南非降雨季节的变化可能会影响农业和水资源

南非的大部分季节性降雨发生在10月至3月的夏季温暖月份。因此,十月是农民开始计划在生长季节播种农作物(如玉米,小麦和向日葵)的重要时期。10月也是旅游业考虑即将到来的暑假季节供水的重要时期。

夏季降雨的时间以及整个南非的所有降雨都取决于大规模的气候系统。气候变化正在逐渐改变这些系统及其湿度走廊的位置,从而为每个地区带来降雨。西风(这些大规模气候系统之一)及其中纬度气旋的南移是开普敦在2015年至2017年间遭受如此严重缺水的原因之一。

研究表明,创纪录的低降雨量是由于Hadley单元最近的膨胀,即从热带到亚热带的空气循环而引起的。这种膨胀改变了夏季降雨的时间,并导致高压系统集约化(导致干旱),以及西风带向南移动(为冬季冷锋降雨提供了水分)。

南非有不同的降雨季节空间区域。这些地区称为夏季,冬季和全年降雨区。东部和中部地区在夏季降雨。那时西南角海角和西海岸地区由于强高压条件而干燥。在冬季,高压系统向北移动,横穿该国内部,并在该国造成干旱。南部海岸以及夏季和冬季降雨区之间的一块土地构成了全年降雨区。

南非的大多数研究都集中在大规模的气候系统变化如何影响降雨总量上。很少有研究考虑降雨随之而来的季节性变化,即降雨时间,包括雨季开始和结束的时间。必须考虑这些变化,因为整个南非的降雨季节变化可能会对作物产量和地表水供应产生不利影响。这促使了我们的研究,最近发表在国际气候学杂志上。

我们使用1987年至2016年之间来自南非46个气象站的降雨和温度记录,使用两种方法计算年度降雨季节特征。这些可以量化季节性强度,湿季开始和结束日期,长度,总降雨量,雨天数和降雨强度。然后,我们探讨了这些特征在1987-2016年期间的变化。我们选择最近的30年,因为那是气候变化影响开始显现的时候。

希望这些信息可以为根据降雨季节特征的部门和活动提供有效的适应信息。这是因为,如果持续下去,我们计算出的趋势将为持续的作物生产和水资源管理带来令人担忧的前景。

我们发现了什么

在过去的几十年中,由于降雨量变化很大,因此我们没想到在相对较短的时间内就发现降雨季节性变化的确凿证据。但是我们确实发现,不同降雨区的趋势显示出可以与大规模气候系统记录的变化联系在一起的模式。

我们的计算表明,雨季开始较晚,整个夏季内部降雨带和邻近的全年终降雨带产生的降雨较少。这与Hadley细胞膨胀有关,后者与热带雨带带稍后向南吸水有关。在东部沿海地区,夏季雨季开始较早,但降雨也较少。类似地,这可能与Hadley细胞的膨胀有关,但与从印度洋输送水分的高压系统的变化更密切相关。

冬季降雨位置以及邻近的内部全年降雨位置的最强趋势信号反映了湿季总量的减少。这与西风的极移相一致,与冷锋相关的降雨减少有关。

南部沿海全年位置最一致的趋势是干旱季节更长,湿季降雨量增加。这些趋势很难解释,但可以与西风和高压系统的变化联系在一起。

为什么重要

我们计算出的趋势令人担忧,尤其是湿季干燥的趋势。如果这些继续下去,依赖降雨的活动可能会受到严重影响。我们已经在开普敦的“零日”干旱期间看到了这种情况,并且预计类似的事件在以后的几十年中会更频繁地发生。

例如,农业依靠雨季的时间,雨季的长度和总降雨量来决定何时播种农作物,并选择合适的农作物,这些作物将在雨季结束之前成熟。稍后的湿季开始日期和更少的降雨将需要额外的计划,农民将需要选择可以晚些播种的作物,并在降雨量减少的情况下完全成熟。

水资源管理者还依靠降雨的季节性特征来适当地管理水的使用。由于许多趋势反映出湿季降雨减少,因此同样需要进行额外的规划和监控,以确保供水不会枯竭。

向前走

我们的研究确定了许多一致的趋势,这些趋势已经可以为依赖降雨的活动提供管理策略。但是有必要在美国更多地区探索更长时期的类似趋势。考虑降雨季节变化和驱动趋势的发展未来情景非常重要。除其他外,农民,水管理者和气候学家将需要密切监测未来几年的降雨季节性特征。

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