Published May 15, 2020
| Version v1
Publication
Open
Will dairy cattle production in West Africa be challenged by heat stress in the future?
- 1. Karlsruhe Institute of Technology
- 2. International Center for Tropical Agriculture
- 3. International Livestock Research Institute
Description
Abstract This study focuses on heat stress conditions for dairy cattle production in West Africa under current and future climatic conditions. After testing the accuracy of the dynamically downscaled climate datasets for simulating the historical daily maximum temperature (Tmax) and relative humidity (RH) in West Africa for 50 meteorological stations, we used the dataset for calculating the temperature-humidity index (THI), i.e., an index indicating heat stress for dairy cattle on a daily scale. Calculations were made for the historical period (1981–2010) using the ERA-Interim reanalysis dataset, and for two future periods (2021–2050 and 2071–2100) using climate predictions of the GFDL-ESM2M, HadGEM2-ES, and MPI-ESM-MR Global Circulation Models (GCMs) under the RCP4.5 emission scenario. Here, we show that during the period from 1981 to 2010 for > 1/5 of the region of West Africa, the frequency of severe / danger heat events per year, i.e., events that result in significant decreases in productive and reproductive performances, increased from 11 to 29–38 days (significant at 95% confidence level). Most obvious changes were observed for the eastern and southeastern parts. Under future climate conditions periods with severe / danger heat stress events will increase further as compared with the historical period by 5–22% depending on the GCM used. Moreover, the average length of periods with severe / danger heat stress is expected to increase from ~ 3 days in the historical period to ~ 4–7 days by 2021–2050 and even to up to 10 days by 2071–2100. Based on the average results of three GCMs, by 2071–2100, around 22% of dairy cattle population currently living in this area is expected to experience around 70 days more of severe / danger heat stress (compare with the historical period), especially in the southern half of West Africa. The result is alarming, as it shows that dairy production systems in West Africa are jeopardized at large scale by climate change and that depending on the GCM used, milk production might decrease by 200–400 kg/year by 2071–2100 in around 1, 7, or 11%. Our study calls for the development of improved dairy cattle production systems with higher adaptive capacity in order to deal with expected future heat stress conditions.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تركز هذه الدراسة على ظروف الإجهاد الحراري لإنتاج الأبقار الحلوب في غرب أفريقيا في ظل الظروف المناخية الحالية والمستقبلية. بعد اختبار دقة مجموعات البيانات المناخية المصغرة ديناميكيًا لمحاكاة درجة الحرارة القصوى اليومية التاريخية (Tmax) والرطوبة النسبية (RH) في غرب إفريقيا لـ 50 محطة للأرصاد الجوية، استخدمنا مجموعة البيانات لحساب مؤشر درجة الحرارة والرطوبة (THI)، أي مؤشر يشير إلى الإجهاد الحراري للماشية الحلوب على مقياس يومي. تم إجراء حسابات للفترة التاريخية (1981–2010) باستخدام مجموعة بيانات إعادة التحليل المؤقت ERA، ولفترتين مستقبليتين (2021-2050 و 2071–2100) باستخدام التنبؤات المناخية لنماذج الدوران العالمي GFDL - ESM2M و HadGEM2 - ES و MPI - ESM - MR (GCMs) بموجب سيناريو الانبعاث RCP4.5. هنا، نوضح أنه خلال الفترة من 1981 إلى 2010 لـ > 1/5 من منطقة غرب إفريقيا، زاد تواتر أحداث الحرارة الشديدة / الخطرة سنويًا، أي الأحداث التي تؤدي إلى انخفاض كبير في الأداء الإنتاجي والإنجابي، من 11 إلى 29–38 يومًا (كبير عند مستوى ثقة 95 ٪). ولوحظت معظم التغيرات الواضحة في الأجزاء الشرقية والجنوبية الشرقية. في ظل الظروف المناخية المستقبلية، ستزداد فترات الإجهاد الحراري الشديد / الخطر بشكل أكبر مقارنة بالفترة التاريخية بنسبة 5-22 ٪ اعتمادًا على GCM المستخدم. علاوة على ذلك، من المتوقع أن يرتفع متوسط طول الفترات ذات الإجهاد الحراري الشديد / الخطر من حوالي 3 أيام في الفترة التاريخية إلى حوالي 4–7 أيام بحلول 2021-2050 وحتى يصل إلى 10 أيام بحلول 2071–2100. استنادًا إلى متوسط نتائج ثلاث دراسات جغرافية، بحلول عام 2071–2100، من المتوقع أن يواجه حوالي 22 ٪ من سكان الماشية الحلوب الذين يعيشون حاليًا في هذه المنطقة حوالي 70 يومًا من الإجهاد الحراري الشديد / الخطير (مقارنة بالفترة التاريخية)، خاصة في النصف الجنوبي من غرب إفريقيا. والنتيجة مثيرة للقلق، لأنها تظهر أن أنظمة إنتاج الألبان في غرب إفريقيا معرضة للخطر على نطاق واسع بسبب تغير المناخ وأنه اعتمادًا على GCM المستخدم، قد ينخفض إنتاج الحليب بمقدار 200–400 كجم/سنويًا بحلول 2071–2100 في حوالي 1 أو 7 أو 11 ٪. تدعو دراستنا إلى تطوير أنظمة إنتاج محسنة للماشية الحلوب ذات قدرة تكيفية أعلى من أجل التعامل مع ظروف الإجهاد الحراري المتوقعة في المستقبل.Translated Description (French)
Résumé Cette étude se concentre sur les conditions de stress thermique pour la production de bovins laitiers en Afrique de l'Ouest dans les conditions climatiques actuelles et futures. Après avoir testé la précision des ensembles de données climatiques dynamiquement réduits pour simuler la température maximale quotidienne historique (Tmax) et l'humidité relative (HR) en Afrique de l'Ouest pour 50 stations météorologiques, nous avons utilisé l'ensemble de données pour calculer l'indice température-humidité (THI), c'est-à-dire un indice indiquant le stress thermique pour les bovins laitiers à l'échelle quotidienne. Les calculs ont été effectués pour la période historique (1981–2010) à l'aide de l'ensemble de données de réanalyse intermédiaire ERA, et pour deux périodes futures (2021–2050 et 2071–2100) à l'aide des prévisions climatiques des modèles de circulation mondiale (GCM) GFDL-ESM2M, HadGEM2-ES et MPI-ESM-MR dans le cadre du scénario d'émission RCP4.5. Ici, nous montrons que pendant la période de 1981 à 2010 pour > 1/5 de la région de l'Afrique de l'Ouest, la fréquence des épisodes de chaleur sévère / dangereuse par an, c'est-à-dire des événements qui entraînent des diminutions significatives des performances productives et reproductives, est passée de 11 à 29–38 jours (significative à un niveau de confiance de 95%). Les changements les plus évidents ont été observés pour les parties est et sud-est. Dans les futures conditions climatiques, les périodes de stress thermique grave / dangereux augmenteront encore de 5 à 22 % par rapport à la période historique, en fonction du mcg utilisé. En outre, la durée moyenne des périodes de stress thermique grave / dangereux devrait passer de ~ 3 jours dans la période historique à ~ 4–7 jours d'ici 2021–2050 et même jusqu'à 10 jours d'ici 2071–2100. Sur la base des résultats moyens de trois GCM, d'ici 2071–2100, environ 22 % de la population de bovins laitiers vivant actuellement dans cette région devrait subir environ 70 jours de plus de stress thermique grave / dangereux (à comparer avec la période historique), en particulier dans la moitié sud de l'Afrique de l'Ouest. Le résultat est alarmant, car il montre que les systèmes de production laitière en Afrique de l'Ouest sont menacés à grande échelle par le changement climatique et que, selon le MCG utilisé, la production laitière pourrait diminuer de 200 à 400 kg/an d'ici 2071 à 2100, soit environ 1, 7 ou 11 %. Notre étude appelle au développement de systèmes améliorés de production de bovins laitiers avec une capacité d'adaptation plus élevée afin de faire face aux futures conditions de stress thermique attendues.Translated Description (Spanish)
Resumen Este estudio se centra en las condiciones de estrés por calor para la producción de ganado lechero en África Occidental en condiciones climáticas actuales y futuras. Después de probar la precisión de los conjuntos de datos climáticos reducidos dinámicamente para simular la temperatura máxima diaria histórica (Tmax) y la humedad relativa (RH) en África Occidental para 50 estaciones meteorológicas, utilizamos el conjunto de datos para calcular el índice de temperatura-humedad (THI), es decir, un índice que indica el estrés por calor para el ganado lechero en una escala diaria. Se realizaron cálculos para el período histórico (1981–2010) utilizando el conjunto de datos de reanálisis ERA-Interim, y para dos períodos futuros (2021–2050 y 2071–2100) utilizando predicciones climáticas de los Modelos de Circulación Global (GCM) GFDL-ESM2M, HadGEM2-ES y MPI-ESM-MR bajo el escenario de emisión RCP4.5. Aquí, mostramos que durante el período de 1981 a 2010 para > 1/5 de la región de África Occidental, la frecuencia de eventos de calor severo / peligroso por año, es decir, eventos que resultan en disminuciones significativas en el rendimiento productivo y reproductivo, aumentó de 11 a 29–38 días (significativo al nivel de confianza del 95%). Los cambios más obvios se observaron en las partes oriental y sudoriental. En condiciones climáticas futuras, los períodos con eventos de estrés por calor graves / peligrosos aumentarán aún más en comparación con el período histórico en un 5–22%, dependiendo del GCM utilizado. Además, se espera que la duración media de los períodos con estrés por calor grave / peligroso aumente de ~ 3 días en el período histórico a ~ 4–7 días para 2021–2050 e incluso hasta 10 días para 2071–2100. Con base en los resultados promedio de tres GCM, para 2071–2100, se espera que alrededor del 22% de la población de ganado lechero que actualmente vive en esta área experimente alrededor de 70 días más de estrés por calor severo / peligroso (en comparación con el período histórico), especialmente en la mitad sur de África occidental. El resultado es alarmante, ya que muestra que los sistemas de producción láctea en África Occidental están en peligro a gran escala por el cambio climático y que, dependiendo del GCM utilizado, la producción de leche podría disminuir en 200–400 kg/año para 2071–2100 en alrededor de 1, 7 u 11%. Nuestro estudio exige el desarrollo de sistemas mejorados de producción de ganado lechero con mayor capacidad de adaptación para hacer frente a futuras condiciones de estrés por calor.Files
s10584-020-02733-2.pdf.pdf
Files
(4.8 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:d510753b1c46a8a34d6909d639658d02
|
4.8 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- هل سيواجه إنتاج الأبقار الحلوب في غرب إفريقيا تحديًا بسبب الإجهاد الحراري في المستقبل ؟
- Translated title (French)
- La production de bovins laitiers en Afrique de l'Ouest sera-t-elle confrontée à un stress thermique à l'avenir ?
- Translated title (Spanish)
- ¿La producción de ganado lechero en África Occidental se verá desafiada por el estrés térmico en el futuro?
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3025248604
- DOI
- 10.1007/s10584-020-02733-2
References
- https://openalex.org/W1718036133
- https://openalex.org/W1788816967
- https://openalex.org/W1969134338
- https://openalex.org/W1978942254
- https://openalex.org/W1981012806
- https://openalex.org/W1982987655
- https://openalex.org/W1985479415
- https://openalex.org/W1989465135
- https://openalex.org/W1990536516
- https://openalex.org/W1990998638
- https://openalex.org/W1991308688
- https://openalex.org/W1997744353
- https://openalex.org/W2026162385
- https://openalex.org/W2053542235
- https://openalex.org/W2054956065
- https://openalex.org/W2055002961
- https://openalex.org/W2057681397
- https://openalex.org/W2067087368
- https://openalex.org/W2091213785
- https://openalex.org/W2093390561
- https://openalex.org/W2108927728
- https://openalex.org/W2110534701
- https://openalex.org/W2110669521
- https://openalex.org/W2112630865
- https://openalex.org/W2121745948
- https://openalex.org/W2123111868
- https://openalex.org/W2123699526
- https://openalex.org/W2136182844
- https://openalex.org/W2151850776
- https://openalex.org/W2157158623
- https://openalex.org/W2270229578
- https://openalex.org/W2327362314
- https://openalex.org/W2343146165
- https://openalex.org/W2412530533
- https://openalex.org/W2461707267
- https://openalex.org/W2534912751
- https://openalex.org/W2564626513
- https://openalex.org/W2589012190
- https://openalex.org/W2604904209
- https://openalex.org/W2755242407
- https://openalex.org/W2756751257
- https://openalex.org/W2791736793
- https://openalex.org/W2803955970
- https://openalex.org/W2824360883
- https://openalex.org/W2899100088
- https://openalex.org/W2923564700
- https://openalex.org/W2932439342
- https://openalex.org/W2978291935
- https://openalex.org/W35149623
- https://openalex.org/W573800390
- https://openalex.org/W69806578