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Nana Takyi Wilberforce

• Central Africa is a band of land stretching from the Atlantic Ocean to the Horn of Africa between 18º N 0.75º S and 18º W 44º E. The climate of this region shows a transition zone from the Sahara Desert in the north to the wet tropical Guinean coast and equatorial continental interior in its south. In such transition zones, drought is a common occurrence; of great concern is the progressive drying of the region from the 1970s and into the 1980s. This thesis aims to investigate whether climate change has occurred in Central Africa in the 2nd half of the 20th century. The reanalysis data from the National Centres for Environmental Prediction (NCEP) was used to analyse trends of temperature and precipitation over Central Africa with the linear regression model and patterns of precipitation using principal component analysis. The results of the trend analyses revealed an average increase in temperature of 0.15K/ decade and an average decrease in precipitation of -91 mm/decade for the period 1948-2004 over the whole study area. A regionalCentral Africa is a band of land stretching from the Atlantic Ocean to the Horn of Africa between 18º N 0.75º S and 18º W 44º E. The climate of this region shows a transition zone from the Sahara Desert in the north to the wet tropical Guinean coast and equatorial continental interior in its south. In such transition zones, drought is a common occurrence; of great concern is the progressive drying of the region from the 1970s and into the 1980s. This thesis aims to investigate whether climate change has occurred in Central Africa in the 2nd half of the 20th century. The reanalysis data from the National Centres for Environmental Prediction (NCEP) was used to analyse trends of temperature and precipitation over Central Africa with the linear regression model and patterns of precipitation using principal component analysis. The results of the trend analyses revealed an average increase in temperature of 0.15K/ decade and an average decrease in precipitation of -91 mm/decade for the period 1948-2004 over the whole study area. A regional trend analysis of box averaged data (2.5° in latitude and longitude) revealed an increased precipitation over the Northern part,” the Sahel”, and a marked decrease in precipitation and an increase in temperature over the Eastern parts of the study areas especially in countries such as Somalia, Sudan and Ethiopia. To quantify the changes in temperature and precipitation for different climatic periods (1951-1980, 1961-1990 and 1971-2000), 30-year trend analyses were also performed. Results revealed a relatively stable temperature trend and fluctuations in the precipitation trend over the three 30 year climate periods. Principal component analysis produces a decomposition of the data field into spatial patterns (eigenvectors) and a temporal time series describing the temporal importance of these patterns. For precipitation over Central Africa, three patterns stand out for 60.39% of the total variance in the precipitation over Central Africa. The individual principal components explain 37.6%, 12.1%, and 10.7% respectively of the total variance. The first principal component captures progressive drying in Central Africa, the second principal component captures the different seasons within Central Africa and the third principal component captures the movement of the Intertropical Convergence Zone over Central Africa. Apart from explaining the current precipitation patterns over Central Africa, the use of principal component analysis in this study has demonstrated that a limited number of spatial patterns are basis for African weather, coordinate system for present day climate with maximum variance contribution along the first axis, maximum of the remaining variance along the second axis with subsequent axes explaining less variance can be used to explain precipitation variability within Central Africa. The same method can be used to explain temporal differences between climate change scenarios and present day climate.…
• Zentralafrika erstreckt sich vom Atlantik bis zum Horn von Afrika zwischen 18º N 0.75º S und 18º W 44º E. Das Klima dieser Region geht von der trockenen Sahara im Norden in die feuchte tropische Küste über. In solchen Übergangszonen, besonders im kontinentalen Inneren, tritt häufig Dürre auf. Von großer Bedeutung war dabei eine zunehmende Austrocknung der Region während der siebziger und achtziger Jahre. Diese Arbeit zielt darauf ab zu erforschen, ob eine Klimaveränderung in Zentralafrika in der 2. Hälfte des 20. Jahrhunderts eingetreten ist. Die Reanalyse-Daten des National Centre for Environmental Prediction (NCEP) wurden verwendet, um Tendenzen der Temperatur und des Niederschlags mit einer linearen Regression zu analysieren. Niederschlagsmuster wurden mit der Hauptkomponentenanalyse (principal component analysis) untersucht. Die Resultate der Trendanalysen ergaben eine durchschnittliche Zunahme der Temperatur um 0.15 K/Dekade und eine durchschnittliche Abnahme des Niederschlags um -91 mm/Dekade für den Zeitraum 1948-2004 über dasZentralafrika erstreckt sich vom Atlantik bis zum Horn von Afrika zwischen 18º N 0.75º S und 18º W 44º E. Das Klima dieser Region geht von der trockenen Sahara im Norden in die feuchte tropische Küste über. In solchen Übergangszonen, besonders im kontinentalen Inneren, tritt häufig Dürre auf. Von großer Bedeutung war dabei eine zunehmende Austrocknung der Region während der siebziger und achtziger Jahre. Diese Arbeit zielt darauf ab zu erforschen, ob eine Klimaveränderung in Zentralafrika in der 2. Hälfte des 20. Jahrhunderts eingetreten ist. Die Reanalyse-Daten des National Centre for Environmental Prediction (NCEP) wurden verwendet, um Tendenzen der Temperatur und des Niederschlags mit einer linearen Regression zu analysieren. Niederschlagsmuster wurden mit der Hauptkomponentenanalyse (principal component analysis) untersucht. Die Resultate der Trendanalysen ergaben eine durchschnittliche Zunahme der Temperatur um 0.15 K/Dekade und eine durchschnittliche Abnahme des Niederschlags um -91 mm/Dekade für den Zeitraum 1948-2004 über das gesamte Untersuchungsgebiet. Eine regionale Trendanalyse zeigte erhöhten Niederschlag über dem Norden und der Sahelzone, und eine deutliche Abnahme über den östlichen Gebieten, die mit einem Anstieg der Temperatur in Ländern wie Somalia, Sudan und Äthiopien einherging. Um die Veränderungen von Temperatur und Niederschlag für unterschiedliche klimatische Perioden (1951-1980, 1961-1990 und 1971-2000) zu beschreiben, wurden 30-Jahr Trendanalysen durchgeführt. Die Resultate zeigten eine verhältnismäßig beständige Temperaturtendenz, aber Fluktuationen beim Niederschlag. Die Hauptkomponentenanalyse ermöglicht eine Aufspaltung der Daten in räumliche Muster (Eigenvektoren) und eine Zeittreihe, die zeitliche wichtigkeit dieser Muster beschreibt. Für den Niederschlag in Zentralafrika stechen drei Muster heraus, die 60,4 % der Gesamtabweichung repräsentieren. Die einzelnen Muster erklären dabei 37,6 %, 12,1 % und 10,7 % der Gesamtabweichung. Das erste Muster beschreibt Austrocknung, das zweite die unterschiedlichen Jahreszeiten, und das dritte die Bewegung der Intertropischen Konvergenz Zone (ITCZ). Die Hauptkomponentenanalyse erklärt nicht nur die gegenwärtigen Niederschlagsmuster in Zentralafrika, sondern zeigt, dass eine begrenzte Anzahl von räumlichen Mustern Grundlage für das afrikanische Wetter sind. Sie beschreibt ein Koordinatensystem für das heutige Klima mit maximalen Abweichungen entlang ersten Achse und maximalen restlichen Abweichungen entlang der zweiten Achse, während die folgenden Achsen geringere Abweichungen erklären und verwendet werden können um die Niederschlagveränderlichkeit in Zentralafrika zu bestimmen. Die gleiche Methode kann verwendet werden, um zeitliche Unterschiede zwischen Szenarien der Klimaänderung und dem heutigem Klima zu erklären…