温度升高，非洲许多发展中国家依靠雨养农业进行粮食生产和生计来源，因此它们容易受到气候变化的影响。
非洲大陆的部分地区，如南部非洲，已经观察到并预测干旱以及农业和生态干旱的增加。
非洲大陆究竟为何会如此干旱？又有没有什么方法能够改变这种现状？
【干涸的非洲】根据一位学者的说法，干旱的增加将减缓可持续发展目标的实现，并有可能使千年发展目标下取得的成果倒退，非洲人口快速增长，需要更多的资源来养活自己，因此需要努力建立抵御环境冲击的能力。
为了防止情况进一步复杂化，我们迫切需要在干旱适应和缓解方面作出集体努力，以减少干旱对农业、生态系统和人类生活的影响。
因此了解非洲干旱的时空变化，对于为当地人制定有效的适应战略，以及提供准确可靠的信息来说至关重要。
了解非洲干旱变异性的主要挑战之一是观测站数据有限，特别是在干旱和半干旱地区（ASALs），这里的情况损害了干旱研究，使得监测和预测干旱的发生和变异性具有挑战性。
因此卫星计算在填补数据空白方面变得越来越重要，除此以外，还要加强国家气候服务（ENACTS）和欧洲气象卫星组织非洲论坛等组织与国家气象部门的合作来解决这一缺点，并将非洲迁移到最新的卫星数据使用。
使用多源数据集（如基于站点、基于卫星和再分析的数据）研究气象干旱变异性对于解决整个非洲常见的数据限制非常重要，使用各种数据源提供更全面的干旱模式图，可以更可靠。
更准确地评估干旱变异性，并减少依赖单个或几个数据集导致的偏差，这种办法有助于减小科学研究与实际应用之间的差距，为制定战略的人提供更准确和可靠的信息，用来制定有效的干旱缓解和适应战略，同时研究人员还利用气候模型来了解历史和预测的干旱模式和特征。
大非洲之角是非洲大陆最容易发生干旱的地区之一，最近受到了相当多的科学和人道主义关注，连续五个雨季都没有多少雨水，该地区的降水量呈下降趋势，季节性、年降水量和年代际降水量变化较大。
干旱呈增加趋势，该地区和萨赫勒地区记录了1900-2013年期间整个非洲大陆最持久和最强烈的干旱。
有学者做过调查后报告称，从1964年到2015年，非洲之角的干旱趋势总体上有所增加，在最近的一项研究中调查了过去120年来东非干旱特征的趋势，该研究同样报告了1980年代后干旱地区范围的增加，并将其与温度的普遍升高和潜在的蒸散量联系起来。
【研究区域】非洲大陆拥有多样化的景观，最高点（坦桑尼亚的乞力马扎罗山）海拔高达5895 m，非洲大陆点缀着众多河流和湖泊，而其外围则与广阔的水体接壤。
西部是大西洋，东部是印度洋，北部是地中海和红海，水体在影响非洲各地的气象条件方面发挥着重要作用。
最新的非洲气候分界线将非洲大陆分为九个气候次区域，即地中海、撒哈拉沙漠、西非、中部非洲、东北非洲、南部非洲南部非洲、西部南部非洲、东部南部非洲和马达加斯加。
非洲大陆的降水变化受到远程连接的强烈影响，主要是厄尔尼诺/南方涛动，热带辐合带（ITCZ）主要影响降水季节性。
北方夏季降水到北半球和寒带冬季并两次穿越赤道，这导致赤道非洲在北方春季每年有两个雨季和秋季。
然而雨季开始和停止的变化以及降水的分布和强度导致非洲大陆不同地区不同强度和严重程度的干旱和干旱事件，此外大尺度大气环流的变化有助于形成不同的降水模式，据观察，近几十年来，这些变化变得不稳定和频繁。
每种降水产品在再现平均降水和极端降水方面都有其优点和缺点，但是我们还是考虑了三种数据类型：基于仪表、基于卫星和再分析。
基于仪表的数据通常被视为“基本事实”，然而天气/仪表站密度低，在非洲大部分地区，特别是在撒哈拉以南地区，空间分布不均匀。
并且由于数据记录设备维护不善，许多气象站往往无法连续运行，例如仪表站数量随时间的变化会影响降水趋势结果的连贯性，从而限制了观测数据的质量。
此外一个相当大的挑战是，来自撒哈拉以南地区少数站点的观测数据集往往非常昂贵，因为它们几乎不与研究人员共享以支持科学研究，卫星和再分析数据集仍然是降水产品的可获取来源，基于卫星的数据集通常具有更高的分辨率。
所以为具有稀疏分布的气象站的区域提供了替代数据源，应该注意的是，一些卫星数据集在其数据中纳入了地面观测，再分析数据使用数据同化技术将预测模型输出与观测相结合，从而在没有空间和时间差距的情况下提供改进的模型估计，它们在数据稀缺地区的适用性至关重要。
数据集分为基于台站的数据、基于卫星的数据和再分析数据，所有数据集都由青蛙重新网格化为1°×1°。
SPI将单个数值（观测值偏离长期平均值的标准差数）分配给降水，该降水可以在任何累积时间尺度的气候明显不同的地区进行比较，负（正）SPI值对应于比正常情况更干燥的时期，偏离平均值的大小是湿事件或干事件严重程度的概率度量。
与帕尔默严重干旱指数等其他指数相比，SPI仅使用降水，并在对应于不同水资源（如土壤湿度，积雪，地下水，河流排放和水库储存）的时间可用性的不同时间尺度上表征干旱或异常湿度。
使用的干旱特征，其中干旱月份是SPI≤-1的月份
因此与其他指数相比，不同气候条件的SPI在各个地区的可比性更强，然而该指数并未将蒸散量仅作为供水量的衡量标准，这限制了其捕捉温度升高（与气候变化相关）对水分需求和可用性的影响的能力。
SPI的负范围任意分为四类，对所有干旱月份以及中度、重度和极端干旱月份进行干旱变异性分析。
【干旱月份的分析】图中显示了3年至2年非洲不同类别干旱月份的SPI-2014空间分布，结果表明，虽然干旱发生在非洲大陆的大部分地区，但在赤道地区更为常见，这些是SPI负值较多的区域。
而东部SAH和WSAF显示的SPI负值较少，表明干旱条件较少，在中度、严重和极端干旱时期，观察到的情况相同，尽管规模更大，在极端干旱月份，SPI指数值低至-2.7。
1983年非洲SPI-2014集合平均值的空间分布，来自基于规范、卫星和重新分析的数据，针对不同干旱类别。
该地区最普遍的干旱是中度至重度，覆盖了除SAH和WSAF周围的一些地方以外的非洲大部分地区，那里的SPI值较少（黄色），赤道地区出现极端干旱。
东北大西洋渔业和东南大西洋渔业联合会的部分地区记录了更多的干旱条件，千年发展目标和大多数ESAF比其他干旱类别经历的中度至重度干旱。
1983年非洲次区域SPI-2014集合平均值的干旱年际变化。
下图显示了非洲的干旱频率，中度、重度和极端干旱月份的干旱频率反映了所有干旱月份的分布，除了这些以外，干旱事件的空间分布和频率大体一致。
在分析非洲干旱事件的频率时，我们发现东部SAH和WSAF发生的频率最低，这很有趣，因为已知WSAF其实是一个非常干燥的区域。
1983-2014年非洲干旱频率（%）的空间分布取平均值，来自基于仪表、卫星和重新分析的不同干旱类别的数据
但是结果表明，该地区虽然干旱，但干旱次数不多，空间分布显示非洲大多数地区的频率都要比这里高上不少。
此外非洲南端出现中度和重度干旱的频率很高，然而与干旱持续时间和事件相比，尽管它们的干旱频率很高，但持续时间很短，这意味着这些地区经常发生干旱，但影响短期。
干旱频率（%年）在1983-2014年期间非洲气候次区域的中度、严重和极端干旱月份的平均值。
【干涸的大地】非洲受到降水变化及其极端情况的强烈影响，我们采用SPI技术，从多源数据集（基于仪表、基于卫星和再分析）的集合中分析非洲及其九个气候次区域不同干旱水平的时空变化。
我们在这个过程当中并不试图解释干旱形成的机制，而是分析了非洲所有干旱月份和中度、严重和极端干旱条件的各种干旱特征（持续时间、事件、频率、强度和严重程度）。
研究表明干旱事件发生在整个非洲大陆，赤道地区在所有干旱月份的SPI值较小，而东部SAH和WSAF在中度干旱月份的SPI值较大。
SAH东部和WSAF区域在严重和极端干旱月份显示出较高的SPI值，而非洲大陆其他地区的SPI值分布均匀，干旱水平的年际变化表明，所有区域的干旱变化率各不相同，极端干旱月份的年际变化最大。
其次是所有和严重干旱月份，SPI的趋势分析显示，非洲大部分地区的干旱趋势显著增加，特别是在WAF、CAF、SEAF、ESAF和ESAF，非洲不同地区的干旱持续时间差异很大。
有些地区的干旱时间比其他地区更长、更严重，非洲赤道地区比其他地区经历更频繁和更严重的干旱事件，持续时间更长，SPI值更小。
千年发展目标对中度和重度干旱类别的干旱影响最低，与其他地区相比，SAH受到中度和严重干旱条件的强烈影响，同时经历的极端干旱月份最低，这表明该地区严重和极端干旱的频率较低，但更为严重。
同时CAF在极端干旱条件下受到的干旱影响最大，其次是NEAF和WAF，CAF地区的干旱事件数量很少，但持续时间长，极端干旱月份。
在这之后我们注意到，所有干旱月份的调查结果都没有准确描述在不同干旱水平下观察到的情况，这项工作强调了分析不同干旱水平的干旱以准确描述干旱影响程度的重要性。
这些发现对干旱的规划和管理，以及加强社区对不断变化的干旱情况的复原力，还有当中所需的适应战略具有重要意义。
特别是在人口密度和农业活动高的地区，这些战略应优先考虑及早发现和预测干旱事件，并制定适应性措施，以尽量减少干旱对脆弱社区和生态系统的影响。
此外必须继续监测易旱地区，以便更好地了解造成干旱多变性的因素，并制定有效战略，减少干旱对社区和环境的影响。
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参考文献：
戈德堡，拉戈马西诺.托马斯：全球人为驱动的红树林损失下降。2020
贾弗.维纳亚钱德兰，南君迪亚：亚马逊河径流对北半球气候的长期影响。2017
弗里斯.罗杰斯，洛夫洛克.克劳斯，汉密尔顿.李：世界红树林状况：过去、现在和未来。2019
END
