El inicio y el final de las estaciones húmedas en África – The Social Metwork

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Para muchos africanos, el momento de la temporada de lluvias es de vital importancia, especialmente para aquellos que dependen de la agricultura de subsistencia, que dependen de las lluvias estacionales para el riego de cultivos. Además, la temporada de lluvias recarga lagos, ríos y tanques de almacenamiento de agua que constituyen el suministro doméstico de agua en algunas áreas. El momento de la temporada de lluvias también afecta la disponibilidad de energía de los esquemas hidroeléctricos y tiene impactos sobre la prevalencia de ciertos vectores portadores de enfermedades, como los mosquitos.

El cambio climático ya está amenazando a muchas poblaciones vulnerables, y los cambios en el momento o la intensidad de la temporada de lluvias, o el aumento de la incertidumbre en el momento del inicio, pueden generar impactos socioeconómicos significativos. Pero antes de considerar las proyecciones futuras o los cambios pasados ​​en la estacionalidad, debemos retroceder unos pasos.

El primer paso es encontrar un método para determinar cuándo comienza y termina la temporada de lluvias (su ‘inicio’ y ‘finalización’). Para observar los cambios a gran escala en el momento de la temporada de lluvias y relacionarlos con los impulsores a mayor escala, este método debe ser aplicable en toda África continental. La mayoría de los métodos anteriores para determinar el inicio se centran en la escala nacional a regional, y dependen de la superación de un cierto umbral, por ejemplo, la primera semana con al menos 20 mm de lluvia, con un evento de lluvia de más de 10 mm y sin período seco de más de 10 días después del evento de lluvia para el próximo mes. Si bien tales definiciones funcionan bien a escala nacional, no son aplicables a escala continental, donde las cantidades de lluvia varían sustancialmente. Un umbral adecuado para los países secos en la periferia del Sahara no sería adecuado en las tierras altas más húmedas de África Oriental.

Además de una amplia gama de cantidades de lluvia, el continente africano también abarca múltiples regímenes climáticos. El ciclo estacional de precipitación sobre África continental está impulsado en gran medida por la progresión estacional de la ZCIT y los cinturones de lluvia asociados, que siguen a la máxima radiación solar entrante. En el verano boreal, cuando el ecuador térmico se encuentra entre el ecuador y el Trópico de Cáncer, la ZCIT se encuentra al norte del ecuador y África Occidental y el Sahel experimentan una estación húmeda. Durante el otoño boreal, la ZCIT se mueve hacia el sur, y el sur de África experimenta una estación húmeda durante el verano austral, seguida por el retorno hacia el norte de la ZCIT durante la primavera boreal. Como consecuencia de esto, las regiones de África Central y el Cuerno de África experimentan dos estaciones húmedas por año: una cuando la ITCZ ​​viaja hacia el norte y una segunda cuando la ITCZ ​​viaja hacia el sur. Por lo tanto, un método para determinar el inicio y el cese a escala continental debe tener en cuenta las regiones con múltiples estaciones húmedas al año.

En nuestro papel (disponible aquí) proponemos dicho método, basado en el método de Liebmann et al (2012). El método tiene tres pasos:

  • En primer lugar, determine el número de temporadas experimentadas por año en la ubicación (o punto de cuadrícula) de interés. Esto se logra mediante el análisis de armónicos: se calculó la amplitud del primer y segundo armónico, utilizando toda la serie temporal y se comparó su proporción. Si la relación era mayor que 1,0, es decir, la amplitud del segundo armónico era mayor que la amplitud del primer armónico, entonces el punto de cuadrícula se definió como que tenía dos estaciones húmedas por año (bianual), si la relación era menor que una, entonces se definió como de régimen anual. La figura 1 muestra la proporción de un conjunto de datos de precipitaciones africanas (TARCATv2). Tres regiones se identifican como regiones bianuales; el Cuerno de África, una franja ecuatorial que se extiende desde Gabón hasta Uganda y una pequeña región en la costa sur de África Occidental.

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    Figura 1: Ubicación de regiones con una y dos estaciones por año, determinadas mediante análisis armónico. El amarillo indica dos temporadas por año, mientras que el rosa/púrpura indica una temporada por año. Calculado a partir de datos TARCATv2.

  • En segundo lugar se determinó el período del año en que ocurre la estación húmeda. Esto se logró buscando mínimos y máximos en la anomalía climatológica de lluvia diaria acumulada para identificar una o dos estaciones.
  • La tercera y última etapa es calcular las fechas de inicio y cese para cada año. Esto se hace buscando los mínimos y máximos en la anomalía de lluvia diaria acumulada, calculada para cada estación.

La Figura 2 muestra la progresión estacional del inicio y el cese, con los patrones observados de acuerdo con los esperados de los mecanismos físicos impulsores, y la progresión continua a través de los límites anuales/bianuales. Sobre África Occidental y el Sahel, la Figura 2a-b muestra patrones de progresión zonalmente contiguos con un inicio que sigue al inicio de las lluvias largas y se mueve hacia el norte, y un cese que se mueve hacia el sur, precediendo al final de las lluvias cortas. Sobre el sur de África La figura 2c-d muestra el inicio sobre el sur de África comenzando en el noroeste y el sureste, siguiendo el inicio de las lluvias cortas, alcanzando la costa este de África en último lugar, y el cese a partir de Zimbabue, Mozambique, Sudáfrica. frontera y extendiéndose radialmente en el cese de las lluvias prolongadas.

Además de probar la compatibilidad del método con los impulsores físicos conocidos de las precipitaciones africanas, también se examinó la concordancia entre múltiples estimaciones de precipitaciones basadas en satélites. En general, se encontró un buen acuerdo entre los conjuntos de datos, particularmente para las regiones con un régimen anual y sobre la región bianual de África Oriental.

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Figura 2: Progresión hacia el sur y hacia el norte del inicio y el cese a través de los límites anuales/bianuales, calculada utilizando datos de precipitación diaria GPCP 1998-2013.

La ventaja de tener un método que funcione a escala continental es la capacidad de observar el impacto de las oscilaciones a gran escala en la variabilidad a mayor escala. Una aplicación de este método fue investigar el impacto de El Niño tanto en las lluvias anuales como en las lluvias cortas (Figura 3). En la Figura 3 vemos el dipolo bien documentado en la anomalía de lluvia, con totales de lluvia más altos entre 0 y 15°S y el Cuerno de África en los años de El Niño y lo contrario entre 15°S y 30°S. Esta anomalía es más fuerte cuando usamos este método en comparación con el uso de estaciones meteorológicas estándar. También podemos ver que, mientras que las precipitaciones más bajas en el sur se ubican con fechas de inicio más tardías y, en consecuencia, una temporada más corta, las precipitaciones más altas sobre el Cuerno de África se asocian con el cese posterior de las lluvias cortas, con solo pequeñas diferencias en la fecha de inicio.

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Figura 3: ac) Combinación de precipitaciones de inicio, cese y estación húmeda en años de El Niño para lluvias anuales y lluvias cortas, menos la media durante 1982-2013, calculada utilizando datos CHIRPS d) Anomalía de precipitaciones de octubre a febrero en años (CHIRPS).

Además de utilizar este método con fines de investigación, también se está explorando su aplicación dentro de un entorno operativo. Con suerte, el método se incluirá dentro de la plataforma Rainwatch, que podrá proporcionar a los usuarios una estimación probabilística de si la temporada ha comenzado o no, en función de las precipitaciones experimentadas en lo que va del año y los datos históricos de precipitaciones.

Para obtener más detalles, consulte el documento que detalla este trabajo:

Dunning, CM, E Black y RP Allan (2016) El inicio y el cese de las lluvias estacionales en África, Revista de Investigación Geofísica: Atmósferas, 121 11,405-11,424, doi: 10.1002/2016JD025428

Referencias:

Liebmann, B., I. Bladé, GN Kiladis, LM Carvalho, GB Senay, D. Allured, S. Leroux y C. Funk (2012), Seasonality of African precipitation from 1996 to 2009, J. Clim., 25(12), 4304–4322.

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