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Climate Change

Text by York-Philipp Cramer


Current trends, future projections, and the feedback from individuals, organisations, and communities experiencing a change in climate highlight that adaptation measures alongside continuous stringent mitigation actions have certainly become essential to cope with various current and future impacts of climate change. Adapting to climate change aims to reduce risks and costs associated with extreme weather events and enables organisations to increase resilience to future climate impacts. According to the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC, 2014), vulnerability is determined by an organisation’s exposure and sensitivity to significant climatic variations, and by its overall adaptive capacity. Assessing an organisation’s vulnerabilities and associated risks is highly critical to identify necessary adaptation response strategies.


Looking at East Africa and in particular at Rwanda, it will certainly become increasingly relevant for organisations to examine their exposure and sensitivity to key vulnerabilities to current and projected climate (up to mid- and late century). Root Foundation Rwanda is one of these organisations that will certainly need to deal with climate change in the near future and that has, at the same time, the potential to lead discussions about climate change adaptation response options on a local and national level.


Rwandan Climate

The East African region demonstrates a diverse topography including large lakes, rift valleys and mountains leading to great variations in temperature and precipitation (Henninger, 2013). Characterized by its high elevation and variable altitude (950-4500 AMSL) Rwanda exhibits a tropical moderate highland climate with lower average annual temperatures than usually observed around the equator, ranging between 12°C and 30°C (Figure 1), and considerable differences in precipitation (Figure 2).


Figure 1: Mean temperature (1987–2016) based on ENACTS data: (left) annual Tmax; (right) annual Tmin (Republic of Rwanda, 2018)


Figure 2: Climographs indicating mean rainfall and temperature for Kigali (Siebert et al., 2019)


The country is divided into four general climatic zones with Kigali located on the border between Rwanda’s central plateau and its eastern lowland zone further expanding to the East (Henninger, 2013). The low-lying Eastern part of Rwanda is characterized by a drier and warmer climate compared to the cooler and wetter climate in the mountainous and water-rich west. Typically for East Africa, Rwanda is following a bimodal precipitation pattern with two rain seasons (MAM; SON) and two dry seasons (DJF; JJA) throughout the year. The bimodal rainfall pattern can be ascribed to the Inter-Tropical Convergence Zone (ITCZ) close to the equator which is moving seasonally and thus passes through the area twice a year (Siebert, 2014). Most moisture is brought to the region by wind systems coming from the Indian Ocean and large lakes (e.g., Lake Victoria) (Siebert et al., 2019).




Figure 3: (left): Relief of Rwanda (Republic of Rwanda, 2018); Figure 4: (right): Rwandan’s topography (Henninger, 2013)



Current and projected trends

Temperature

Trend analyses demonstrate that terrestrial temperatures in most parts(1) of Africa have risen by 0.5°C or more during the last 50-100 years depending on the region (IPCC, 2014). A significant increase in surface temperature has been experienced in East Africa since the 1980s (Anyah & Qiu, 2012). A trend analysis over the period 1971-2016 highlights a significant increase of annual mean surface temperature in Rwanda of around 0.20-0.35°C per decade (Republic of Rwanda, 2011, 2018) of which the highest increase has been observed over the Eastern and South-Western regions of Rwanda.


Figure 5: Trend of annual mean temperature at Kemembe and Kigali stations from 1971 to 2016 (Republic of Rwanda, 2011, 2018)



Temperature projections on Africa of an ensemble of models that participated in the CMIP5 (2) show a continuing increase in mean annual temperature during the mid- and late 21st century under both RCP2.6 and RCP8.5 scenarios (3) (Niang, 2014). Temperature is expected to rise at a faster rate compared to the global mean temperature increase during the 21st century (James & Washington, 2012; Sanderson et al., 2011).

Footnotes


(1) The climate data sets on central African countries are partially incomplete.

(2) The Coupled Model Intercomparison Project 5 aims to give a framework for coordinated climate change experiments

(3)With the use of Integrated Assessment Models (IAMs), Representative Emission Pathways (RCPs) have been developed. RCP2.6 represents a stringent emission pathway for which radiative forcing peaks at 2.6 Wm-2. RCP4.5 and RCP6.0 represent intermediate scenarios, and RCP8.5 a high pathway reaching 8.5Wm-2 by 2100.


Figure 6: Annual temperature change Africa (Niang, 2014)



Changes in mean temperature in East Africa are expected to reach and surpass 2°C by the mid and end of this century compared to a late 20th century baseline period in the RCP2.6 and RCP8.5 scenarios respectively (Niang, 2014; Ongoma et al., 2018). In Rwanda, the number of days with minimum and maximum temperatures above 2°C compared to a 1981-2000 average are expected to more frequently occur during the next decades (Anyah & Qiu, 2012) confirming a clear trend towards higher mean temperatures (Republic of Rwanda, 2011).


Precipitation

Generally, precipitation in East Africa demonstrates a great degree of spatial and temporal variability caused by natural processes, including the ITCZ, the El Niño Southern Oscillation (ENSO), and the Indian Ocean Dipole (IOD) (Hession & Moore, 2011). Complemented by its diverse and sensitive topography, precipitation projections for Rwanda carry greater uncertainty compared to temperature projections (Rowell, 2011; Siebert et al., 2019).


Following the historical trend, rainfall has been decreasing over the last decades in East Africa and in Rwanda during the long rains (MAM) (Lyon & DeWitt, 2012; Republic of Rwanda, 2018; Rowell et al., 2015; Williams & Funk, 2011) and during the summer season (JJA) (Williams et al., 2012). In contrast, the majority of climate models predict a wetter climate with a rise in precipitation and less severe droughts over East Africa (Ongoma et al., 2018; Shongwe et al., 2011; Yang et al., 2014). This discrepancy, which is often called the ‘East African paradox’, may have various explanations such as that current climate models do not fully capture the underlying physical climatic processes (Rowell et al., 2015) and the variability caused by Rwanda’s varied topography.


Besides the projections of a wetter climate in an average sense, scientists are expecting an increase in the intensity of precipitation in the two rain seasons MAM and OND during the 21st century (Seneviratne, 2012; Vizy & Cook, 2012). An increase in extreme rainfall events has effectively been witnessed more frequently during the last 30 to 60 years in East Africa (Shongwe et al., 2011) and particularly in Rwanda (Republic of Rwanda, 2011). Rural and urban areas in Rwanda and other East African countries are increasingly under threat of flooding, landslides, and soil erosions. Data on reported hydrometeorological disasters in Rwanda reveal a sharp increase of extreme events during the last two decades, including floods and landslides (EM-DAT: The Emergency Events Database, 2020). A number of floods and landslides have been recorded in Kigali, which has historically been less impacted by disasters compared to the western and northern regions of Rwanda (EM-DAT: The Emergency Events Database, 2020).


These trends and projections provide useful information to Root Foundation when attempting to map current and future vulnerabilities and options for adaptation. However, it is important to recall that above-mentioned physical processes as well as Rwanda’s topography add great variability and unpredictability to regional patterns. This in turn complicates preparing adaptation strategies building proper response plans. As suggested by research on similar complicated terrains, adaptation measures need to preliminarily be tested against various future temperature and precipitation scenarios in order to forestall maladaptation (Warnatzsch & Reay, 2019).


Especially in the last decade, Kigali has more frequently been hit by extreme rainfalls and floods (EM-DAT: The Emergency Events Database, 2020; Republic of Rwanda, 2018). The severe storms and floods in December 2019 (Nkurunziza, 2019) and the floods and landslides in the beginning of 2020 (Mugisha, 2020) are only some of the past extremes that strongly impacted Kigali.


Damages of past extreme weather events in Rwanda and specifically in Kigali are a sound indication of Root Foundation’s vulnerabilities to current patterns and the prediction of an increase in extreme precipitation events and a rise in temperature. Up until today, Root Foundation Rwanda has not yet been in the position to take concrete action to lower its exposure and sensitivity.


Its capacity to adapt during the last decade has been limited due to financial constraints, restricted organisational capacity, and different priority setting. During the last two years however, Root Foundation Rwanda has reached financial stability and significantly increased its organisational capacity, so that it may better respond to issues such as climate change. Additionally, Root Foundation can resort to a growing network of national as well as international partners, a fast growing community, motivated employees, and the rising interest of other large organisations attracted by Root Foundation’s work and willing to cooperate. Thus, the time might be right to start engaging in climate change adaptation and to initiate a process of incremental adaptation actions that involve managerial, technical and strategic responses.


Building on its resources, the aim should be to involve everyone in the adaptation process to foster learning and to ensure that climate change adaptation leaves the abstract world – something that is also aimed for by the Rwandan’s government and articulated in its National Strategy for Climate Change and Low Carbon Development (NSCCLCD; Republic of Rwanda, 2011, 2020).



Aktuelle Trends, Zukunftsprognosen und die Rückmeldungen von Einzelpersonen, Organisationen und Gemeinden, die mit dem Klimawandel konfrontiert sind, machen deutlich, dass Anpassungsmaßnahmen neben kontinuierlichen, strengen Maßnahmen zur Eindämmung des Klimawandels unabdingbar geworden sind, um die verschiedenen aktuellen und zukünftigen Auswirkungen des Klimawandels zu bewältigen. Anpassungen an den Klimawandel zielen darauf ab, Risiken und Kosten im Zusammenhang mit extremen Wetterereignissen zu reduzieren, und ermöglicht es Organisationen, ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber zukünftigen Klimaauswirkungen zu steigern. Laut dem Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC, 2014) wird die Verwundbarkeit durch das Ausgesetztsein und die Sensibilität einer Organisation gegenüber signifikanten Klimaschwankungen sowie durch ihre allgemeine Anpassungsfähigkeit bestimmt. Die Bewertung der Anfälligkeit einer Organisation und der damit verbundenen Risiken ist äußerst wichtig, um notwendige Anpassungsstrategien zu identifizieren.


Mit Blick auf Ostafrika und insbesondere auf Ruanda wird es für Organisationen sicherlich immer relevanter, ihre Ausgesetztheit und Sensibilität gegenüber den wichtigsten Schwachstellen des aktuellen und prognostizierten Klimas (bis zur Mitte und zum Ende des Jahrhunderts) zu untersuchen. Die Root Foundation Rwanda ist eine dieser Organisationen, die sich in naher Zukunft sicherlich mit dem Klimawandel auseinandersetzen muss und die gleichzeitig das Potenzial hat, Diskussionen über Anpassungsmöglichkeiten an den Klimawandel auf lokaler und nationaler Ebene anzuleiten.


Klima in Ruanda

Die ostafrikanische Region weist eine vielfältige Topographie mit großen Seen, Grabenbrüchen und Gebirgen auf, was zu großen Temperatur- und Niederschlagsschwankungen führt (Henninger, 2013). Gekennzeichnet durch seine große und variable Höhenlage (950-4500 AMSL) weist Ruanda ein tropisch gemäßigtes Hochlandklima mit niedrigeren Jahresdurchschnittstemperaturen als normalerweise um den Äquator herum, zwischen 12°C und 30°C (Abbildung 1), und erheblichen Niederschlagsunterschieden auf (Abbildung 2).



Abbildung 1: Mittlere Temperatur (1987-2016) basierend auf ENACTS-Daten: (links) jährliche Tmax; (rechts) jährliche Tmin (Republik Ruanda, 2018)


Abbildung 2: Klimadiagramme mit mittlerer Niederschlagsmenge und Temperatur für Kigali (Siebert et al., 2019)



Das Land ist in vier allgemeine Klimazonen unterteilt, wobei Kigali an der Grenze zwischen der zentralen Hochebene Ruandas und der östlichen Tieflandzone liegt, die sich weiter nach Osten ausdehnt (Henninger, 2013). Der tiefliegende östliche Teil Ruandas ist durch ein trockeneres und wärmeres Klima gekennzeichnet, verglichen mit dem kühleren und feuchteren Klima im gebirgigen und wasserreichen Westen. Typisch für Ostafrika folgt Ruanda einem bimodalen Niederschlagsmuster mit zwei Regenzeiten (MAM; SON) und zwei Trockenzeiten (DJF; JJA) im Jahresverlauf. Das bimodale Niederschlagsmuster kann auf die Intertropische Konvergenzzone (ITCZ) in Äquatornähe zurückgeführt werden, die sich saisonal bewegt und somit zweimal im Jahr durch das Gebiet zieht (Siebert, 2014). Die meiste Feuchtigkeit wird durch Windsysteme aus dem Indischen Ozean und großen Seen (z. B. Viktoriasee) in die Region gebracht (Siebert et al., 2019).




Abbildung 3: (links): Relief von Ruanda (Republic of Rwanda, 2018); Abbildung 4: (rechts): Topographie Ruandas (Henninger, 2013)



Aktuelle und prognostizierte Trends

Temperatur

Trendanalysen zeigen, dass die terrestrischen Temperaturen in den meisten Teilen (1) Afrikas in den letzten 50-100 Jahren je nach Region um 0,5°C oder mehr angestiegen sind (IPCC, 2014). Ein signifikanter Anstieg der Oberflächentemperatur ist in Ostafrika seit den 1980er Jahren zu verzeichnen (Anyah & Qiu, 2012). Eine Trendanalyse über den Zeitraum 1971-2016 zeigt einen signifikanten Anstieg der jährlichen mittleren Oberflächentemperatur in Ruanda von etwa 0,20-0,35 °C pro Jahrzehnt (Republic of Rwanda, 2011, 2018), wobei der höchste Anstieg über den östlichen und südwestlichen Regionen Ruandas beobachtet wurde.


Abbildung 5: Trend der Jahresmitteltemperatur an den Stationen Kemembe und Kigali von 1971 bis 2016 (Republic of Rwanda, 2011, 2018)


Temperaturprojektionen eines Ensembles von Modellen, die am CMIP5 (2) teilgenommen haben, zeigen für Afrika einen anhaltenden Anstieg der mittleren Jahrestemperatur während der Mitte und zum Ende des 21. Jahrhunderts, sowohl unter RCP2.6- als auch unter RCP8.5-Szenarien (3) (Niang, 2014). Es wird erwartet, dass die Temperatur im Vergleich zum globalen mittleren Temperaturanstieg während des 21. Jahrhunderts schneller ansteigt (James & Washington, 2012; Sanderson et al., 2011).

Fußnoten

(1) Die Klimadatensätze zu den zentralafrikanischen Ländern sind teilweise unvollständig.

(2) Das Coupled Model Intercomparison Project 5 zielt darauf ab, einen Rahmen für koordinierte Experimente zum Klimawandel zu schaffen.

(3) Mit Hilfe von Integrated Assessment Models (IAMs) wurden repräsentative Emissionspfade (RCPs) entwickelt. RCP2.6 stellt einen strengen Emissionspfad dar, für den der Strahlungsantrieb einen Spitzenwert von 2,6 Wm-2 erreicht. RCP4.5 und RCP6.0 stellen mittlere Szenarien dar und RCP8.5 einen hohen Pfad, der bis zum Jahr 2100 8,5 Wm-2 erreicht.

Abbildung 6: Jährliche Temperaturänderung Afrika (Niang, 2014)



Es wird erwartet, dass die Änderungen der Durchschnittstemperatur in Ostafrika bis Mitte bzw. Ende dieses Jahrhunderts im Vergleich zum späten 20. Jahrhundert als Ausgangsperiode im RCP2.6- bzw. RCP8.5-Szenario 2 °C erreichen und überschreiten werden (Niang, 2014; Ongoma et al., 2018). In Ruanda wird erwartet, dass die Anzahl der Tage mit Minimal- und Maximaltemperaturen über 2 °C im Vergleich zum Mittel 1981-2000 in den nächsten Jahrzehnten häufiger auftreten wird (Anyah & Qiu, 2012), was einen klaren Trend zu höheren Mitteltemperaturen bestätigt (Republic of Rwanda, 2011).


Niederschlag

Generell weist der Niederschlag in Ostafrika ein hohes Maß an räumlicher und zeitlicher Variabilität auf, die durch natürliche Prozesse wie die ITCZ, die El Niño Southern Oscillation (ENSO) und den Indian Ocean Dipole (IOD) verursacht wird (Hession & Moore, 2011). Ergänzt durch die vielfältige und empfindliche Topographie sind die Niederschlagsprojektionen für Ruanda mit größeren Unsicherheiten behaftet als die Temperaturprojektionen (Rowell, 2011; Siebert et al., 2019).


Dem historischen Trend folgend hat der Niederschlag in den vergangenen Jahrzehnten in Ostafrika und in Ruanda während der langen Regenzeit (MAM) (Lyon & DeWitt, 2012; Republic of Rwanda, 2018; Rowell et al., 2015; Williams & Funk, 2011) und während der Sommerzeit (JJA) (Williams et al., 2012) abgenommen. Im Gegensatz dazu sagt die Mehrheit der Klimamodelle ein feuchteres Klima mit einem Anstieg der Niederschläge und weniger schweren Dürren über Ostafrika voraus (Ongoma et al., 2018; Shongwe et al., 2011; Yang et al., 2014). Diese Diskrepanz, die oft als "ostafrikanisches Paradox" bezeichnet wird, kann verschiedene Erklärungen haben, wie z. B., dass aktuelle Klimamodelle die zugrunde liegenden physikalischen Klimaprozesse nicht vollständig erfassen (Rowell et al., 2015) und die Variabilität, die durch die vielgestaltige Topographie Ruandas verursacht wird.


Neben den Projektionen eines feuchteren Klimas im durchschnittlichen Sinne erwarten Wissenschaftler eine Zunahme der Niederschlagsintensität in den beiden Regenzeiten MAM und OND im 21. Jahrhundert (Seneviratne, 2012; Vizy & Cook, 2012). Tatsächlich wurde in den vergangenen 30 bis 60 Jahren in Ostafrika (Shongwe et al., 2011) und insbesondere in Ruanda (Republic of Rwanda, 2011) eine Zunahme von extremen Niederschlagsereignissen häufiger beobachtet. Ländliche und städtische Gebiete in Ruanda und anderen ostafrikanischen Ländern sind zunehmend durch Überschwemmungen, Erdrutsche und Bodenerosionen bedroht. Daten zu gemeldeten hydrometeorologischen Katastrophen in Ruanda zeigen eine starke Zunahme von Extremereignissen in den letzten zwei Jahrzehnten, darunter Überschwemmungen und Erdrutsche (EM-DAT: The Emergency Events Database, 2020). Eine Reihe von Überschwemmungen und Erdrutschen wurden in Kigali verzeichnet, das historisch gesehen weniger von Katastrophen betroffen war als die westlichen und nördlichen Regionen Ruandas (EM-DAT: The Emergency Events Database, 2020).


Diese Trends und Projektionen liefern der Root Foundation nützliche Informationen, wenn sie versucht, aktuelle und zukünftige Verwundbarkeiten und Anpassungsoptionen zu kartieren. Es ist jedoch wichtig, daran zu erinnern, dass die oben genannten physikalischen Prozesse sowie die Topographie Ruandas die regionalen Muster um eine große Variabilität und Unvorhersehbarkeit ergänzen. Dies wiederum erschwert die Vorbereitung von Anpassungsstrategien im Zuge der Erstellung geeigneter Reaktionspläne. Wie die Forschung in ähnlich komplizierten Gebieten nahelegt, müssen Anpassungsmaßnahmen im Vorfeld gegen verschiedene zukünftige Temperatur- und Niederschlagsszenarien getestet werden, um eine Fehlanpassung zu vermeiden (Warnatzsch & Reay, 2019).


Vor allem im vergangenen Jahrzehnt wurde Kigali häufiger von extremen Regenfällen und Überschwemmungen heimgesucht (EM-DAT: The Emergency Events Database, 2020; Republic of Rwanda, 2018). Die schweren Stürme und Überschwemmungen im Dezember 2019 (Nkurunziza, 2019) und die Überschwemmungen und Erdrutsche Anfang 2020 (Mugisha, 2020) sind nur einige der vergangenen Extreme, die Kigali stark beeinträchtigt haben.


Die Schäden vergangener extremer Wetterereignisse in Ruanda und speziell in Kigali sind ein aussagekräftiger Hinweis auf die Anfälligkeit der Root Foundation für aktuelle Muster sowie die Vorhersage einer Zunahme extremer Niederschlagsereignisse und eines Temperaturanstiegs. Bis heute war die Root Foundation Rwanda noch nicht in der Lage, Maßnahmen zu ergreifen, um ihre Gefährdung und Empfindlichkeit zu verringern.


Ihre Anpassungsfähigkeit war in den vergangenen zehn Jahren aufgrund finanzieller Einschränkungen, beschränkter organisatorischer Kapazitäten und unterschiedlicher Prioritätensetzungen begrenzt. In den vergangenen zwei Jahren hat die Root Foundation Rwanda jedoch finanzielle Stabilität erreicht und ihre organisatorische Kapazität deutlich erhöht, sodass sie besser auf omnipräsente Themen wie den Klimawandel reagieren kann. Darüber hinaus kann die Root Foundation auf ein wachsendes Netzwerk von nationalen und internationalen Partnern, eine schnell wachsende Gemeinschaft, motivierte Mitarbeitende und das steigende Interesse anderer großer Organisationen zurückgreifen, die von der Arbeit der Root Foundation angezogen werden und zur Zusammenarbeit bereit sind. Daher könnte die Zeit reif sein, sich mit der Anpassung an den Klimawandel zu befassen und einen Prozess schrittweiser Anpassungsmaßnahmen einzuleiten, die betriebswirtschaftliche, technische und strategische Maßnahmen umfassen.


Ziel sollte es sein, aufbauend auf bestehenden Ressourcen jeden in den Anpassungsprozess einzubeziehen, um das Lernen zu fördern und sicherzustellen, dass die Anpassung an den Klimawandel die abstrakte Welt verlässt - etwas, das auch von der ruandischen Regierung angestrebt und in ihrer nationalen Strategie für Klimawandel und kohlenstoffarme Entwicklung (NSCCLCD) formuliert wird (Republic of Rwanda, 2011, 2020).



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