Institutionen för naturgeografi
Examensarbete grundnivå
Klimatförändringarnas
påverkan på majsproduktionen
En jämförelse mellan Östafrika och
Södra Afrika
Emma Vestberg
Förord
Denna uppsats utgör Emma Vestbergs examensarbete i Geografi på grundnivå vid
Institutionen för naturgeografi, Stockholms universitet. Examensarbetet omfattar 15
högskolepoäng (ca 10 veckors heltidsstudier).
Handledare har varit Anders Moberg, Institutionen för naturgeografi, Stockholms universitet.
Examinator för examensarbetet har varit Annika Dahlberg, Institutionen för naturgeografi,
Stockholms universitet.
Författaren är ensam ansvarig för uppsatsens innehåll.
Stockholm, den 23 maj 2016
Sammanfattning
I Afrika Söder om Sahara är majs idag den viktigaste basfödan för befolkningen. Området är idag också en mycket sårbar region gällande klimatets effekt på jordbruket och de kommande
klimatförändringarna förväntas att förvärra situationen. Det finns dock delregioner som kan dra fördel av dessa förändringar. Denna studie jämför vetenskapliga studier och statistik rörande delregionerna Östafrika och Södra Afrika i frågor om majsproduktion, odlingsarealen för majs, klimatologiska förutsättningar och kommande klimatförändringar för att finna orsakssamband mellan majsen och klimatet. Östafrika är en varmare och mer nederbördsrik region än vad Södra Afrika är. Enligt
inhämtad statistik har majsproduktionen ökat i båda regionerna mellan åren 1961-2013. I Östafrika har även den odlade arealen ökat under samma tidsperiod, i Södra Afrika har den däremot reducerats. Båda regionerna har upplevt en temperaturökning under 1900-talet, gällande förändringar i nederbörden går det inte att utläsa några generella förändringsmönster. Trots osäkerheten kring framtidens klimat verkar det sannolikt att temperaturerna i regionerna kommer att fortsätta öka, medan nederbörden förväntas öka i Östafrika och minska i Södra Afrika. Resultatet i denna studie pekar på att Östafrikas idag naturliga klimatologiska förutsättningar är mer fördelaktiga för majsproduktion, och att de förväntade klimatförändringarna möjligtvis påverkar situationen marginellt. Södra Afrika, med lägre temperaturer och nederbörd samt extremare El Niño-förhållanden, är en redan mer sårbar region där de pågående och kommande klimatförändringarna har en större negativ inverkan på
majsproduktionen.
Akronymer
AEZ Agro-ecological Zoning ENSOEl Niño Southern Oscillation
FAOFood and Agriculture Organization of the Untied Nations
IPCCIntergovernmental Panel of Climate Change
Innehållsförteckning
1. Inledning
12. Syfte och frågeställning
2
3. Metod
34. Bakgrundsfakta om regionernas klimat och jordbruk
5
4.1 Regionen Subsahariska Afrika
5 4.1.1 Regionen Östafrika 5
4.1.2 Regionen Södra Afrika 6
4.2 Jordbrukssystemi regionen 7
4.2.1 Majs 8
5. Litteratur- och statistiksammanställning
9
5.1 Statistik över majsproduktionen i regionerna
105.2 Observerade klimatförändringar i regionerna
11 5.2.1 Förändringar i temperaturen mellan 1900-2000
11
5.2.2 Förändringar i nederbörden 1900-2000
13 5.2.3 ENSO:s påverkan på klimatet
15
5.2.4 Extrema väderhändelser
17
5.3 Klimatscenarier fram till år 2100
185.3.1 Osäkerheten kring framtidens klimatförändringar i regionen
21
5.4 Klimatförändringarnas påverkan på jordbruket
23 5.4.1 Effekterna av klimatförändringarna på majs 255.4.1.1 Hur påverkar temperaturförändringar majsproduktionen 25
5.4.1.2 Förändringar i nederbörd och ENSO:s påverkanpå majs produktionen 26 5.4.2 Koldioxidberikning och dess effekt på majs 27
5.4.3 Anpassning till klimatförändringarna 28
6. Diskussion
287. Slutsats
321. Inledning
Majs är en av de spannmålsgrödor som det produceras mest av globalt varje år. Majs står, tillsammans med ris och vete, för minst 30% av kaloriintaget i 94 utvecklingsländer världen över och är därför en mycket viktig livsmedelsgröda för ungefär 4,5 miljarder människor (Smale och Jayne 2003). År 2025 förväntas grödan vara det dominerande livsmedlet i alla utvecklingsländer och vid år 2050 beräknas efterfrågan på majs ha fördubblats i de länderna (IITA 2015). Trots detta förväntas samtidigt en reducering av den globala produktionen ske fram till 2050. Resultatet av dessa två faktorer är sannolikt högre priser, fattigdom och undernäring för personer som är beroende av majs i sin diet. En av de dominerande bidragande faktorerna till den förväntade reduceringen i majsproduktionen bedöms vara de pågående och kommande klimatförändringarna (IITA 2015).
I regionen Afrika söder om Sahara, även benämnt som Subsahariska Afrika i den här studien, är majs den viktigaste basfödan för befolkningen, där ungefär 50% beräknas vara beroende av majs till sin kost (IITA 2015). Subsahariska Afrika är den mest sårbara regionen i världen gällande klimatets påverkan på jordbruket (Niang et al. 2014, s.1218). Regionen har upplevt upprepande exponeringar av extrema klimathändelser som torkor och översvämningar, vilket har varit mycket problematiskt då majoriteten av jordbruken är regnbevattnade (Padgham 2009). Fram till år 2100 kommer
medeltemperaturen i Afrika med stor sannolikhet att öka snabbare än det globala genomsnittet (Niang et al. 2014, s. 1206). En sådan klimatförändring bedöms innebära en stor utmaning för
jordbrukssektorn i regionen (Boko et al. 2007). En temperaturhöjning med endast 1°C vid år 2030 förväntas påverka majsproduktionen kraftigt i frågan om hur stora volymer som kommer att kunna skördas (Padgham 2009). Klimatförändringarna som pågår och som förväntas i tropiska och
subtropiska regioner i termer av högre temperaturer och ökad variabilitet i nederbörden kommer med stor sannolikhet ha en negativ effekt på jordbruket och dess avkastning (Padgham 2009).
tredjedelar av majsen som produceras i Afrika odlas i Östafrika och Södra Afrika, dessa två regioner förväntas att påverkas olika av de kommande klimatförändringarna (Verheye 2010). Exempelvis förväntas delregionen Södra Afrika uppleva en ännu mer utbredd torka än idag på grund av minskad nederbörd. I delregionen Östafrika kommer däremot den årliga nederbörden med stor sannolikhet att öka framöver (Niang et al. 2014). Dessa regionala skillnader i klimatet och klimatförändringarna har och kommer med stor sannolikhet att påverka jordbruket och majsproduktionen på olika sätt.
Denna studie ämnar därför att undersöka och belysa kunskapen som finns angående den regionala skillnaden mellan Östafrika och Södra Afrika i frågan om hur klimatet påverkar majsproduktionen.
2. Syfte och frågeställning
Majs är idag den vanligaste och en av de viktigaste grödorna i regionen, vilket innebär att en minskad produktion skulle ha stora konsekvenser för befolkningen. Subsahariska Afrika behandlas ofta i studier som en stor sammanhängande enhet, vilket kan vara mycket missvisande på grund av regionens diversifierade naturgeografiska och klimatologiska förhållanden. I denna studie jämförs därför två olika delområden inom regionen, Östafrika och Södra Afrika. Dessa två delområden har valts på grund av att de karaktäriseras av olika naturgivna förutsättningar, där Östafrika representerar en varmare och fuktigare region medan Södra Afrika en svalare samt torrare. De två regionerna förväntas även
påverkas olika av de kommande klimatförändringarna i termer av förändringar i temperatur samt nederbörd. Dessa regionala olikheter kan då sannolikt ha skiljaktig påverkan på majsproduktionen och den kommande utvecklingen. Syftet med denna uppsats är då att undersöka kunskapsläget om de pågående samt kommande klimatförändringarnas påverkan på produktionen av majs i Afrika söder om Sahara, genom en jämförelse av Östafrika och Södra Afrika.
Huvudfrågeställningen i uppsatsen är därför:
För att kunna besvara huvudfrågeställningen måste även en delfrågeställning besvaras som lyder:
Hur har klimatförändringarna i Afrika söder om Sahara, både i Östafrika och Södra Afrika, sett ut de senaste 100 åren och vilka förändringar förväntas ske framöver under olika klimatscenarier?
3. Metod
Metoden i detta arbete är huvudsakligen en litteraturstudie över klimatförändringarna samt
majsproduktionen i Östafrika och Södra Afrika. Relevanta vetenskapliga artiklar, rapporter och olika nätbaserade källor används som källmaterial. Den inhämtade informationen sammanställs och diskuteras för att kunna besvara frågeställningarna Informationskällorna är framförallt vetenskapliga studier som berör nuvarande och förväntade klimatförändringar inom regionerna Östafrika och Södra Afrika, samt studier angående klimatets effekt på majsproduktionen i regionerna.
En av de viktigaste källorna är granskningsrapporterna från FN:s klimatpanel (IPCC) gällande det aktuella vetenskapliga kunskapsläget om klimatförändringarna. Särskilt viktig i detta sammanhang är del två av den senaste rapporten från IPCC:s andra arbetsgrupp “Impacts, Adaptation, and
Vulnerability. Part B: Regional Aspects. Contribution of Working Group II to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change” (IPCC 2014). Den rapporten innehåller ett
kapitel om Afrika som behandlar den regionala aspekten där bland annat effekterna på jordbruket i Subsahariska Afrika berörs (Niang et al. 2014). FN:s Livsmedels- och jordbruksorganisation Food and
Agriculture Organization of the United Nations (FAO) bidrar också med väsentlig information
angående det afrikanska jordbruket och i synnerhet om grödan majs (FAO 2015).
För att komplettera informationen från de litterära källorna inhämtas även statistik som berör observerade förändringar i temperatur, nederbörd samt majsproduktionen under 1900-talet i de båda regionerna. Statistiken som använts för att illustrera förändringar i temperatur och nederbörd i
regionerna är båda en delmängd dataset utvecklat av Climatic Research Unit (CRU) vid University of East Anglia. Datasetet finns tillgängligt för nedladdning via KMNI Climate Explorer
Oldenborgh 2013). Datasetet som använts i studien är CRUTS3.23 som baseras på ett arkiv av insamlade månatliga medeltemperaturer samt nederbördsdata från över 4000 väderstationer världen över (Harris et al. ). För att få fram ett värde har Östafrikas och Södra Afrikas koordinater använts som då visar det samlade medelvärdet över temperaturen (mätt i °C) och nederbördsmängd (mätt i mm) inom de valda regionerna. I detta fall är det viktigt att påpeka att detta endast är ett medelvärde för hela regionerna, det vill säga att det rör sig om stora areor. Regionala variationer i temperatur och nederbörd förekommer som inte går att utläsa i de illustrerade graferna. Dessa variationer innebär sannolikt olika konsekvenser på lokal nivå, därför ska datan som redovisas endast ses som en indikator för regionerna. Ytterligare en aspekt att ta hänsyn till är eventuella mätfel som kan uppstå vid denna typ av datainsamling, exempelvis om olika mätverktyg använts vid stationerna.
Statistiken som använts gällande majsproduktionen i regionerna är inhämtade från FAOSTAT (http://faostat3.fao.org/home/E) som är FAO:s statistiska division. Datan som inhämtas rör
förändringen i den totala produktionen av majs i de båda regionerna samt den totala odlade arean av majs mellan åren 1961-2013. Avgränsningen av regionerna baseras på FN:s uppdelningen av de afrikanska delregionerna. Datan gällande produktion och odlad area är till största del baserad på information som de aktuella ländernas regeringar har delat med sig av via FAO:s enkätundersökningar (FAO 2015). Detta innebär att en rad felkällor kan uppstå under processen, från hur
produktionen/odlade arean mäts till hur tillförlitliga regeringens svar är samt hur enkäten är
formulerad. Vilket är viktigt att vara medveten om i denna typ av studie. Det är även av vikt att påpeka att regionerna ej har exakt samma avgränsning. FAO använder sig automatiskt av FN:s indelning och jag har försökt att avgränsa Östafrikas och Södra Afrikas koordinater så nära FN:s som möjligt gällande regionernas temperatur och nederbörd. Detta blir dock ej exakt, vilket påverkar resultatet.
4. Bakgrundsfakta om regionernas klimat och jordbruk
I detta kapitel kommer bakgrundsfakta rörande regionerna Östafrika och Södra Afrika att redovisas och deras naturgeografiska förhållanden. Kapitlet kommer även gå igenom regionernas
jordbrukssystem samt ytterligare information om majsgrödan, detta för att förstå hur situationen ser ut idag.
4.1 Regionen Subsahariska Afrika
Den Afrikanska kontinenten brukar delas upp i 5 olika geografiska regioner som och dessa är
Östafrika, Centralafrika, Nordafrika, Södra Afrika samt Västafrika. Beteckningen Subsahariska Afrika används vanligtvis för att ange hela Afrika förutom Nordafrika (UNSTATS 2013). I detta kapitel kommer Östafrikas och Södra Afrikas karaktäristiska naturgivna egenskaper redovisas för att förstå regionernas förutsättningar.
4.1.1 Regionen Östafrika
Östafrika, enligt FN:s definition, består av länderna Kenya, Tanzania, Uganda, Somalia, Etiopien, Djibouti, Eritrea, Moçambique, Madagaskar, Malawi, Zambia, Zimbabwe, Burundi, Rwanda,
Comoros, Mauritius, Seychellerna, Reunion och Mayotte. Regionen består till största delen av platåer och har innehar de högsta höjderna på den Afrikanska kontinenten. De mest utmärkande högländerna finns i Kenya och Etiopien, där stor områden sträcker sig upp till 3000 meter över havet (Low 2015).
klimatzonerna är dock varma semi-arida områden samt tempererade fuktiga zoner.
FAO (2000) beskriver att de norra delarna är starkt påverkade av Saharaöknen och är därför relativt torra områden med hög temperatur och låg nederbörd (mindre än 200 mm). Klimatet i Etiopien och i vissa delar av Kenya däremot påverkas mest av de omkringliggande bergsområdena, vilket betyder en större nederbörd samt lägre temperaturer. Gränsområdena mot Södra Afrika finner vi ett fuktigare klimat med relativt höga temperaturer, samt en kortare torrperiod (FAO 2000).
4.1.2 Regionen Södra Afrika
Södra Afrika består enligt FN (UNSTATS 2013) av länderna Swaziland, Botswana, Sydafrika, Namibia och Lesotho. Denna uppdelning har dock enligt Marks (2014) fått kritik och påstås vara för begränsande och tar inte tillräcklig hänsyn till geografiska och kulturella förhållanden i regionen. Flera forskare hävdar exempelvis att länder som tillhör Östafrika, som Moçambique och Zimbabwe, bör tillhöra Södra Afrika. Författarna Blij och Muller (2010) använder sig till exempel inte heller av FN:s uppdelning i deras regionalisering av Subsahariska Afrika. Denna studie utgår dock från FN:s uppdelning.
Södra Afrika består av flera platåer som sträcker sig över flera av länderna i regionen. Bland dessa platåer finns flera olika ekologiska zoner, från gräsmark i de södra delarna till Kalahariöknen i norr (Marks 2014). Klimatet i Södra Afrika kan grovt delas upp i två kategorier. Den ena är ett torrt klimat som återfinns i de sydvästra länderna som gränsar till Kalahariöknen, vilket övergår till ett fuktigare klimat längre österut. De fuktigare klimatet i de östra delarna karaktäriseras av milda vintrar och mer nederbörd. Södra Afrika råkar ofta ut för torkor och nederbördsmönsterna varierar stort (Organge-Senqu River Comission 2015). Enligt Köppens klimatsystem hämtat från Blij och Muller (2010) karaktäriseras stora dela av Södra Afrika av arida och semi-arida förhållanden med varma
4.2 Jordbrukssystem
En viktig aspekt i denna studie är även en förståelse för regionernas jordbrukssystem samt betydelsen av jordbruket för befolkningen. I Subsahariska Afrika är den totala populationen 626 miljoner människor, varav 384 miljoner (61%) klassificeras som lantbrukare. Av den totala landarean på 2 455 miljoner hektar används 173 miljoner hektar för årlig odling eller för permanenta grödor. Mellan åren 1998 och 2000 stod jordbruket för 29% av ländernas sammanslagna BNP. Jordbruken är oftast småskaliga och tar i genomsnitt upp mindre yta än 2 hektar (IAASTD 2009). I regionen som helhet dominerar de torra och halvtorra agroekologiska zonerna med 43% av landarealen, de humida zonerna står för 38% och den torra semi-humida zonen motsvarar 13%. I regionerna syd- och Östafrika bor ungefär hälften av befolkningen i de fuktiga semi-humida områdena (Dixon et al. 2001).
Majoriteten av befolkningen i Subsahariska Afrika är beroende av jordbruket för sin försörjning, denna majoritet utgörs till största del av ekonomiskt svaga människor. I IAASTD:s rapport (2009) är beskrivs den socioekonomiskt svaga gruppen av befolkningen vara den som är den direkt beroende och därmed mest utsatta gruppen för förändringar i jordbruket. Dixon et al. (2001) beskriver att den vanligaste typen av jordbrukssystem i Östafrika och Södra Afrika är Maize Mixed Farming System, det innebär huvudsakligen majsodling men vissa andra baljväxter förekommer. Maize Mixed Farming System används av majoriteten av lantbrukare i hela Subsahariska Afrika, i de två valda regionerna arbetar ungefär 60 miljoner lantbrukare med detta system, det vill säga cirka 15% av den regionala
befolkningen (Dixon et al. 2001). Enligt Garrety et al. (2012) är det också det jordbrukssystem som den allra fattigaste befolkningen arbetar med. Jordbrukssystemet domineras även av så kallat familjejordbruk, det vill säga att det är familjen i hushållet som själva sköter arbetet (Blein et al. 2013).
begränsningar för det Afrikanska jordbruket, framförallt för majs och baljväxter. Många jordbruk kämpar idag med att kunna upprätthålla markens naturliga fuktighet och bördighet. Blein (2013) och Garrety (2012) påpekar att nödvändiga politiska investeringar i de lokala jordbruken saknas, vilket skulle kunna förmildra den negativa utvecklingen.
4.2.1 Majs
Majs är en spannmålsgröda som odlas i många olika delar av världen och är den gröda som det årligen produceras mest av globalt. Majs kan odlas på en stor variation breddgrader, altituder, i flera sorters jordarter och kan skördas med hjälp av mycket enkel jordbruksteknik (Smale & Jayne 2003). Det finns omkring 50 arter av majs, där de vanligaste sorterna är de gula, vita och röda. Tillsammans med ris och vete står majsen för minst 30% av kaloriintaget för 4,5 miljarder människor i 94 utvecklingsländer världen över. Majs fördes in i Afrika under 1500-talet och har med tiden blivit en av Afrikas
dominerande livsmedelsgrödor (IITA 2015).
Majs är idag den huvudsakliga livsmedelsgrödan i Östafrika och jordbrukssystemen som används i regionen är mycket diversifierade (Garrety et al. 2012). Ungefär 50% av befolkningen i regionen är beroende av majs till sin kost. I Östafrika och Södra Afrika står majs för mellan 30-50% av utgifterna för hushåll med låg inkomst (IITA 2015). Det var mellan åren 1900-1965 som majsen blev den dominerande grödan i både Södra Afrika och Östafrika. Det finns närmare 9000 kommersiella majsproducenter som står för de största odlingarna, men det finns även tusentals småskaliga jordbruk som producerar grödan. Bland de största majsproducenterna i båda regionerna upptar majsen 75% eller mer av spannmålsarealen i exempelvis Kenya, Malawi, Zambia och Zimbabwe. Den
genomsnittliga konsumtionen av majs som livsmedel per capita är i exempelvis Kenya 94 kg/år och över 100 kg/år i Malawi och Zambia (Smale & Jayne 2003).
I och med den den ökande befolkningen i världen kommer efterfrågan på majs att också öka (Blein et al. 2013). Vid år 2025 beräknas majs vara den dominerande grödan i alla utvecklingsländer
sammanlagt och vid år 2050 förväntas efterfrågan att ha dubblats i dessa länder. Trots att
leda till högre priser, fattigdom, undernäring och hunger för dom vars diet är beroende av majs (IITA 2015).
Då majs är en väldigt viktig livsmedelsgröda för befolkningen i de två områdena är produktionen och tillgängligheten viktig för regionens livsmedelssäkerhet (engelska food security). FAO’s definition av livsmedelssäkerhet lyder grovt översatt: “Livsmedelssäkerhet råder när alla människor, alltid, har fysisk och ekonomisk tillgång till tillräcklig, säker och näringsrik mat för ett hälsosamt och aktivt liv” (FAO 2003).
Nellemann et al. (2009) förklarar att livsmedelssäkerhet handlar inte bara om produktionen och utbudet av mat, utan också om tillgängligheten, stabiliteten i utbudet, överkomliga priser och matens kvalitet. I och med dessa faktorer måste ett brett spektrum av socioekonomiska aspekter tas hänsyn till, detta gäller framförallt bönder och de fattiga i utvecklingsländer. Stora delar av världens bönder i småskaliga jordbruk, framförallt i Afrika, är mycket begränsade i frågor om tillgång till marknaden och att gödningsmedel och frön är mycket dyra. De förväntade klimatförändringarna fram till år 2050 tros också ha en negativ inverkan på produktionen. Detta innebär att spannmålsproduktionen troligen kommer minska i de områden där det behövs som mest. I och med den ökande befolkningen (Blein et al. 2013) i samband med större påfrestningar för det afrikanska jordbruket (Garrety 2012) är
sannolikheten stor att regionens livsmedelssäkerhet kommer att påverkas negativt.
5. Litteratur- och statistiksammanställning
detta påverkar Östafrika och Södra Afrika.
5.1 Statistik över majsproduktionen i regionerna
Nedan redovisas statistik över förändringen i majsproduktionen samt den odlade arealen majsproduktionen använder i Östafrika och Södra Afrika under perioden 1961-2013. Datan är
inhämtad från FAOSTAT, som är den statistiska divisionen av FAO. Då FAO är ett fackorgan inom FN används FN:s uppdelning av de Afrikanska regionerna, som nämns i kapitel 4.1, som avgränsning för den insamlade datan.
Figur1. Förändring i majsproduktionen mätt i ton samt förändring i majsodlingarnas areal mätt i hektar i
Östafrika mellan åren 1961-2013.
Figur2.Förändringen i majsproduktionen mätt i ton samt förändring i majsodlingarnas areal mätt i hektar i Södra Afrika mellan åren 1961-2013.
Figur 1 och 2 visar att en ökning av majsproduktionen, mätt i ton, har skett i de båda regionerna, där Östafrikas totala produktion har ökat stadigt medan Södra Afrikas produktion varierar kraftigt mellan åren inom intervallet. I Östafrika har även odlingsarealen för majsproduktionen ökat sedan
mätningarna började. I Södra Afrika däremot har majsodlingarnas areal reducerats relativt kraftigt sedan början på 1980-talet, detta trots den ökade produktionen. Anledningen till de olikartade utvecklingsmönstren i de två regionerna är oklar. De följande kapitlen berör aspekter som kan ha påverkat denna utveckling, samt aspekter gällande den framtida utvecklingen.
5.2 Observerade klimatförändringar i regionerna
5.2.1 Förändringar i temperaturen mellan 1900-2000
Boko et al. (2007) förklarar att mellan åren 1900-2000 har minimitemperaturerna ökat något snabbare än högsta- och medeltemperaturerna. Från år 1961 och framåt har även en ökning av långvariga värmeböljor observerats, framförallt i södra och västra Afrika. Samtidigt har antalet extremt kalla dagar, för regionen, minskat markant. Niang et al (2014) beskriver att Östafrika, framförallt de södra regionerna samt kring ekvatorn, har upplevt en signifikant temperaturökning sedan tidigt 1980-tal. Många områden i länderna Etiopien, Kenya, Sydsudan och Uganda har även upplevt en ökning av medeltemperaturen under alla säsonger. En liknande temperaturutvecklingen trycks även ha skett i Södra Afrika, där både minimi- och maxtemperaturerna har ökat, framförallt under 1900-talets senare hälft.
Nedan följer statistik över årsmedeltemperaturen i både Östafrika och Södra Afrika, för att illustrera hur temperaturutvecklingen har sett ut sedan år 1901. Datasetet som används här är en delmängd av CRUTS3.23 från Climate Reseach Unit. Datasetet visar månatliga variationer i klimatet, exempelvis temperatur och nederbörd, och har beräknats för högupplösta nätmönster över hela världen (Jones och Harris 2008, Harris et al. 2014). I denna studie har koordinaterna för respektive region angetts i programmet för att inhämta temperaturdatan, som då utgör det samlade medelvärdet för hela regionen ifråga. De koordinater som använts för att avgränsa regionen Östafrika är latitud 10° N till 20° S och longitud 30° E till 50° E, och de koordinater som avgränsat Södra Afrika är latitud 20° S till 40° S och longitud 10° E till 40° E. Tidsperioden som används för att illustrera temperaturutvecklingen i
Figur 3.Medeltemperaturen mätt i °C varje år över hela Östafrika och Södra Afrika mellan åren 1901-2014. Dataset CRU TS3.23.
I likhet med den redovisade litteraturen ovan visar statistiken i illustrationen på ett förändringsmönster med ökade årliga medeltemperaturer i de två valda regionerna sedan år 1901. Illustrationen visar även att Östafrika är en region med i genomsnitt högre årliga medeltemperaturer än Södra Afrika.
Medeltemperaturen har ökat som mest i de båda regionerna sedan 1980-talet, vilket stämmer överens med beskrivningen av Niang et al. (2014) samt Boko et al. (2007).
5.2.2 Förändringar i nederbörden 1900-2000
De flesta områden i Afrika saknar tillräcklig observationsdata över nederbörden för att man ska kunna dra generella slutsatser gällande trender i den årliga nederbörden sedan början på 1900-talet (Niang et al. 2014, s. 1209). Sedan år 1970 har dock en ökning av variabilitet i nederbörden skett, med ett ökat antal rapporter om flera och mer omfattande torkor samt fler observerade anomalier i
Padgham (2009) beskriver att Södra Afrika är en av de mest sårbara regionerna idag, och kommer antagligen att fortsätta vara det på grund av att den långvariga trenden av torka förväntas fortsätta.
Hulme et al. (2001) förklarar att regionen Östafrika har länge varit en relativt stabil region sett till dess nederbördsmönster, med perioder av långvarig fuktighet. De flesta omkringliggande regioner har under de senaste sedan 1970-talet upplevt ansenligt torrare förhållande (ungefär 25% mindre
nederbörd) än föregående årtionden. I Östafrika har trenden varit annorlunda; trots att det är en region som är relativt fuktig så har området haft perioder på senare år som varit mer nederbördsrika är normalt (Hulme et al. 2001). Under de senaste årtiondena har Östafrika upplevt ett intensifierat dipolärt nederbördsmönster, vilket innebär ökad nederbörd i den norra delen av regionen medan det minskar i söder (Boko et al. 2007). Analyser visar att denna utveckling av det dipolära
nederbördsmönstret beror på variabiliteter i Indiska Oceanen. Effekter av detta har varit att Östafrika fått uppleva vissa extremt blöta år. År 1997 var ett av dem, vilket orsakade en svämning av
vattennivån i Victoriasjön (Hulme et al. 2001). Den årliga nederbörden kommer med stor sannolikhet att fortsätta öka i regionen (Christensen et al. 2007).
Nedan redovisas statistik som inhämtats över nederbördsmängden i de båda regionerna under perioden 1901-2014. Datasetet som används är CRU TS3.23 och är inhämtat på samma sätt som för
temperaturdatan, samma koordinater för de två regionerna har använts här. Datan visar den totala mängden nederbörd per år i genomsnitt över respektive region.
Figur 4.Medelvärde av årsnederbörden mätt i millimeter varje år mellan 1901-2014 i över hela Östafrika och Södra Afrika. Dataset CRU TS3.23.
Figuren visar att Östafrika i genomsnitt har haft en avsevärt större nederbördsmängd årligen än Södra Afrika under hela 1900-talet. Det är dock svårt att urskilja några generella förändringsmönster i nederbörden i någon av regionerna inom tidsintervallet. Östafrika tycks ha upplevt fler nederbördsrika år sedan år 1960 än under 1900-talets tidigare hälft, vilket också diskuteras i litteraturen av Boko et al. (2007) som beskriver Östafrikas ökade antal av extremt blöta år. Datan är, som sagt, sammanslagna värden för hela Östafrika och Södra Afrika, vilket innebär att större variationer på en lokal nivå kan ha förekommit men utan att detta framträder i grafen.
5.2.3 ENSO:s påverkan på klimatet
strömmar norrut längs Sydamerikas kust för att sedan avvika västerut och värms upp in mot centrala Stilla Havet (Shuman 2015).
ENSO uppvisar variationer mellan två olika faser i temperaturförhållandena i regionen - El Niño som är den varma fasen och La Niña som är den kalla. Båda dessa faser har varierande effekter i olika regioner. Under en El Niño-fas minskar de ekvatoriella västvindarna, vilket leder till att
Humboldtströmmen försvagas. På grund av detta värms ytvattnet längs Chiles och Perus kust och bidrar till ovanligt varma förhållanden i regionen (Shuman 2015). Under 1900-talets senare hälft har ENSO-perioderna varit aktivare än tidigare och har blivit det dominerande orsaken för
klimatvariationer från år till år i tropiska och subtropiska regioner. ENSO:s ökade inflytande på de globala väderförhållandena tros kunna förstärkas i och med en allt starkare växthusvärld, vilket kan få stora följder för samhällen runt om i världen. I Afrika leder ofta El Niño-förhållanden till torka i södra Afrika och översvämning i Östafrika, medan La Niña-förhållanden leder till det motsatta (Padgham 2009).
Figur 5. Graf som visar El Niño- samt La Niña-år under 1900-talet. Källa: http://ggweather.com/enso/oni.htm
årtiondena blivit den mest dominerade källan till årligen återkommande klimatvariationer i Östafrika och Södra Afrika, men att nederbördsvariationer i de två regionerna förekommer oberoende av ENSO-aktiviteter. Detta kulle kunna förklara Södra Afrikas varierande majsproduktion. Nedan visas samma graf som figur 2 över Södra Afrikas majsproduktion, med El Niño-åren under 1900-talet utmarkerade.
Figur 6. Södra Afrikas majsproduktion mellan år 1961-2014, och El Niño-år.
Grafen ovan visar att flera av dalarna i regionens majsproduktion korrelerar med starka El Niño-år, dock gäller det inte alla gånger, framförallt efter 1990-talet. ENSO kan dock vara en relativt stor bidragande orsak till den fluktuerande produktionen, men inte den enda orsaken.
Eftersom ENSO-förhållandena har en stor inverkan på nederbörden och dess variationer i vissa av Afrikas regioner, är det därför av stor vikt att ta hänsyn till detta fenomen vid studier av den framtida utvecklingen av nederbördsmönster. Hulme et al. (2001) skriver att trots detta finns det fortfarande en tvetydighet gällande ENSO:s respons till den globala uppvärmningen. Det är idag svårt att beräkna exakt hur ENSO-förhållandena kommer att utvecklas i och med framtida klimatförändringar, och därför även hur det påverkar nederbörden i Afrika, även om det med stor sannolikhet kommer få en ansenlig inverkan.
5.2.4 Extrema väderhändelser
temperaturer och kraftig nederbörd som innebär stora påfrestningar i form av torkor och
översvämningar (Niang et al. 2014, s. 1211). Under 1900-talets senare hälft har antalet sådana extrema väderhändelser ökat på kontinenten, där vissa regioner drabbats värre än andra. En tredjedel av befolkningen i Afrika bor i områden som lätt drabbas av torka och dessa områdena är även mycket sårbara för torkans inverkan. Dessa regioner är framförallt Afrikas horn, södra Afrika och Sahel (Boko et al. 2007). Sedan år 1960 har dessa torkor intensifierats och expanderats. Enligt Kruger och Sekele (2012) har extrema varma temperaturer ökat i Södra Afrika, medan de extremt kalla temperaturerna har minskat under 1900-talets senare hälft. Boko et al. (2007) beskriver att under 1980-talet
beräknades de ekonomiska förlusterna, till följd av torkan, vara flera hundra miljoner amerikanska dollar. Översvämningar har också ökat de senaste årtionden, bland annat i arida regioner som Algeriet och Somalia. De ekonomiska och sociala följderna av översvämningar är mycket svåra och hämmar utvecklingen i många regioner
Forskningen kring extrema väderhändelser som är behandlar Afrika specifikt är mycket begränsad. Det har dock observerats både en ökning av intensiv nederbörd samt torka, med stora variationer på regionala skalor (Christensen et al. 2007). Att bedöma kommande förändringar i extrema
väderhändelser är en mycket svår utmaning. Detta beror delvis på händelsernas historiska oberäknelighet och därtill att de är så starkt sammankopplade med både stor- och småskaliga vädermönster, termodynamiska processer och variabiliteter i klimatet som även dessa är svåra att beräkna. Den ökade observerade frekvensen av extrema värmeböljor tros dock bero på den antropogena drivningen från ökade växthusgashalter under 1900-talet (Christensen et al. 2007).
5.3 Klimatscenarier fram till år 2100
Det som med största sannolikhet har påverkat klimatet och dess förändringar mest de senaste 100 åren, globalt sett, är den stora ökningen av växthusgaser i atmosfären. Sedan år 1750 har halten av
pre-industriell tid (1750) har den atmosfäriska halten ökat från 280 ppm (parts per million) till 379 ppm år 2005 (Christensen et al. 2007). Med stor sannolikhet kommer vi människor fortsätta att släppa ut växthusgaser i framtiden, dock är omfattningen och takten av utsläppen oklara. Därför använder klimatforskningen ett antal alternativa scenarier som kan beskriva olika tänkbara framtidsutvecklingar av utsläppen och därmed också hur klimatet kan förändras.
I detta avsnitt redovisas hur klimatförändringarna kan komma att se ut fram till år 2100 enligt de klimatscenarier som används i den femte utvärderingsrapporten från FN:s klimatpanel (IPCC 2013). De klimatscenarier som används baseras på så kallade Representative Concentration Pathways (RCPs) och det finns fyra stycken: RCP8.5, RCP6, RCP4.5 and RCP2.6. Namnet Representative
Concentration Pathways syftar till olika tänkbara “vägar” som visar hur koncentrationen av
växthusgaser kan förändras fram till år 2100. Siffrorna i namnen syftar till hur stor
strålningsdrivningen på klimatsystemet är, mätt i W/m2, år 2100 jämfört med år 1750 i respektive RCP. Strålningsdrivning innebär förändringen av nettostrålningen högt upp i atmosfären (IPCC 2013, s. 1460) Den antropogena strålningsdrivningen hittills sedan år 1750 är ca. 2.3 W/m2 (IPCC 2013, s. 13). Vid en positiv strålningsdrivning ackumulerar klimatsystemet värme vilket resulterar i högre globala temperaturer. Ju större utsläppen av växthusgaser är, desto större blir också
strålningsdrivningen på klimatsystemet. (Lee 2015).
Varje RCP-scenario utgår från en uppsättning initialvärden samt de beräknade utsläppen fram till år 2100. Dessa scenarier är baserade på antaganden om energikällor, befolkningsökning, ekonomin, teknologisk utveckling och andra socioekonomiska faktorer (Wayne 2013). De fyra RCP’s används sedan i simuleringar med flera olika komplexa globala klimatmodeller för att få information om klimatets potentiella framtida utveckling (IPCC 2013, s. 746). Hur ser då klimatförändringen de kommande 100 åren ut enligt dessa RCP’s?
Klimatmodellsimuleringar med alla fyra RCP visar att den globala medeltemperaturen vid jordytan troligen kommer öka med 0,3 till 0,7°C mellan perioden 1986-2005 och 2016-2035. De flesta
öka de kommande årtiondena (IPCC 2013, s. 955). De globala medeltemperaturerna kommer med största sannolikhet att fortsätta öka under hela 2000-talet om utsläppet av växthusgaser fortsätter i samma takt som idag. Om utsläppen utvecklas som i scenarierna RCP4.5, RCP6.0 och RCP8.5 kommer den globala medeltemperaturen under perioden 2081-2100 sannolikhet vara minst 1.5°C över medeltemperaturen för perioden 1850-1900. Scenarierna RCP6.0 och RCP8.5 visar på en ökning med sannolikt minst 2°C i samma jämförelse. En ökning på över 4°C är inte sannolikt med de tre lägsta scenarierna, men med RCP8.5 är det ungefär lika sannolikt att uppvärmningen blir större, som mindre, än 4°C. Det är också viktigt att påpeka att förändringarna i temperatur inte är likartad på regional nivå. Den ökade temperaturen kommer både märkas på daglig basis men också över säsongerna (IPCC 2013, s. 1031).
Förändringar i nederbörden i en varmare värld kommer troligen variera mycket mer rumsligt än idag. Vissa regioner kommer få en minskad nederbörd, andra kommer få uppleva mer medan vissa inte kommer märka av någon större förändring. Med stor säkerhet kommer kontrasten i nederbördsmängd mellan fuktiga och torra regioner att öka globalt i och med temperaturökningen. RCP8.5 visar att det generella mönstret indikerar att regioner på hög latitud kommer uppleva en ökad nederbörd, men att många medelhöga, subtropiska och halvtorra områden kommer få en minskad nederbörd. RCP8.5 visar också att vid slutet av århundradet är en ökad risk för torkor mycket sannolik, framförallt i torra områden som även beräknas drabbas av en minskad markfuktighet. Detta problem är mest
framträdande kring medelhavet och i Södra Afrika (IPCC 2013, s. 1032).
Vid en simulering med RCP’s med hög strålningsdrivning beräknas den Afrikanska kontinenten uppleva en temperaturökning med mellan 3°C och 6°C vid slutet av 2000-talet. Det är även sannolikt att marktemperaturen kommer öka snabbare än det globala genomsnittet, framförallt i arida områden (IPCC 2014, s. 1202). Den snabba utvecklingen förväntas i Södra Afrika, där marktemperaturen förväntas öka hastigare än det globala genomsnittet under alla säsonger. I Östafrika, framförallt den norra regionen, förväntas även en temperaturökning under alla säsonger. Södra Afrika förväntas vara mellan 3°C och 6°C varmare år 2100, medan Östafrika förväntas vara mellan 2°C och 5°C varmare vid samma år (IPCC 2014, s. 1209).
temperaturen, dels på grund av den mer betydande rumsliga variationen. Klimatsimuleringar vid användandet av RCP8.5 visar att nederbörden i Södra Afrika med stor sannolikhet kommer att minska markant fram till år 2100. Samma simulering visar också på en sannolik ökning av nederbörd i Östafrika under samma tidsintervall. Regionen Östafrika förmodas vara en fuktigare region med mindre allvarliga torka-perioder vid år 2100 (IPCC 2014, s. 1210.)
5.3.1 Osäkerheten kring framtidens klimatförändringar i regionen
Det finns osäkerheter i hur framtidens klimat kommer att utvecklas vilket är av vikt att redovisa i denna typ av studie. I kapitlet ovan redovisas utvecklingen av temperaturen och nederbörden som sannolikt kommer att ske i regionerna enligt IPCC’s senaste rapport (2014), under antaganden om att våra utsläpp av växthusgaser följer något av de scenarier som används. Det innebär emellertid inte att det är någon slags bekräftad utveckling. Förutom att vi inte på förhand kan veta vilket av
utsläppscenarierna som kommer att stämma bäst överens med den verkliga utvecklingen, så finns också en stor osäkerhet i hur klimatet kommer att förändras för varje enskilt utsläppscenario.
I bilaga 1, 2, 3 och 4 i denna studie finns fyra sidor från kapitlet Annex I: Atlas of Global and Regional
Climate Projections från IPCC’s senaste rapport (2013). Bilaga 1 och 2 visar beräknade temperatur-
och nederbördsförändringar i Södra Afrika och bilaga 3 och 4 visar det motsvarande i Östafrika utifrån scenariot RCP8.5. Detta är för att exemplifiera osäkerheten som finns vid klimatmodellsimuleringar. Ett flertal klimatmodeller har använts vid simuleringarna och referensperioden för framtida anomalier är den temperaturen och nederbörd som rådde under perioden 1986-2005 (IPCC 2013, s. 1313). Kartorna i bilagorna illustrerar tre utvalda percentiler (25%, 50% och 75%) i fördelningen av alla simuleringarna gällande framtidens temperatur och nederbörd i regionerna. Kartorna visar även resultat för tre olika tidsperioder 2016-2035, 2046-2065 och 2081-2100.
informationen från percentilkartorna är att det, för det valda scenariot (RCP8.5), är 50% chans för att nederbörds- och temperaturutvecklingen kan komma att se ut som vid ligga någonstans mellan den 25e och 75e percentilen.
Vid beräkningar av framtidens klimat råder således inte bara osäkerheter kring hur stor
strålningsdrivningen kommer att vara fram till år 2100, utan också vad olika klimatmodellsimuleringar visar vid ett givet RCP-scenario. Framtidens klimat kommer ha stor inverkan på majsproduktionen, därför är det viktigt att studera den potentiella utvecklingen gällande temperaturer och nederbörd samt osäkerheten kring dem.
I bilaga 1 kan vi se den beräknade temperaturförändringen i Södra Afrika. Kartorna visar att det kommer bli varmare i regionen under alla tidsperioder som angivits och vid alla utvalda percentiler. Det går även att utläsa att temperaturen sannolikt kommer att öka alltmer under 2000-talets förlopp. Perioden 2081-2100 visar att temperaturen kan öka mellan 4-7°C i regionens inland jämfört med perioden 1986-2005.Detta tyder på att en temperaturökning i Södra Afrika är mycket sannolik, då ingen percentil visar på en minskande temperatur. Dock går det inte att avgöra exakt vilken av kartorna som visar det verkliga framtida scenariot (vilket gäller alla exempel i detta kapitel). Den beräknade förändringen i nederbörd i bilaga 2 visar att nederbördsmängden sannolikt kommer att minska i regionen fram till år 2100. Den 75e percentilen vid alla tidsperioder visar dock på en mindre ökning regionalt, dock är det inte lika sannolikt då fler simuleringar visar på en torrare framtid.
Temperaturförändringen i Östafrika i bilaga 3 visar, i likhet med Södra Afrika, på att temperaturen kommer att stiga fram till år 2100. Även här visar simuleringarna på en successiv ökning under hela perioden 2016-2100. Det är därför sannolikt att Östafrika kommer bli varmare i framtiden.
5.4 Klimatförändringarnas påverkan på jordbruket
I detta avsnitt behandlas klimatförändringarnas effekt på jordbruket, och då specifikt på majs. Kapitlet börjar med en generell beskrivning över olika klimatiska aspekters påverkan på jordbruket i regionen, detta på grund av att många rapporter slår samman alla grödor under kategorin “jordbruk”. Detta innebär att majs och dess produktion berörs inom den kategorin och är därför av vikt att redovisa.
IPCC (2014, s. 491) beskriver olika typer av drivare när det gäller påverkan på framtidens jordbruk. Dessa kan delas upp i två huvudkategorier som är klimatiska och icke-klimatiska. Med icke-klimatiska drivare menas faktorer som ekonomi, politik och demografiska förändringar. Smale och Jayne (2006) har gjort en jämförande studie över Östafrikas och Södra Afrikas majsproduktion och säger att den faktor som påverkat produktionen och skörden mest är förändringar i klimatet. Fokuset här är alltså den klimatiska aspekten, även om det är viktigt att ha de andra faktorerna i åtanke då dessa också har en stor inverkan.
Afrikas jordbruk är bland de mest sårbara i världen på grund av beroendet av nederbörd för bevattning, utsattheten för torkor och översvämningar samt en utbredd fattigdom som försvårar möjligheten till adaptiva åtgärder (Niang et al. 2014). Den generella utvecklingen för det Subsahariska Afrikanska jordbruket sedan 1900-talets senare hälft visar på en fortsatt reducering av land med den högsta lämpligheten för odling av grödor fram till år 2080. Vid samma år förväntas även
markfuktigheten i odlingsmarkerna att minska i många områden. Idag är cirka 1,5 miljarder hektar mark i regionen olämplig för odling (Boko et al. 2007).
Fischer et al. (2005) använder modelleringsramverket AEZ (Agro-ecological Zoning) som syntetiserar viktiga egenskaper hos grödor samt klimatiska aspekter, Vid simulering med AEZ beräknas arealen med olämplig odlingsmark att öka med 30-60 miljoner hektar på grund av de kommande
klimatförändringarna. Inom vissa regioner kan de förväntade klimatförändringarna dock förbättra odlingsförhållandena i områden där marken idag är under svåra miljömässiga förhållanden Dock beräknas endast 8 miljoner hektar att förbättras. (Fischer et al. 2005).
att jordbruket i södra Afrika kommer att drabbas hårt av de förväntade klimatförändringarna.
Exempelvis förväntas regionen minska sitt BNP med 1,3% på grund av förluster inom jordbruket fram till år 2080. En undersökning om effekterna på jordbruket i södra Afrika indikerar att nettointäkten av grödor i regionen sannolikt kommer att minska med 90% vid år 2100, vilket kommer drabba
småskaliga jordbruk allra hårdast (Boko et al. 2007). Att dra generella slutsatser över stora regioner är dock problematiskt, då förhållande mellan väder och skörd är specifikt för regionerna. Med det menas vilken typ av jordmån som dominerar, hur grödorna sköts och hur/när grödorna exponeras för de olika väderförhållandena (Niang et al. 2014, s. 1218). Därtill gäller att de icke-klimatiska drivarna som nämndes förut, exempelvis politisk styrning, skiljer sig regionalt och inverkar i detta sammanhang.
Andra effekter av de förväntade klimatförändringarna, framförallt den väntade temperaturökningen, i hela Subsahariska Afrika förväntas bli en ökad risk för erosion, bristande skörd inom regnbevattnade jordbruk (upp till 50% vid år 2020) och minskningar i grödornas tillväxtsperiod. Simulering med AEZ under fyra SRES-scenarier (SRES står för Special Report on Emissions Scenarios som blev ersatt av RCPs av IPCC år 2014) visar att vid år 2080 förväntas en betydande reducering av lämplig
regnbevattnad mark i hela Subsahariska Afrika ha skett, och som en följd av detta en avsevärd
minskning av produktionspotential för spannmål. På grund av detta beräknas även arida och semiarida markområden i regionen öka med 5-8%, vilket motsvarar upp till 90 miljoner hektar (Boko et al. 2007). Den ökade frekvensen av antalet dagar och nätter med ovanligt höga temperaturer har haft negativ inverkan på många grödor. Dessa extrema dygn påverkar både kvalitén och produktionen av grödorna. Det är dock svårt att förutse hur dessa extrema händelser påverkar jordbrukssystemen framöver på grund av deras oberäkneliga natur (Niang et al. 2014, s. 1218).
Om utvecklingen fortsätter som idag kommer regionen Södra Afrika vara den mest sårbara gällande negativ påverkan på grödor vid år 2050 (Niang et al. 2014, s. 1218). Under 1900-talets senare hälft beräknas Södra Afrika att ha förlorat 41% av sin åkermark på grund av markförstöring, vilket ledde till en minskning i produktionen med 29%. Dessa negativa förändringar påverkar miljontals människor i regionen (Nelleman et al. 2009)
förlängas. Detta på grund av att regionen sannolikt kommer få mer nederbörd än tidigare samt ökade temperaturer. Dessa klimatscenarion förutser också fördelar för jordbruk som idag använder
bevattning, speciellt jordbruk i torra landområden i Östafrika (Boko et al. 2007). I vissa fall kan dock effekter som vattenbrist och ökande omfattning av skadedjur i dessa områden minska de ovannämnda fördelarna (Padgham 2009). Det finns emellertid regioner i Östafrika som inte har visat på en positiv utveckling. Mellan åren 1981-2003 i Kenya minskade produktionen med 40% på grund av
markförstöring som ett resultat av de ökade temperaturerna Detta har varit mycket problematiskt i samband med en fördubbling av befolkningen under samma period (Nelleman et al. 2009). Det visar på att regionerna Östafrika och Södra Afrika kommer generellt skilja sig stort i frågan om hur klimatförändringarna påverkar jordbruket, även om skillnader inom regionerna också förekommer.
Den regionala aspekten påpekas ofta i studierna inom detta ämne, trots detta finns inte mycket regional forskning. Både Jones och Thornton (2003), Smale och Jayne (2006) samt Padgham (2009) anger att det idag finns betydande kunskapsluckor om hur jordbrukssystem och grödor påverkas av förändringar i klimatet. Padgham (2009) skriver att studierna ofta är gjorda på en nationell nivå, vilket har ökat vår förståelse för de potentiella förändringarna, men det är en alldeles för lågupplöst skala för att kunna förstå inverkan på jordbruket.
5.4.1 Effekterna av klimatförändringarna på majs
Hur påverkas majs specifikt av klimatförändringarna i termer av förändringar i temperatur och nederbörd? I detta kapitel redovisas den idag befintliga forskningen om hur klimatförändringarna påverkar majsproduktionen i de två valda regionerna.
5.4.1.1 Hur påverkar temperaturförändringar majsproduktionen?
Padgham (2009) beskriver att effekterna av stigande temperaturer på grödor varierar beroende på grödans egenskaper, under vilka förhållanden den odlas och tidpunkten för påfrestningen på grund av värmen i relation till grödans utveckling. Den maximala dagstemperaturen skyndar på grödans mognad vilket resulterar i att grödan inte sväller upp som den ska. Högre temperaturer under natten minskar även grödornas andningsförmåga. Ytterligare en aspekt som har stor negativ effekt på skörden är episodiska värmeböljor, speciellt om värmeböljan sammanfaller med ett känsligt fenologiskt stadium. Ett känsligt stadium kan vara under växtens reproduktiva tillväxt, då en värmebölja skulle kunna orsaka sterilitet.
Lobell et al. (2011) beskriver att en torka har en negativ inverkan på alla tillväxtsstadier för majsen samt dess totala produktion. En temperaturökning på 2°C skulle resultera i en större förlust av majsskörd i Subsahariska Afrika än en minskning av nederbörden på 20%. En analys över historisk väderdata och majsskörd i Afrika har visat att med varje dag som temperaturen steg över 30°C minskade skörden med 1%. Under torkor minskade skörden med 1,7%. Detta innebär att cirka 65% av de nuvarande majsodlingsområdena skulle uppleva skördeförluster vid endast 1°C ökning, trots optimala nederbördsförhållanden (Lobell et al. 2011). Tyvärr finns det idag väldigt lite forskning om hur exakt höga temperaturer och andra abiotiska faktorer påverkar majs (Jones och Thornton 2003).
5.4.1.2 Förändringar i nederbörd och ENSO:s påverkan på majsproduktionen
Det går att finna ett generellt förhållande mellan den årliga nederbörden och majsskörden i de båda regionerna. Jones och Thornton (2003) beskriver att Östafrika verkar ha dragit fördel av
förändringarna i nederbörden i denna fråga, till skillnad från Södra Afrika som blir allt torrare. Östafrikas vädermönster och jordkartor, sett historiskt, har varit mycket gynnsamma för majsodling. I Södra Afrika däremot har majsskörden varit den mest oberäkneliga i världen (Smale och Jane 2006).
majsproduktionen i regionen. Tadross et al. (2005) visar i sin studie att en ökad variabilitet i
nederbörden, både årligen och säsongsbetonat, har en negativ inverkan på majsodlingar i Östafrika och Södra Afrika. Detta är på grund av att marken inte hinner anpassa sig i kombination med svårigheten för jordbrukarna att bedöma och planera sin odling. En studie gjord i Östafrika av Barron et al. (2003) visar även på att variabilitet i nederbördsmängd och förekomst i kombination med hög evaporation har en negativ inverkan majsgrödans tillväxt, framförallt i semi-arida regioner.
Förändringar i ENSO-förhållandena har även en stor inverkan på majsen. Majsproduktionen kommer att minska drastiskt i regionen på grund av sannolikheten att ENSO-förhållandena kommer att förstärkas (Boko et al. 2007). Detta beskriver även Padgham (2009) som menar att jordbruket har blivit mer instabilt de senaste årtiondena, framförallt på grund av ENSO:s påverkan på majsen. Södra Afrika är den mest utsatta regionen för stora variationer gällande ENSO, risken för torka ökar med 120% vid varma El Niño-faser.
En studie gjord av Stige et al. (2006) visar ett starkt sammanband mellan årliga variationer i ENSO-förhållanden och majsproduktion. Även denna studie påpeka att det är Södra Afrika som drabbas värst av dessa förhållanden. Regionen Södra Afrika kan majsproduktionen minska med så mycket som 20-50% under extrema El Niño-år (Stige et al. 2006).
5.4.2 Koldioxidberikning och dess effekt på majs
Forskning inom biologi och växtfysiologi har visat att en högre koldioxidhalt i luften är en fördel för plantors tillväxt. Anda och Kocsis (2007) har undersökt hur koldioxidberikning i atmosfären påverkar majs. De förklarar att en ökad halt av CO2 påverkar växtens fotosyntes, effektiviteten i dess
vattenanvändning och den totala avkastningen på ett positivt sätt. Dock skiljer sig effekten mellan olika arter.
En studie av Manderscheid et al. (2014) visar att en högre atmosfärisk CO2-halt förmildrar en
långvarig torkas effekt på majsgrödorna. Studien som de genomförde gick ut på att analysera majsens tillväxt under torra och fuktiga förhållanden under upphöjd atmosfäriska CO2-koncentration.
ökade majsskörden 41%, jämfört med ett icke-berikat tillstånd. Det positiva resultatet beror på majsens ökade effektivitet av vattenanvändning. Anda och Kocsis (2007) påpekar att även om den atmosfäriska CO2-halten fortsätter att öka kan de andra medföljande effekterna som uppvärmning och nederbördsvariationer kompensera för fördelarna som CO2 bidrar med. De två nämnda studierna i kapitlet efterlyser mer kunskap och fler studier som behandlar en mer regional nivå.
5.4.3 Anpassning till klimatförändringarna
De flesta studier som berör klimatet och dess effekt på jordbruket tar sällan in anpassningsåtgärder i beräkningen. Detta beror nog till stor del på att det är oerhört svårt att förutse vilka åtgärder som kommer vidtas framöver, trots att ett flertal förslag och rekommendationer har angivits. Ifall de föreslagna åtgärderna vidtas har detta en stor effekt på jordbrukets utveckling, därför är det viktigt att nämna.
Niang (2014) förklarar att Afrika idag har ett brådskande behov av anpassning på grund av regionens känslighet för klimatförändringar i kombination med kontinentens låga nivå av anpassningsförmåga. Denna låga nivå beror på faktorer som ekonomi, demografi, utbildning, hälsa, infrastruktur,
naturresurser och politisk styrning. Dessa faktorer varierar även stort mellan länderna. På grund av kontinentens ekonomiska beroende av naturresurser ligger det största fokuset på anpassningsåtgärder inom jordbruket. Många av de afrikanska länderna har uttryckt ett behov av större kunskap om exempelvis ökenspridning, vattenhantering, hållbart jordbruk samt användning av lämplig teknik. Nya innovationer som berör hanteringen av kortare växtsäsonger, extrema temperaturer, torkor och
översvämningar är också en mycket viktig åtgärd.
6. Diskussion
Afrika har det motsatta skett trots den ökade produktionen. Frågan är vad som påverkat denna olikartade utveckling?
Årsmedeltemperaturen i både Östafrika och Södra Afrika har ökat under 1900-talet, framförallt sedan år 1950, detta bekräftar den redovisade litteraturen samt figur 3 som illustrerar den inhämtade temperaturdatan. Gällande förändringarna i nederbördsmönsterna i regionerna är det däremot svårare att finna ett entydig resultat. Enligt litteraturen (Niang et al. 2014, Christensen et al 2007 och Padgham 2009) har Södra Afrika upplevt en ökad variabilitet i nederbörden samt ett ökat antal långvariga torkor. Östafrika däremot beskrivs av Hulme et al. (2001) som en fuktig region som upplevt ännu fuktigare år under 1900-talets senare hälft. Figur 4 visar att Östafrika har upplevt fler nederbördsrika år sedan 1960-talet i likhet med vad Hulme et al (2001) beskrev. Dock är det svårt att utläsa några större generella trender gällande både Östafrika och Södra Afrika mellan 1900-2014 i figur 4.
Detta gör analysen och sökandet efter en slutsats problematisk, då statistiken och litteraturen gällande nederbörden inte visar på helt eniga resultat. Dock kan vi se att Södra Afrika är en betydligt torrare region naturligt och har i genomsnitt lägre årsmedeltemperaturer än Östafrika. Detta skulle kunna innebära att, som Smale och Jane (2006) beskriver, att Östafrikas naturliga grundförutsättningar under 1900-talet är mer optimala för majsodling i termer av vädermönster och jordkartor. Jones och
Thornton studie visar även på att den klimatiska utveckling som skett under perioden (gällande mer nederbörd och högre temperaturer) verkar ha fungerat fördelaktigt för den odlingsbara marken i Östafrika. Det skulle kunna vara en bidragande orsak till den ökade odlingsarealen vi ser i figur 1. I Södra Afrika däremot kan den klimatiska utvecklingen under 1900-talet, med högre temperaturer i kombination med regionens redan låga nederbördsmängd, verkat försämra förutsättningarna för odlingsbar mark.
Ytterligare en aspekt som verkar påverka majsproduktionen allt mer i regionerna är ENSO. Padgham (2009) beskriver att ENSO idag är den största dominerande källan till klimatvariationer i båda
än tidigare, vilket sannolikt beror på den ökade växthusgashalten i atmosfären (Padgham 2009). Kan den kraftigt varierande kurvan vi ser i figur 2, gällande Södra Afrikas totala majsproduktion, ha med ENSO att göra? I Figur 6 kan vi se att vissa år med dålig majsproduktion korrelerar med starka El Niño-år, men inte alla. På grund av detta är antagligen inte ENSO den enskilt största drivande faktorn, men den verkar ha relativt stor inverkan på majsproduktionen.
Det är dock förenklat och problematiskt att endast analysera den potentiella effekten av temperatur- och nederbördsförändringar på majsproduktionen gällande figur 1 och 2. I IPCC’s senaste rapport (2013, s. 491) beskriver de ett flertal olika drivare som påverkar förändringar inom jordbruket, både klimatiska och icke-klimatiska. Det är svårt att avgöra hur stor del klimatet utgör av dessa drivare i de observerade förändringarna i jordbruksutvecklingen. Exempelvis påpekar Garrety (2012) att
nödvändiga investeringar saknas från politiskt håll för många lokala jordbruk, vilket skulle öka jordbrukens anpassningsförmåga. Andra faktorer som demografiska förändringar (Blein et al. 2013) och adaptiva åtgärder innehar också en väsentlig roll i denna frågeställning. Som exempelvis i figur 2 där vi ser en ökning i produktionen trots att odlingsarealen har minskat, detta skulle kunna vara ett resultat av effektivisering eller andra anpassningsåtgärder. Därför krävs det övergripande studier som berör alla dessa faktorer och samspelet mellan dem, för att kunna skapa en fullständig bild över området och förändringsprocesserna.
På grund av avsaknaden av de ovannämnda icke-klimatiska faktorerna i analyserna är det också svårt att förutse den framtida utvecklingen gällande majsproduktionen. Detta gäller även osäkerheten kring framtidens klimat, vilket försvårar en framtida prognos. I kapitlet 5.2.1 belyses problematiken som råder vid klimatsimuleringar och dess resultat. Kapitlet redogör endast för ett RCP (RCP8.5), detta innebär att det finns osäkerheter likt dessa inom de andra RCP’s som inte redovisas i kapitlet. Det vi kan se, enligt RCP8.5, är att både Södra Afrika och Östafrika sannolikt kommer att bli varmare fram till år 2100 (IPCC 2014). Gällande förändringar i nederbörden i regionerna kommer Södra Afrika uppleva mindre nederbörd, medan Östafrika sannolikt kommer bli mer nederbördsrikt fram till år 2100. Denna utveckling beskrivs också i IPCC’s rapport (2013) som skriver att den afrikanska
förändringen kommer att vara fram till år 2100 är det även mycket svårt att veta hur majsodlingen kommer att påverkas.
De flesta befintliga studier som berör framtida effekter av klimatet på majsproduktionen i
Subsahariska Afrika behandlar främst den ökande temperaturens inverkan. Det verkar vara den mest influerande faktorn, medan nederbörden är sekundärt. Att nederbörden är sekundär i studierna kan möjligtvis bero på tvetydigheten och osäkerheten gällande dess utvecklingsmönster. Exempelvis beskriver Lobell et al. (2011) att majsodlingen i de två regionerna kommer att uppleva skördeförluster vid en temperaturökning med endast 1°C, oavsett fördelaktiga förändringar i nederbördsförhållandena. Det resultatet innebär att en ökad temperatur har en större betydelse än en potentiellt ökad nederbörd. Andra studier visar dock inte på detta resultat, enligt Jones och Thornton (2003) kan majsodlingen på lokala nivåer kring det Etiopiska höglanden i Östafrika öka med så mycket som 100% i och med den förväntade nederbördsökningen.
Niang et al. (2014) påpekar Afrika söder om Saharas brådskande behov av anpassningsåtgärder inom jordbruket på grund av regionens känslighet för de pågående klimatförändringarna. Ifall sådana åtgärder vidtas, skulle det säkerligen vara en förmildrande insats för klimatets inverkan på jordbruket. Anpassningsåtgärder är dock svåra att förutse och ha med i en beräkning rörande framtiden, därför verkar denna aspekt saknas i många av de befintliga studierna.
Om de icke-klimatiska faktorerna tas ur analysen är majoriteten av de befintliga vetenskapliga studierna (Garrety et al. (2012), Padgham (2009), Porter et al. (2014), Lobell et al. (2011), Stige et al. (2006) och Blein et al. (2013)) överens om att klimatförändringarna (främst gällande ökad temperatur) kommer att påverka majsproduktionen negativt, detta i termer av mindre odlingsbar mark och
påverkan på grödans tillväxt. Studierna gjorda av Jones och Thornton (2003) och Smale och Jane (2006) påpekar dock de regionala skillnaderna som finns, där båda studier visar på ett mer gynnsam utveckling för det Östafrikanska jordbruket. Ser vi tillbaka på figur 1 och 2 angående
majsproduktionen i regionen samt odlingsarealen kan vi se att det utvecklingen skiljer sig stort mellan regionerna. Detta belyser vikten och behovet av fler regionala studier inom detta ämne.
mellan Södra Afrika och Östafrika varit svår att genomföra. De studier som berör de två regionerna är ofta väldigt övergripande och generella. Vi kan se att båda regionerna har olika naturgeografiska och klimatologiska förutsättningar och förväntas påverkas olika av kommande klimatförändringarna, framförallt gällande förändringar i nederbörden där de två regionerna verkar utvecklas åt olika håll. På grund av områdenas storlek kommer klimatvariationerna också variera avsevärt inom både Södra Afrika och Östafrika. Det har varit problematiskt att finna entydiga resultat i denna frågeställning. Både befintlig litteratur och statistik har visat olika resultat, framförallt gällande
nederbördsförändringar i regionerna. Därför är behovet av studier på en ännu mer regional nivå mycket nödvändig. Detta gäller studier rörande förändringar i temperatur, nederbörd och majsproduktion - samt hur dessa korrelerar på en lokal nivå.
7. Slutsats
Majoriteten av de vetenskapliga studierna som finns idag är överens om att höga temperaturer har en negativ effekt på majsgrödans tillväxt, dock saknas det regionala perspektiv och hur lokala
förhållanden kan påverka grödan och dess odlingspotential. Denna studie sammanför den befintliga och statistik som berör ämnet för att ytterligare kunna finna sammanband. Utifrån dessa två metoder går det att se att höga temperaturer påverkar majsodlingen negativt, i frågor om odlingsbar mark, men att förändringar i nederbördsmönsterna verkar spela en minst lika stor roll, vilket inte nämns i samma utsträckning i den befintliga forskningen.
Östafrika och Södra Afrika har olika naturgeografiska och klimatologiska förutsättningar som måste tas hänsyn till. Utvecklingen i Södra Afrika, figur 2, präglas av minskad odlingspotential som skett i takt med högre temperaturer och en mer varierad nederbörd och extremare ENSO-förhållanden. Reducering av odlingsbar mark sker då på grund av regionens redan sårbara utgångsläge.
Temperaturen har även ökat i Östafrika (figur 3), och den utvecklingen kommer med stor sannolikhet att fortsätta (IPCC 2014), men regionens nederbördsrika förhållande som även förväntas bli mer fuktigt tycks vara fördelaktiga för majsproduktionen.
Det är dock svårt att avgöra ifall dessa 35trender gäller för hela regionerna, samt hur stor del
faktorer. I likhet med de tidigare redovisade rapporterna efterlyses mer regionala studier och perspektiv, detta för att undvika för grova generaliseringar och öka förståelsen för de lokala sambanden i denna fråga.
8. Referenser
African Studies Center University of Pennsylvania. 2015. East Africa Living Encyclopedia.
http://www.africa.upenn.edu/NEH/tagriculture.htm. (Hämtad 2015-10-9)
Anda, A. och Kocsis, T. 2007. Impact of atmospheric CO2 enrichment on some elements of
microclimate and physiologi of locally grown maize. Georgikon Faculty of Agronomy, Pannon
University, Keszthely, Ungern, 85-93.
Barron, J., Rockström, J., Gichuki, F. och Hatibu, N. 2003. Dry spell analysis and maize yields for two
semi-arid locations in east Africa. Agricultural and Forest Meteorology. Vol 117, 23-37.
Boko, M., I. Niang, A. Nyong, C. Vogel, A. Githeko, M. Medany, B. Osman-Elasha, R. Tabo och P. Yanda, 2007 I: Africa. Climate Change 2007: Impacts, Adaptation and Vulnerability. Contribution of
Working Group II to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, M.L. Parry, O.F. Canziani, J.P. Palutikof, P.J. van der Linden och C.E. Hanson, (red.),
Cambridge University Press, Cambridge UK, 433-467.
Blein, R., Bwalya, M., Chimatiro, S., Faivre-Dupaigre, B., Kisira, S., Leturque, H och Wambo-Yamdjeu, A. 2013. African agriculture, transformation and outlook. New Partnership for African Development (NEPAD). Johannesburg, Sydfafrika.
Blij, J., H., och Muller, O,. P. 2010. Geography: Realms, Regions and Concepts. Vol 14. John Wiley & Sons, Hoboken, New Jersey, USA.
Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 866-867.
Climate Explorer. 2015. http://climexp.knmi.nl/start (Hämtad 2015-11-24)
Dixon, J., Gulliver, A. och Gibbon, D. 2001. Farming systems and poverty - improving farmers
livelihoods in a changing world. Rom och Washington D.C: FAO och Worldbank.
Fischer, G., Shah, M., N. Tubiello, F., och van Velhuizen, H. 2005. Socio-economic and climate
change impacts on agriculture: an integrated assessment, 1990–2080. Philosophical Transactions of
the Royal Society B: Biological Sciences, 360. 2067–2083.
FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations). 2000. Global forest Assessment
2000: Chapter 15. East Africa. http://www.fao.org/docrep/004/Y1997E/y1997e0l.htm. (Hämtad
2015-10-15)
FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations). 2016. GIEWS Country Briefs. http://www.fao.org/giews/countrybrief/index.jsp (Hämtad 2016-02-17)
Garrety, D., Dixon, J. och Boffa, J-M. 2012. Understanding African Farming Systems. Science and
policy implictions. Food Security in Africa: briding reserach and practice. 29-30 november. Sydney,
Australien.
Harris, I., Jones, P.D., Osborna, T.J., och Listera. D.H. P.D. 2014. Updated high-resolution grids of
monthly climatic observations – the CRU TS3.10 Dataset. International Journal of Climatology,34.
623–642.
Hulme, M,. Doherty, R., Ngara, T., New, M och Lister. D. 2001. African climate change: 1900-2100. Vol. 17. Climate Research, 145-168.
(Hämtad 2015-10-30)
International Assessment of Agricultural Knowledge, Science and Technology for Development (IAASTD) : Sub-Saharan Africa (SSA). 2009. Agriculture at a crossroad. Island Press. Washington, 255-307.
IPCC, 2013: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to
the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Stocker, T.F., D. Qin,
G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex och P.M. Midgley (red.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom och New York, NY, USA.
Jones, P.D. Harris, I. 2008. Climatic Research Unit (CRU) time-series datasets of variations in climate
with variations in other phenomena. NCAS British Atmospheric Data Centre. Climatic Research Unit,
University of East Anglia.
Jones, P. G., Thornton, P. K., 2003. The potential impacts of climate change on maize production in
Africa and Latin America in 2055. Global Environmental Change. Vol 13. 51-59.
Kabuye, F. M. 2000. Agricultural development in East Africa. Conference on Sustainable Agricultural Development, 7-8 May 2000, Buziga Country Resort, 1-6.
Kruger, A. C. och Sekele, S. S. 2012. Trends in extreme temperature indices in South Africa: 1962–
2009. International Journal of Climatology. Vol 33, 661-676.
Lee, H. 2015. What does past climate change tell us about global warming?
https://www.skepticalscience.com/climate-change-little-ice-age-medieval-warm-period.htm (Hämtad 2015-12-09)
Lobell, D. B., Bänziger, M., Magorokosho, C. och Vivek, B., 2011. Nonlinear heat effects on African
maize as evidenced by historical yield trials. Nature Climate Change 1, 42-45.
