This study investigates the projected effect of vegetation feedback on drought conditions in West Africa using a regional climate model coupled with the National Center for Atmospheric Research Community Land Model, carbon–nitrogen (CN) module, and dynamic vegetation (DV) module (RegCM4.3.4-CLM-CN-DV). The role of vegetation feedback is examined based on simulations with and without the DV module. Simulations from four different global climate models are used as lateral boundary conditions for historical and future periods (historical: 1981–2000; future: 2081–2100). Using the standardized precipitation evapotranspiration index (SPEI), we quantify the frequency, duration, and intensity of droughts over two focal regions of the Sahel and the Guinea Coast in West Africa. With the dynamic vegetation (DV) considered, future droughts are expected to become more prolonged and enhanced over the Sahel. The drought is defined when the SPEI value is lower than the threshold (− 1) in the simulations with DV than those without DV. Over the Guinea Coast, the impact of DV is opposite compared with that over the Sahel. Additionally, we show that the simulated annual leaf area index associates well with annual minimum SPEI with the correlation coefficient up to 0.91, particularly over the Sahel, which is a transition zone, where land–atmosphere feedback is relatively strong. Results signify the importance of vegetation dynamics in predicting future droughts in West Africa, where the biosphere and atmosphere interactions play a significant role in the regional climate regime.

中文翻译：

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使用耦合的 RegCM-CLM-CN-DV 预测植被对西非未来干旱的影响

本研究使用区域气候模型与国家大气研究中心社区土地模型、碳氮 (CN) 模块和动态植被 (DV) 模块 (RegCM4.5) 相结合，研究了植被反馈对西非干旱条件的预测影响。 3.4-CLM-CN-DV）。基于使用和不使用 DV 模块的模拟来检查植被反馈的作用。来自四个不同全球气候模型的模拟被用作历史和未来时期的横向边界条件（历史：1981-2000；未来：2081-2100）。使用标准化降水蒸散指数 (SPEI)，我们量化了西非萨赫勒和几内亚海岸两个重点区域的干旱频率、持续时间和强度。考虑到动态植被（DV），预计萨赫勒地区未来的干旱将更加持久和加剧。当有DV的模拟中SPEI值低于没有DV的模拟中的阈值（-1）时定义干旱。在几内亚海岸，DV 的影响与萨赫勒地区相反。此外，我们表明，模拟的年叶面积指数与年度最小 SPEI 相关性良好，相关系数高达 0.91，特别是在萨赫勒地区，这是一个过渡带，陆地 - 大气反馈相对较强。结果表明植被动态在预测西非未来干旱方面的重要性，那里的生物圈和大气相互作用在区域气候制度中发挥着重要作用。当有DV的模拟中SPEI值低于没有DV的模拟中的阈值（-1）时定义干旱。在几内亚海岸，DV 的影响与萨赫勒地区相反。此外，我们表明，模拟的年叶面积指数与年度最小 SPEI 相关性良好，相关系数高达 0.91，特别是在萨赫勒地区，这是一个过渡带，陆地 - 大气反馈相对较强。结果表明植被动态在预测西非未来干旱方面的重要性，那里的生物圈和大气相互作用在区域气候制度中发挥着重要作用。当有DV的模拟中SPEI值低于没有DV的模拟中的阈值（-1）时定义干旱。在几内亚海岸，DV 的影响与萨赫勒地区相反。此外，我们表明，模拟的年叶面积指数与年度最小 SPEI 相关性良好，相关系数高达 0.91，特别是在萨赫勒地区，这是一个过渡带，陆地 - 大气反馈相对较强。结果表明植被动态在预测西非未来干旱方面的重要性，那里的生物圈和大气相互作用在区域气候制度中发挥着重要作用。我们表明，模拟的年叶面积指数与年度最小 SPEI 相关性良好，相关系数高达 0.91，特别是在萨赫勒地区，这是一个过渡带，陆地 - 大气反馈相对较强。结果表明植被动态在预测西非未来干旱方面的重要性，那里的生物圈和大气相互作用在区域气候制度中发挥着重要作用。我们表明，模拟的年叶面积指数与年度最小 SPEI 相关性良好，相关系数高达 0.91，特别是在萨赫勒地区，这是一个过渡带，陆地 - 大气反馈相对较强。结果表明植被动态在预测西非未来干旱方面的重要性，那里的生物圈和大气相互作用在区域气候制度中发挥着重要作用。