• Energy Research
• Open Access close
• Restricted close
• SN close
• Agritrop close

Dans cette étude, nous étudions les changements de température et les précipitations extrêmes en Afrique de l'Ouest et du Centre (ci-après, domaine WAF) en fonction de la température moyenne mondiale en mettant l'accent sur les implications du réchauffement climatique de 1,5 °C et 2 °C conformément à l'Accord de Paris. Nous avons appliqué une approche de mise à l'échelle pour capturer les changements dans les extrêmes climatiques avec l'augmentation de la température moyenne mondiale dans plusieurs sous-régions du domaine WAF : Sahel occidental, Sahel central, Sahel oriental, côte de Guinée et Afrique centrale, y compris le bassin du Congo. En este estudio, investigamos los cambios en la temperatura y las precipitaciones extremas en África occidental y central (en adelante, el dominio WAF) en función de la temperatura media global, centrándonos en las implicaciones del calentamiento global de 1,5 °C y 2 °C según el Acuerdo de París. Aplicamos un enfoque de escala para capturar los cambios en los extremos climáticos con el aumento de la temperatura media global en varias subregiones dentro del dominio WAF: Sahel Occidental, Sahel Central, Sahel Oriental, Costa de Guinea y África Central, incluida la Cuenca del Congo. في هذه الدراسة، نقوم بالتحقيق في التغيرات في درجات الحرارة وهطول الأمطار القصوى فوق غرب ووسط أفريقيا (فيما يلي، مجال غرب ووسط أفريقيا) كدالة لمتوسط درجة الحرارة العالمية مع التركيز على الآثار المترتبة على الاحترار العالمي من 1.5 درجة مئوية و 2 درجة مئوية وفقا لاتفاق باريس. طبقنا نهج التدرج لالتقاط التغيرات في الظواهر المناخية المتطرفة مع زيادة متوسط درجة الحرارة العالمية في العديد من المناطق دون الإقليمية داخل نطاق منطقة غرب أفريقيا: الساحل الغربي والساحل الأوسط والساحل الشرقي وساحل غينيا ووسط أفريقيا بما في ذلك حوض الكونغو. In this study, we investigate changes in temperature and precipitation extremes over West and Central Africa (hereafter, WAF domain) as a function of global mean temperature with a focus on the implications of global warming of 1.5 °C and 2 °C according the Paris Agreement. We applied a scaling approach to capture changes in climate extremes with increase in global mean temperature in several subregions within the WAF domain: Western Sahel, Central Sahel, Eastern Sahel, Guinea Coast and Central Africa including Congo Basin.

Societal Impact StatementFonio (Digitaria exilis—Kippist—Stapf) is a neglected cereal crop that plays a crucial role in the food and nutritional security of sub‐Saharan populations. Currently threatened with extinction in many countries, fonio, like other minor species, could help give insights into the history of African agriculture and provide clues to past social interactions. Highlighting and preserving genetic diversity that can be used to develop improved varieties improves food security. By recognizing the role of indigenous people and local communities (IPLCs) in agrobiodiversity creation and management, this study provides support for strengthening the rights of rural communities and promoting their food and seed sovereignty as outlined in the United Nations UNDROP Declaration.Summary Fonio (Digitaria exilis) is a neglected cereal crop that plays a crucial role in the food and nutritional security of sub‐Saharan populations. It is an excellent candidate to diversify agricultural and food systems beyond Africa because of its adaptability and hardiness. However, fonio is threatened with extinction and the factors that organize its genetic diversity remain unknown, despite the fact that this knowledge is necessary to define conservation strategies and uses to achieve sustainable agriculture. Here, we combined social anthropology and population genetics analysis of 158 fonio landraces, thereby generating insight into the genetic diversity, population structure and evolutionary history of fonio cultivation in Senegal. We noted a spatial structure of genetic diversity at two embedded levels, with the first corresponding to the genetic differentiation between ethnic groups and the second to the demographic history of the Mande and Atlantic Congo linguistic families. Selection and seed exchange practices have contributed to shaping fonio genetic diversity at the ethnic level, while the migration of Fulani people over the last 500 years has fragmented the Mandinka kingdom, hence leaving a fonio diversity imprint. Our study highlighted that social factors are pivotal in structuring diversity and should be taken into greater consideration in research and conservation projects to dovetail local and regional scales. It also showed that neglected species such as fonio—which are seldom used in breeding and dissemination programmes—are key markers of the history of African agriculture.

L'une des principales applications des observations satellitaires de la température de surface du sol (LST) réside dans leur utilisation pour la modélisation de l'évapotranspiration réelle (ET) dans les cultures agricoles, avec pour objectifs principaux de surveiller et d'améliorer les pratiques d'irrigation et d'améliorer la productivité de l'utilisation de l'eau des cultures, comme stipulé par l'indicateur 6.4.1 des objectifs de développement durable (ODD). L'évapotranspiration est un processus complexe et dynamique, à la fois temporellement et spatialement, nécessitant des observations LST à haute résolution spatio-temporelle. Actuellement, aucun des capteurs thermiques spatiaux existants ne peut fournir des observations LST quasi-quotidiennes à l'échelle du champ, ce qui incite au développement de méthodes de fusion de données (affûtage thermique) d'observations provenant de divers capteurs à ondes courtes et thermiques pour répondre à cette exigence spatio-temporelle. Des recherches antérieures ont démontré l'efficacité de la combinaison des observations Sentinel-2 multispectrales à ondes courtes avec les observations Sentinel-3 infrarouges thermiques pour dériver des estimations LST et ET quotidiennes à l'échelle du champ. Cependant, ces études ont également mis en évidence des limites dans la capture du contraste thermique distinct entre le LST plus froid dans les zones agricoles irriguées et les régions sèches adjacentes plus chaudes. Dans cette étude, nous visons à remédier à cette limitation en incorporant des informations sur la variabilité spatiale thermique observée par les satellites Landsat dans le processus de fusion de données, sans être contraints par des observations thermiques Landsat peu fréquentes ou nuageuses et tout en conservant l'émission de rayonnement à ondes longues capturée par le capteur thermique Sentinel-3 à sa résolution native. Deux approches sont évaluées, à la fois individuellement et en combinaison complémentaire, et validées par rapport aux mesures LST in situ. L'approche la plus performante, qui conduit à une réduction de l'erreur quadratique moyenne allant jusqu'à 1,5 K par rapport aux recherches précédentes, est ensuite utilisée pour estimer l'évapotranspiration réelle au niveau du colis. Le processus de modélisation ET a également subi diverses améliorations concernant le comblement des lacunes des données d'entrée et de sortie, les ensembles de données d'entrée et la mise en œuvre du code. L'ET résultant est validé à l'aide de lysimètres et de tours de covariance de Foucault en Espagne, au Liban, en Tunisie et au Sénégal, ce qui entraîne un biais global minimal (sous-estimation systématique de moins de 0,07 mm/jour) et une faible erreur quadratique moyenne (jusqu'à 0,84 mm/jour) lors de l'utilisation d'ensembles de données d'entrée entièrement globaux. La méthodologie d'affûtage LST améliorée est indépendante des capteurs et devrait rester pertinente pour les prochaines missions thermiques, tandis que la précision des flux ET modélisés est encourageante pour une utilisation ultérieure des observations des satellites Sentinel et d'autres données Copernicus, pour le suivi de l'indicateur 6.4.1 des ODD. Una de las principales aplicaciones de las observaciones satelitales de la temperatura de la superficie terrestre (LST) radica en su utilización para modelar la evapotranspiración real (ET) en cultivos agrícolas, con los objetivos principales de monitorear y mejorar las prácticas de riego y mejorar la productividad del uso del agua de los cultivos, según lo estipulado por el indicador 6.4.1 del Objetivo de Desarrollo Sostenible (ODS). La evapotranspiración es un proceso complejo y dinámico, tanto temporal como espacialmente, que requiere de LST con alta resolución espacio-temporal. Actualmente, ninguno de los sensores térmicos espaciales existentes puede proporcionar observaciones de LST a escala de campo cuasi diarias, lo que provocó el desarrollo de métodos para la fusión de datos (agudización térmica) de las observaciones de varios sensores térmicos y de onda corta para cumplir con este requisito espacio-temporal. Investigaciones anteriores han demostrado la efectividad de combinar las observaciones multiespectrales de Sentinel-2 de onda corta con las observaciones de Sentinel-3 de infrarrojo térmico para obtener estimaciones diarias de LST y ET a escala de campo. Sin embargo, estos estudios también destacaron las limitaciones para capturar el contraste térmico distintivo entre el LST más frío en las zonas agrícolas de regadío y las regiones secas adyacentes más cálidas. En este estudio, nuestro objetivo es abordar esta limitación incorporando información sobre la variabilidad espacial térmica observada por los satélites Landsat en el proceso de fusión de datos, sin estar limitados por las observaciones térmicas Landsat infrecuentes o nubladas y conservando la emisión de radiancia de onda larga capturada por el sensor térmico Sentinel-3 en su resolución nativa. Se evalúan dos enfoques, tanto individualmente como en combinación complementaria, y se validan frente a mediciones de LST in situ. El enfoque de mejor rendimiento, que conduce a una reducción en el error cuadrático medio de hasta 1,5 K en comparación con investigaciones anteriores, se utiliza posteriormente para estimar la evapotranspiración real a nivel de parcela. El proceso de modelado ET también ha experimentado varias mejoras con respecto al llenado de brechas de datos de entrada y salida, conjuntos de datos de entrada e implementación de códigos. El ET resultante se valida utilizando lisímetros y torres de covarianza de remolinos en España, Líbano, Túnez y Senegal, lo que resulta en un sesgo general mínimo (subestimación sistemática de menos de 0,07 mm/día) y un error cuadrático medio bajo (hasta 0,84 mm/día) cuando se utilizan conjuntos de datos de entrada completamente globales. La metodología mejorada de afilado del LST es independiente del sensor y debe seguir siendo relevante para las próximas misiones térmicas, mientras que la precisión de los flujos ET modelados es alentadora para una mayor utilización de las observaciones de los satélites Sentinel y otros datos de Copernicus, para monitorear el indicador 6.4.1 de los ODS. One of the primary applications of satellite Land Surface Temperature (LST) observations lies in their utilization for modeling of actual evapotranspiration (ET) in agricultural crops, with the primary goals of monitoring and enhancing irrigation practices and improving crop water use productivity, as stipulated by Sustainable Development Goal (SDG) indicator 6.4.1. Evapotranspiration is a complex and dynamic process, both temporally and spatially, necessitating LST observations with high spatio-temporal resolution. Presently, none of the existing spaceborne thermal sensors can provide quasi-daily field-scale LST observations, prompting the development of methods for data fusion (thermal sharpening) of observations from various shortwave and thermal sensors to meet this spatio-temporal requirement. Previous research has demonstrated the effectiveness of combining shortwave-multispectral Sentinel-2 observations with thermal-infrared Sentinel-3 observations to derive daily, field-scale LST and ET estimates. However, these studies also highlighted limitations in capturing the distinct thermal contrast between cooler LST in irrigated agricultural areas and the hotter, adjacent dry regions. In this study, we aim to address this limitation by incorporating information on thermal spatial variability observed by Landsat satellites into the data fusion process, without being constrained by infrequent or cloudy Landsat thermal observations and while retaining the longwave radiance emission captured by the Sentinel-3 thermal sensor at its native resolution. Two approaches are evaluated, both individually and as a complementary combination, and validated against in situ LST measurements. The best performing approach, which leads to reduction in root mean square error of up to 1.5 K when compared to previous research, is subsequently used to estimate parcel-level actual evapotranspiration. The ET modeling process has also undergone various improvements regarding the gap-filling of input and output data, input datasets and code implementation. The resulting ET is validated using lysimeters and eddy covariance towers in Spain, Lebanon, Tunisia, and Senegal resulting in minimal overall bias (systematic underestimation of less than 0.07 mm/day) and a low root mean square error (down to 0.84 mm/day) when using fully global input datasets. The enhanced LST sharpening methodology is sensor agnostic and should remain relevant for the upcoming thermal missions while the accuracy of the modeled ET fluxes is encouraging for further utilization of observations from Sentinel satellites, and other Copernicus data, for monitoring SDG indicator 6.4.1. يكمن أحد التطبيقات الأساسية لملاحظات درجة حرارة سطح الأرض عبر الأقمار الصناعية في استخدامها لنمذجة التبخر والنتح الفعلي في المحاصيل الزراعية، مع الأهداف الأساسية لرصد وتعزيز ممارسات الري وتحسين إنتاجية استخدام مياه المحاصيل، على النحو المنصوص عليه في مؤشر هدف التنمية المستدامة 6.4.1. التبخر والنتح هي عملية معقدة وديناميكية، من الناحيتين الزمنية والمكانية، مما يستلزم ملاحظات LST بدقة مكانية وزمانية عالية. في الوقت الحاضر، لا يمكن لأي من المستشعرات الحرارية الحالية المحمولة في الفضاء توفير ملاحظات LST على نطاق ميداني شبه يومي، مما يدفع إلى تطوير طرق لدمج البيانات (الشحذ الحراري) للملاحظات من مختلف المستشعرات القصيرة والحرارية لتلبية هذا المطلب المكاني والزماني. أظهرت الأبحاث السابقة فعالية الجمع بين ملاحظات Sentinel -2 قصيرة الموجة ومتعددة الأطياف مع ملاحظات Sentinel -3 بالأشعة تحت الحمراء الحرارية لاستخلاص تقديرات LST و ET اليومية على نطاق ميداني. ومع ذلك، سلطت هذه الدراسات الضوء أيضًا على القيود المفروضة على التقاط التباين الحراري المميز بين LST الأكثر برودة في المناطق الزراعية المروية والمناطق الجافة المجاورة الأكثر سخونة. في هذه الدراسة، نهدف إلى معالجة هذا القيد من خلال دمج المعلومات حول التقلبات المكانية الحرارية التي تلاحظها أقمار لاندسات الصناعية في عملية دمج البيانات، دون أن تكون مقيدة بالملاحظات الحرارية النادرة أو الغائمة لاندسات ومع الاحتفاظ بانبعاث إشعاع الموجات الطويلة الذي يلتقطه المستشعر الحراري Sentinel -3 بدقةه الأصلية. يتم تقييم نهجين، بشكل فردي وكمجموعة متكاملة، والتحقق من صحتهما مقابل قياسات LST في الموقع. يتم استخدام النهج الأفضل أداءً، والذي يؤدي إلى تقليل متوسط الجذر التربيعي للخطأ الذي يصل إلى 1.5 كلفن عند مقارنته بالبحوث السابقة، لاحقًا لتقدير التبخر الفعلي على مستوى الطرد. كما شهدت عملية نمذجة المخلوقات الفضائية تحسينات مختلفة فيما يتعلق بسد الثغرات في بيانات المدخلات والمخرجات ومجموعات بيانات المدخلات وتنفيذ التعليمات البرمجية. يتم التحقق من صحة المخلوقات الفضائية الناتجة باستخدام مقاييس التحلل وأبراج التباين الدوامية في إسبانيا ولبنان وتونس والسنغال مما يؤدي إلى الحد الأدنى من التحيز العام (التقليل المنهجي من أقل من 0.07 مم/يوم) وخطأ مربع متوسط الجذر المنخفض (حتى 0.84 مم/يوم) عند استخدام مجموعات بيانات المدخلات العالمية بالكامل. تعتبر منهجية شحذ LST المحسنة غير أدرية للمستشعرات ويجب أن تظل ذات صلة بالبعثات الحرارية القادمة في حين أن دقة تدفقات المخلوقات الفضائية المنمذجة تشجع على زيادة استخدام الملاحظات من الأقمار الصناعية Sentinel، وبيانات كوبرنيكوس الأخرى، لرصد مؤشر أهداف التنمية المستدامة 6.4.1.

Locusts and other migratory grasshoppers are transboundary pests. Monitoring and control, therefore, involve a complex system made up of social, ecological, and technological factors. Researchers and those involved in active management are calling for more integration between these siloed but often interrelated sectors. In this paper, we bring together 38 coauthors from six continents and 34 unique organizations, representing much of the social-ecological-technological system (SETS) related to grasshopper and locust management and research around the globe, to introduce current topics of interest and review recent advancements. Together, the paper explores the relationships, strengths, and weaknesses of the organizations responsible for the management of major locust-affected regions. The authors cover topics spanning humanities, social science, and the history of locust biological research and offer insights and approaches for the future of collaborative sustainable locust management. These perspectives will help support sustainable locust management, which still faces immense challenges such as fluctuations in funding, focus, isolated agendas, trust, communication, transparency, pesticide use, and environmental and human health standards. Arizona State University launched the Global Locust Initiative (GLI) in 2018 as a response to some of these challenges. The GLI welcomes individuals with interests in locusts and grasshoppers, transboundary pests, integrated pest management, landscape-level processes, food security, and/or cross-sectoral initiatives.

La zone soudano-sahélienne de l'Afrique de l'Ouest a connu des sécheresses récurrentes depuis le milieu des années 1970 et aujourd'hui, on s'inquiète beaucoup de la façon dont cette région sera en mesure de s'adapter au changement climatique futur. Pour développer des stratégies d'adaptation bien ciblées, l'importance relative des facteurs climatiques en tant que moteurs de l'utilisation des terres et du changement des moyens de subsistance doit être mieux comprise. Sur la base des perceptions de 1 249 ménages dans cinq pays à travers un gradient annuel de précipitations de 400 à 900 mm, nous fournissons une estimation de la le poids des facteurs climatiques en tant que facteurs de changement dans les ménages ruraux au cours des 20 dernières années. Les facteurs climatiques, principalement des précipitations insuffisantes, sont perçus par 30 à 50 % des ménages comme une cause de diminution de la production de cultures pluviales, tandis qu'un large éventail d'autres facteurs explique les 50 à 70 % restants. Les facteurs climatiques sont beaucoup moins importants pour la diminution de la production animale et des zones de pâturage. L'augmentation des pâturages est également observée et causée par l'amélioration du régime foncier dans la zone la plus sèche. Les stratégies d'adaptation à la baisse de la production agricole comprennent la « prière » et la migration dans la zone de 400 à 500 mm ; le reboisement, la migration et le gouvernement soutien dans la zone 500-700 mm ; et amélioration des sols dans la zone 700-900 mm. Le déclin des exploitations d'élevage est contré par l'amélioration des ressources fourragères et des services vétérinaires. Il est conclu que, bien que la production de cultures pluviales soit principalement limitée par des facteurs climatiques, le bétail et les pâturages sont moins sensibles au climat dans toutes les zones de précipitations. Cela doit être reflété dans les stratégies nationales d'adaptation dans la région. La zona sudanosaheliana de África occidental ha experimentado sequías recurrentes desde mediados de la década de 1970 y hoy en día existe una preocupación considerable sobre cómo esta región podrá adaptarse al cambio climático futuro. Para desarrollar estrategias de adaptación bien dirigidas, es necesario comprender mejor la importancia relativa de los factores climáticos como impulsores del uso de la tierra y el cambio de los medios de vida. Sobre la base de las percepciones de 1249 hogares en cinco países con un gradiente de lluvia anual de 400-900 mm, proporcionamos una estimación de la el peso de los factores climáticos como impulsores de los cambios en los hogares rurales durante los últimos 20 años. Los factores climáticos, principalmente las precipitaciones inadecuadas, son percibidos por el 30-50% de los hogares como una causa de la disminución de la producción de cultivos de secano, mientras que una amplia gama de otros factores explica el 50-70% restante. Los factores climáticos son mucho menos importantes para la disminución de la producción ganadera y las áreas de pastoreo. Los aumentos en los pastos también se observan y son causados por la mejora de la tenencia en la zona más seca. Las estrategias de adaptación a la disminución de la producción de cultivos incluyen la "oración" y la migración en la zona de 400-500 mm; reforestación, migración y gobierno apoyo en la zona de 500-700 mm; y mejora del suelo en la zona de 700-900 mm. La disminución de las explotaciones ganaderas se contrarresta con la mejora de los recursos forrajeros y los servicios veterinarios. Se concluye que, aunque la producción de cultivos de secano está limitada principalmente por factores climáticos, el ganado y los pastos son menos sensibles al clima en todas las zonas de lluvia. Esto debe reflejarse en las estrategias nacionales de adaptación en la región. The Sudano-Sahelian zone of West Africa has experienced recurrent droughts since the mid-1970s and today there is considerable concern for how this region will be able to adapt to future climate change.To develop well targeted adaptation strategies, the relative importance of climate factors as drivers of land use and livelihood change need to be better understood.Based on the perceptions of 1249 households in five countries across an annual rainfall gradient of 400-900 mm, we provide an estimate of the relative weight of climate factors as drivers of changes in rural households during the past 20 years.Climate factors, mainly inadequate rainfall, are perceived by 30-50% of households to be a cause of decreasing rainfed crop production, whereas a wide range of other factors explains the remaining 50-70%.Climate factors are much less important for decreasing livestock production and pasture areas.Increases in pasture are also observed and caused by improved tenure in the driest zone.Adaptation strategies to declining crop production include 'prayer' and migration in the 400-500 mm zone; reforestation, migration, and government support in the 500-700 mm zone; and soil improvement in the 700-900 mm zone.Declining livestock holdings are countered by improved fodder resources and veterinary services.It is concluded that although rainfed crop production is mainly constrained by climate factors, livestock and pasture are less climate sensitive in all rainfall zones.This needs to be reflected in national adaptation strategies in the region. شهدت المنطقة السودانية الساحلية في غرب إفريقيا موجات جفاف متكررة منذ منتصف السبعينيات، واليوم هناك قلق كبير بشأن كيفية قدرة هذه المنطقة على التكيف مع تغير المناخ في المستقبل. لوضع استراتيجيات تكيف موجهة بشكل جيد، يجب فهم الأهمية النسبية للعوامل المناخية كمحركات لاستخدام الأراضي وتغير سبل العيش بشكل أفضل. بناءً على تصورات 1249 أسرة في خمسة بلدان عبر تدرج هطول الأمطار السنوي من 400-900 ملم، نقدم تقديرًا للنسبة وزن العوامل المناخية كمحركات للتغيرات في الأسر الريفية خلال السنوات العشرين الماضية. ينظر إلى العوامل المناخية، وخاصة عدم كفاية هطول الأمطار، من قبل 30-50 ٪ من الأسر على أنها سبب لانخفاض إنتاج المحاصيل البعلية، في حين أن مجموعة واسعة من العوامل الأخرى تفسر 50-70 ٪ المتبقية. العوامل المناخية أقل أهمية بكثير لانخفاض إنتاج الثروة الحيوانية ومناطق المراعي. كما لوحظت الزيادات في المراعي والناجمة عن تحسين الحيازة في المنطقة الأكثر جفافاً. تشمل استراتيجيات التكيف مع انخفاض إنتاج المحاصيل "الصلاة" والهجرة في منطقة 400-500 مم ؛ إعادة التشجير والهجرة والحكومة الدعم في منطقة 500-700 مم ؛ وتحسين التربة في منطقة 700-900 مم. يتم مواجهة انخفاض حيازات الماشية من خلال تحسين موارد الأعلاف والخدمات البيطرية. تم التوصل إلى أنه على الرغم من أن إنتاج المحاصيل البعلية مقيد بشكل أساسي بعوامل المناخ، إلا أن الثروة الحيوانية والمراعي أقل حساسية للمناخ في جميع مناطق هطول الأمطار. يجب أن ينعكس هذا في استراتيجيات التكيف الوطنية في المنطقة.

Climate change is estimated to exacerbate existing challenges faced by smallholder farmers in Sub-Sahara Africa. However, limited studies quantify the extent of variation in climate change impact under these systems at the local scale. The Decision Support System for Agro-technological Transfer (DSSAT) was used to quantify variation in climate change impacts on maize yield under current agricultural practices in semi-arid regions of Senegal (Nioro du Rip) and Ghana (Navrongo and Tamale). Multi-benchmark climate models (Mid-Century, 2040–2069 for two Representative Concentration Pathways, RCP4.5 and RCP8.5), and multiple soil and management information from agronomic surveys were used as input for DSSAT. The average impact of climate scenarios on grain yield among farms ranged between −9% and −39% across sites. Substantial variation in climate response exists across farms in the same farming zone with relative standard deviations from 8% to 117% at Nioro du Rip, 13% to 64% in Navrongo and 9% to 37% in Tamale across climate models. Variations in fertilizer application, planting dates and soil types explained the variation in the impact among farms. This study provides insight into the complexities of the impact of climate scenarios on maize yield and the need for better representation of heterogeneous farming systems for optimized outcomes in adaptation and resilience planning in smallholder systems.