De gegevens in de aanvullende materiaaltabel S2 geven de jaargemiddelden van de bestudeerde klimaatparameters in Soedan. Deze omvatten een jaarlijkse neerslag variërend van 1,1 mm tot 758 mm, 17,7–23,8 °C voor minimale luchttemperaturen, 34,0–37,5 °C voor maximale luchttemperaturen, 9,1–22,6 hPa voor dampdruk, 0,0–49 mm voor afvoer, 2,6– 791 mm voor feitelijke verdamping (AET), en 106,9–179,8 mm voor potentiële verdamping (PET). Starr en Alam [35] berekende dat de jaarlijkse afvoer in de bossavanne (centraal Soedan) 0,0–145 mm bedroeg in de periode 1960–1990. Deze schatting is 204% hoger dan de huidige schatting, rekening houdend met de ruimtelijke en temporele variaties tussen de twee onderzoeken.

De trends in de geselecteerde klimaatvariabelen over de periode van 60 jaar zijn samengevat in Figuur 3. De jaarlijkse regenval vertoonde variërende ruimtelijke trends, met dalingen van −0,4% per jaar.⁻¹ in sommige gebieden tot stijgingen van 0,3% jr⁻¹ bij anderen. Er zijn echter aanzienlijke veranderingen (P = 0,05) werden slechts waargenomen in minder dan 10% van de oppervlakte van het land, met name in Kadugli en Babanusa, waar de regen eerder begint (maart). Deze trends komen overeen met bevindingen uit regionale onderzoeken [36]die twee verschillende spatiotemporele patronen identificeerde in de jaarlijkse regenval in Oost-Afrika, inclusief Soedan. Dalingen in de regenval (0,65-2,95 mm per seizoen per jaar) werden waargenomen in landen met twee regenseizoenen nabij de evenaar (bijvoorbeeld Kenia), terwijl stijgingen (1,44 tot 2,36 mm per seizoen per jaar) werden waargenomen in landen met een beperktere regenval. regenseizoen (oktober tot december), zoals Soedan. Regio’s rond het Victoriameer (Oeganda) en het Tanganyikameer (Tanzania) vertoonden opwaartse trends in de meetwaarde van de neerslagconcentratie, zowel over de jaarlijkse als de seizoensperioden [37].

Lokaal zijn de geschatte neerslagtrends in Soedan lager dan de regionale twintigjarige trend van ongeveer ±3% per jaar⁻¹ [38]. Dit geeft het belang aan van lokale factoren in de variabiliteit van de regenval in Soedan. Dit ondersteunt de bevindingen van Kotikot et al. [39]wat aangeeft dat de klimaatvariabiliteit een gelokaliseerd karakter vertoont in SSA. Palmer et al. [36] heeft duidelijk gemaakt dat de belangrijkste oorzaken van de variabiliteit van de regenval in Oost-Afrika de El Niño-Zuidelijke Oscillatie en de Dipool in de Indische Oceaan zijn. De stijgende trend in de jaarlijkse regenval komt overeen met de verwachte toename van 5 tot 10% in de jaarlijkse regenval in de centrale regio van Soedan, Oost-Afrika en SSA tegen het einde van deze eeuw [1,31]. Om de neerslagpatronen in Soedan te begrijpen, is het daarom noodzakelijk om regionale, seizoens- en lokale factoren te onderzoeken.

De minimale en maximale oppervlakteluchttemperaturen vertoonden significante stijgingen van gemiddeld 0,036 ° C per jaar⁻¹ en 0,028 °C jr⁻¹respectievelijk; de stijging van de minimumtemperatuur was sneller dan die van de maximumtemperatuur. Bijgevolg wordt verwacht dat de gemiddelde temperatuur, de stralingsforcering en het risico op extreme weersomstandigheden zullen toenemen als gevolg van de stijging van de temperatuur van de oppervlaktelucht. Ongeveer 84% van de oppervlakte van Soedan heeft een significante stijgende trend van 0,05% per jaar gekend⁻¹ in de klimaatwaterbehoefte (PET), terwijl de resterende 16% (met name de regio Darfur) onbeduidende stijgende trends vertoonde. Soortgelijke stijgende trends in PET werden waargenomen op continentaal en regionaal niveau [40,41]. Het feitelijke watergebruik (AET) heeft echter een dalende trend laten zien met een snelheid van -0,2% jr.⁻¹ sinds 1960. Deze situatie kan worden toegeschreven aan de herhaalde droogte. Deze AET-reductie zou ook in verband kunnen worden gebracht met antropogene activiteiten (bijvoorbeeld irrigatie). Marshall et al. [31] rapporteerden een soortgelijke dalende trend in de jaarlijkse ET in een groot deel van de SSA (geschat op > −5 mm jr).⁻¹ in Soedan), bewerend dat elke vermindering van ET en latente warmteoverdracht in SSA zou kunnen leiden tot meer voelbare verwarming en hogere oppervlaktetemperaturen, waardoor mogelijk een positieve feedbacklus zou ontstaan ​​tussen verdamping en oppervlaktetemperatuur [31]. De waargenomen afname van AET zou mogelijk kunnen wijzen op een ernstige afname van de vegetatiebedekking; Gadallah et al. [42] schat een afname van de bosbedekking met 14% sinds 1988 in Soedan. Dit staat in contrast met studies die suggereren dat de vegetatiebedekking in SSA zich heeft hersteld na de ernstige droogtes van de jaren zeventig en tachtig. [9]. Het is belangrijk om in herinnering te brengen dat in SSA de totale waterberging en vegetatiebedekking, dat wil zeggen de genormaliseerde verschilvegetatie-index (NDVI), een positieve correlatie vertoonden, terwijl het tegenovergestelde geldt voor AET en de waterbalans. [43].

Het analyseren van de relaties tussen klimaatvariabelen zorgt voor een beter begrip van de ruimtelijke verschillen in klimaat. Tabel 1 presenteert de jaarlijkse bivariate correlaties tussen de gekozen variabelen en biedt inzicht in hun relaties. Uit de analyse blijkt dat er in 80% van de Soedan-regio een aanzienlijke toename is van de potentiële evapotranspiratie (PET), variërend van 0,03% tot 0,16% per jaar. Dit duidt op een consistente toename van PET voor het grootste deel van het gebied, wat de toenemende droogte in de regio en de mogelijke gevolgen voor de watervoorraden en de landbouw benadrukt. Ondertussen werd in de resterende 20% van de regio geen significante verandering in PET waargenomen. Dit suggereert dat bepaalde gebieden mogelijk minder worden beïnvloed door de factoren die de PET-stijgingen aansturen, mogelijk als gevolg van plaatselijke klimatologische of geografische omstandigheden.

Alle temperatuurnomenclaturen hebben een significante invloed op PET, met uitzondering van het dagelijkse bereik van de luchttemperatuur (DT), dat ook onbeduidende correlaties vertoont met de geteste klimaatvariabelen. Dienovereenkomstig zal DT een verwaarloosbare invloed hebben op het statistisch verklaren van de klimaatvariabiliteit. Trends in PET zijn in tegenspraak met de bevindingen van Ogou et al. [43]die een dalende trend in PET bij SSA rapporteerden in de periode 2002–2016. Ook geven de datasets in Tabel 1 aan dat AET significant gecorreleerd is met regenval en afvoer, waarbij regenval en PET respectievelijk lineaire en omgekeerde relaties met AET vertonen. In lijn hiermee lijken regenval en het beheer ervan de belangrijkste determinanten te zijn, vooral als rekening wordt gehouden met de directe impact van neerslag op zowel de afvoer als de PET. Marshall et al. [31] schreef de divergentie tussen AET-, neerslag- en PET-relaties in SSA toe aan temperatuur-vochtfeedbacks in gebieden met hogere AET-waarden, waar de vegetatiegroei sterk wordt beperkt door vocht. Op dezelfde manier hebben Kumar et al. [44] vond een stijgende trend in AET, terwijl PET een afname ervaart in de noordwestelijke Himalaya-regio, dat wil zeggen een negatief verband. Deze contrasterende trajecten van AET en PET benadrukken de cruciale rol die de biologische kenmerken van vegetatiebedekking spelen in hun reactie op water in SSA.

De op zakken gebaseerde toeschrijving stelt ook dat de tweede meest invloedrijke factor op AET de afvoer is, die significant gecorreleerd is met luchttemperatuur, PET en dampdruk. Bovendien worden de negatieve correlaties van AET met luchttemperatuur, PET en dampspanning benadrukt in Tabel 1. Bijgevolg zal de dalende trend in AET leiden tot hogere luchttemperaturen en een toename van de vraag naar klimaatwater (PET), waardoor uiteindelijk de beschikbare hoeveelheid water wordt beperkt. watervoorraden. Marshall et al. [31] rapporteerde ook analoge resultaten op regionaal niveau in SSA. Lu et al. [9] gaven aan dat de aanwezigheid van vegetatiebedekking in de regio Sahel-Soedan afhankelijk is van de beschikbaarheid van water, met verschillende gevoeligheden afhankelijk van de locatie (hoeveelheid neerslag), zoals bepaald door het willekeurige bosleeralgoritme in de periode 1984–2014. Het onderzoek stelde verder vast dat een toename van de droogte-intensiteit gecorreleerd was met een verhoogde gevoeligheid van de water-vegetatiedynamiek in de Sahelregio. [9]. Daarom zou kunnen worden beweerd dat het gebruik van technologieën voor het opvangen van regenwater een effectieve strategie is die AET zou kunnen verbeteren en bijgevolg de snelheid van de opwarming zou kunnen verminderen. De resultaten onderstrepen ook dat de projecten/initiatieven voor het opvangen van afvoerwater (waardoor meer regenwater beschikbaar komt voor planten) aanzienlijke hydrologische gevolgen zouden hebben op subregionaal niveau. Dit blijft waar, ongeacht de reikwijdte van dergelijke initiatieven, wat de waarde onderstreept van technologieën voor het opvangen van regenwater als haalbare methoden om AET te vergroten en vervolgens de oppervlakteluchttemperatuur te verlagen. Dit geldt ook voor de gegenereerde voordelen van groenstructuren onder stedelijke omstandigheden.

Ondanks de dalende trend in het feitelijke watergebruik (AET), die varieerde van −0,6% jr⁻¹ tot 0,1% jr⁻¹), bleef dit feitelijke gebruik in Soedan 28 mm jr⁻¹ gemiddeld hoger dan de jaarlijks ontvangen regenval. Dit tekort duidt op een negatieve waterbalans, aangezien het feitelijke watergebruik groter is dan het aanbod van water uit regenval. In de context van de gewasproductie wordt dit negatieve saldo doorgaans aangepakt door middel van irrigatiemethoden die afhankelijk zijn van de Nijl of grondwaterbronnen. Deze afhankelijkheid van irrigatie wordt echter bijzonder kritiek tijdens perioden van hydrologische droogte, omdat door regen gevoede landbouw en natuurlijke opstanden niet in hun optimale waterbehoefte kunnen voorzien en daaronder te lijden hebben. Als gevolg van dit aanhoudende watertekort zal er ter compensatie een grote afhankelijkheid zijn van grondwater. Mohammed et al. [45] meldde dat de opslagcapaciteit van de Nubische watervoerende laag (de grootste watervoerende laag in Soedan) met ongeveer 13 km afnam³ jr⁻¹ in de periode 2006-2008. Dit resultaat komt overeen met de bevindingen van Ogou et al. [43]die een substantiële daling van de totale wateropslag in SSA schatten op ruim 45%. Het is belangrijk op te merken dat SSA in de jaren zeventig, tachtig, negentig en 2000 te maken kreeg met ernstige droogtes. [1,46]. Hoewel het volledig benutten van de jaarlijkse afvoer (5,9 mm) in Soedan gunstig zou zijn, zou dit slechts ongeveer 22% van het tekort in AET compenseren. Deze bevinding gaat ervan uit dat de afvoerhoeveelheden in 72% van de regio stabiel zijn gebleven, terwijl de resterende 28% van het gebied een aanzienlijke jaarlijkse toename van ongeveer 2% heeft ervaren. Daarom is er een dringende noodzaak om de efficiëntie van het watergebruik aanzienlijk te verbeteren om de kloof van 78% in het daadwerkelijke watergebruik in Soedan aan te pakken.

Figuur 4 toont de geschatte waarden van de Thornthwaite-vochtindex (TMI)-waarden. Deze schattingen variëren van –7,0 tot −59,1, waardoor in feite drie verschillende klimaatzones worden afgebakend, zoals uiteengezet in het aanvullende materiaal. De TMI-waarden identificeren namelijk droge zones, die 40% van de regio omvatten; semi-aride zones, die 48% van het gebied beslaan; en droge, subvochtige zones, die de resterende 12% van het gebied beslaan. Ondanks dat 56% van de stations in verband wordt gebracht met toenemende trends in regenval, is de gemiddelde TMI met 0,37% op jaarbasis verschoven naar drogere omstandigheden⁻¹ gemiddeld. Dit komt overeen met de bevindingen van Sylla et al. [47]die op basis van de TMI een verschuiving in de klimaatzones in West-Afrika suggereerde. Dit impliceert dat de TMI bijzonder reageert op schommelingen in de luchttemperatuur in vergelijking met regenval, wat wijst op de lokale aard van de heersende klimaatomstandigheden in Soedan. Eltahir [48] deden twijfels rijzen over de autonomie van de regenvalpatronen in centraal Soedan, wat wijst op een zeer beperkte invloed. Daarom zouden grootschalige temperatuurgerelateerde interventies (herbebossing, herstel, enz.) een cruciale rol kunnen spelen bij het aanpakken van de klimaatverandering. Bovendien benadrukt Figuur 4 dat het jaar 2020 uitzonderlijk was (TMI = 0,1). Deze anomalie kan worden toegeschreven aan de uitgebreide en aanhoudende regenval in september 2020 in Soedan, die tot een catastrofale overstroming leidde. Deze overstroming trof 17 van de 18 Soedanese staten [49] en wordt beschouwd als een van de ernstigste overstromingen die in de regio zijn gedocumenteerd, met het grootste aantal slachtoffers tot gevolg [50,51]. Het belang van deze overstroming onderstreept de gevoeligheid van de TMI bij het detecteren van extreme hydrologische gebeurtenissen, zoals droogtes en overstromingen. Het vermogen van de TMI om dergelijke afwijkingen accuraat weer te geven, toont zijn bruikbaarheid aan als een kritische indicator voor het monitoren van en reageren op klimaatvariaties en extreme weersomstandigheden. Deze gevoeligheid is cruciaal voor systemen voor vroegtijdige waarschuwing en voor het ontwikkelen van effectieve aanpassings- en mitigatiestrategieën om het hoofd te bieden aan klimaatvariabiliteit en -verandering.