ITEM METADATA RECORD
Title: The influence of land use changes on precipitation in the Sahel.
Other Titles: De invloed van landgebruiksveranderingen op neerslag in de Sahel.
Authors: Lauwaet, Dirk
Issue Date: 9-Oct-2009
Abstract: Gedurende de afgelopen decennia heeft de invloed van het landoppervlak o p het klimaat en de neerslag in de Afrikaanse Sahel veel aandacht gekreg en in wetenschappelijke kringen. Dit kwetsbare gebied heeft in de jaren ’70 en ’80 te kampen gehad met een serieuze droogte waarbij veranderinge n in het landgebruik aanzien werden als één van de mogelijke oorzaken. H et begrijpen van het effect van vegetatieveranderingen op de ontwikkelin g van neerslag is dus cruciaal om het klimaat in de Sahel te doorgronden en de impact van toekomstige landgebruiksveranderingen te kunnen inscha tten. Verschillende aspecten van de interactie tussen het land en de atm osfeer zijn nog steeds slecht gekend, zoals bijvoorbeeld het effect op d e initiatie en ontwikkeling van Mesoschaal Convectieve Systemen (MCS), d e grootschalige stormsystemen die neerslag naar deze regio brengen. Het ontbreken van langdurige en ruimtelijke verspreide veldmetingen in de Sa hel om de klimaatmodellen mee te calibreren en valideren, draagt nog bij tot de onzekerheden. Het doel van dit doctoraat is dan ook een bijdrage te leveren aan het be grijpen van de invloed van geobserveerde veranderingen in het landgebrui k, en de betrokken mechanismen, op de vorming van neerslag in de Sahel. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van een grondig opgezet en geëvalueerd re gionaal atmosferisch model dat in staat is om de karakteristieken van ee n MCS weer te geven. In dit doctoraat is speciale aandacht gegeven aan het grondig en correct opzetten van een Bodem-Vegetatie-Atmosfeer Transfer model voor de Sahel . Dit is erg belangrijk omdat een correcte simulatie van de energiefluxe n tussen land en atmosfeer cruciaal is om het klimaat te modelleren. De parameters van het model zijn afgeleid uit metingen van het Hydrologisch en Atmosferisch Piloot Experiment in de Sahel uit 1992. Na de evaluatie van het landoppervlak model is dit gekoppeld aan een regionaal atmosfer isch model om de ontwikkeling van de grenslaag te simuleren tijdens 4 ve rschillende dagen. Hierna is een gevoeligheidstudie uitgevoerd om de mee st belangrijke bodem- en vegetatieparameters te identificeren die een ef fect hebben op de simulatie van convectief beschikbare potentiële energi e (CAPE), een variabele die nauw gerelateerd is aan convectie en neersla g in de Sahel. De vochttoestand van de bodem blijkt duidelijk de gevoeli gheid te bepalen: bij een natte bodem hebben de bodemparameters de groot ste invloed, bij een droge bodem zijn de vegetatieparameters belangrijke r. Een aanpassing van de parameters binnen realistische grenzen leidt to t verschillen in CAPE tot 400 J kg-1, hetgeen genoeg is om de ontwikkeli ng van convectie te beïnvloeden. Gedurende de laatste 20 jaar heeft de plantengroei in de Sahel zich hers teld van de droogte in de jaren ’80 en de vegetatiebedekking is met onge veer 20% gestegen. De invloed van zowel een toename als een afname van d e vegetatie met deze hoeveelheden is bestudeerd met behulp van driedimen sionele modelexperimenten tijdens een groot deel van het regenseizoen in 1992. De totale hoeveelheid neerslag blijkt ongevoelig te zijn voor de veranderingen maar deze hebben wel een effect op het neerslagpatroon. De kern van de neerslag schuift op naar het noorden in het geval van een t oename van de vegetatie en naar het zuiden in geval van een afname. Hier bij spelen twee mechanismen een rol. Ten eerste beïnvloeden de vegetatie veranderingen de oppervlaktefluxen die op hun beurt een effect hebben op de CAPE waarden en bijgevolg de intensiteit van MCS. Deze relatie blijk t afhankelijk te zijn van de tijd tussen opeenvolgende neerslagevenement en. Ten tweede is er een verandering in de midden-troposferische zonale wind als gevolg van een verandering in het ruimtelijk patroon van de tem peratuur- en vochtverdeling. Deze wind heeft een grote invloed op de lok atie en de progressie van convectieve systemen. Om het effect van vegetatieveranderingen op een MCS in detail te kunnen bestuderen, is een goed gedocumenteerd MCS, die verscheen op 11 juni 200 6, gemodelleerd met een hoge horizontale resolutie (3 km). Het model is in staat om de belangrijkste karakteristieken van het MCS en de atmosfer ische omgeving te reproduceren. Hierna is de gevoeligheid van het MCS vo or verschillende vegetatiescenarios onderzocht. In dit geval blijkt er g een duidelijk verband te bestaan tussen de vegetatieveranderingen en de neerslag van het MCS. De veranderingen hebben een effect op de oppervlak tefluxen in de dagen voor het systeem ontstaat, die op hun beurt een gev oelig effect hebben op de CAPE waarden. Een duidelijke link tussen CAPE en de intensiteit van het MCS kan in dit geval echter niet gelegd worden . Er is een mechanisme gevonden dat het CAPE signaal tegenwerkt, met nam e de dynamica van de koude poel van het MCS. Wanneer de vegetatie vermin dert, wordt de grenslaag droger hetgeen de evaporatief afgekoelde neerwa artse wind in het MCS versterkt. Dit leidt tot koudere en meer intense k oude poelen die de intensiteit van het MCS op een hoog niveau kunnen hou den waarbij de lagere CAPE waarden teniet gedaan worden. De invloed van vegetatieveranderingen op een MCS is dus niet eenduidig maar een complex e interactie tussen verschillende processen. Een laatste deel van dit doctoraat focust op een ander type landgebruikv erandering, namelijk het uitdrogen van het Tsjaadmeer. Sinds 1960 kromp het meer van een oppervlakte van 25000 km² naar slechts 1350 km² als gev olg van droogteperiodes en menselijke invloeden. Er kan verwacht worden dat het verdwijnen van zulk een open wateroppervlak in het droge Sahelge bied een gevoelige invloed heeft op de nabije meteorologie. Het antwoord op deze vraag is gezocht door drie scenarios voor het Tsjaadmeer toe te passen in modelsimulaties van het regenseizoen in 2006. De scenarios ge ven de toestand weer in 1960, de huidige situatie en een potentieel toek omstscenario waarbij het meer en de omliggende moerassen zijn uitgedroog d. De modelexperimenten wijzen uit dat de totale hoeveelheid neerslag in de regio niet wordt beïnvloed door het bestaan van het meer. Dicht bij het meer zijn er echter wel significante veranderingen in het neerslagpa troon. De oorzaak hiervan ligt bij windafwaartse veranderingen in de tem peratuur- en vochtprofielen van de grenslaag. Deze hebben een effect op de ontwikkeling en de progressie van MCS door hen eerst te intensifiëren als gevolg van hogere CAPE waarden. Daarna wordt de persistentie van de systemen echter onderbroken omdat de voortgang van de koude poel afgere md wordt in de koude en vochtige lucht die vanaf het meer komt. Dit illu streert de lokale gevoeligheid voor het uitdrogen van het Tsjaadmeer al worden de grootschalige atmosferische processen er niet door beïnvloed.
ISBN: 978-90-8649-281-7
Publication status: published
KU Leuven publication type: TH
Appears in Collections:Division of Geography & Tourism

Files in This Item:
File Status SizeFormat
Doctoraat_dirk_definitief.pdf Published 4961KbAdobe PDFView/Open Request a copy

These files are only available to some KU Leuven Association staff members

 




All items in Lirias are protected by copyright, with all rights reserved.