Estimation of climatic-driven maize yield losses under rain-fed conditions in north-central Nigeria : 나이지리아 북중부 천수지역(rainfed) 옥수수 생산량 손실에 대한 기후인자 영향 분석

국문 초록 (Abstract)

온실가스 증가에 의한 기후변화 현상은 높은 빈도와 강도로 고온 현상과 물부족 현상을 야기시킴으로 세계 식량 생산을 위협하고 있다. 본 연구의 대상이 되는 나이지리아 북중부 지역은 농업이 경제를 이끄는 주요 산업이며, 이 지역에서 생산되는 옥수수는 나이지리아의 식량 주공급원으로서의 역할을 한다. 그러나 현재까지 나이지리아 북중부 지역의 옥수수 생산량과 기후변화와의 관계성을 파악한 연구는 미흡하다.
따라서 본 연구에서는 기후변화에 의한 극한기후(climate extreme) 현상이 나이지리아 북중부지역 옥수수 생산량에 미친 영향과 변화를 분석해 보고자 하였다. 이를 위해 본 연구에서는 나이지리아 북중부 지역에 위치한 25개 기상관측소에서 39년간(1982-2020)의 강우량, 최대온도, 최저온도 데이터를 수집하고 26개의 기후지수를 선정하여 강우 및 온도에 대한 공간적, 시간적 경향을 분석하였다.
또한 나이지리아 북중부지역에서 옥수수 생산량 자료가 가용한 지역을 대상으로29년간(1991-2020)의 연간 옥수수 생산량 자료를 수집하고, 그 지역이 속한 기상관측소 10곳을 선별하여 기후변화에 의한 옥수수 생산량의 영향을 파악해 보았다. 단계별 회귀분석 방법을 적용하여 9개의 기후지수를 선정한 후, 기후변화가 천수지역(rainfed) 옥수수 생산량에 미친 영향을 파악하였다.
그 결과 강우관련 기후지수는 감소 추세를 나타내어 대부분의 지역에서 점진적인 건조 경향을 보였다. 온도관련 기후지수는 두드러지게 증가 추세를 보였으나, 옥수수 경작기간 중 추운 낮과 밤에서는 경향에 큰 변화가 없었다.
본 연구에서 선정된 기후지수는 R20mm, PRCPTOT, WSDI, TN90p, TX90p로써, 옥수수 수확량 변화 예측에 잘 활용될 수 있는 것으로 나타났다. 이러한 극한기후지수와 옥수수 수확량과의 관계는 고온현상과 옥수수 생장기 동안의 극한강우조건에서 상당히 높은 양의 상관관계를 보였으며, 이러한 기후현상은 옥수수 생산에 부정적 영향을 미치는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 나이지리아 중북부 지역은 극심한 가뭄과 폭염에 민감하여 지속가능한 옥수수 생산에 취약한 여건을 가지는 것으로 파악되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Climate change is threatening global food production by instigating hot and dry spells of
varying intensity and frequency driven by the increased atmospheric concentration of greenhouse
gasses. Agriculture is the main driver of the economy in north-central Nigeria; however, the
influence and contribution of climate extremes in inducing changes in maize yield are not well
reported. In this study, 26 agriculturally related climate extremes indices were derived using 39-
year (1982−2020) daily temperature and rainfall data collected from 25 weather stations. Stepwise
regression was used to identify the five most influential climate extreme indices that explain the
changes in rainfed maize yield. For all the weather stations, gradual drying was noted based on the
declining trends in most of the rainfall-related extreme indices. Most temperature-related extreme
indices showed notably higher change rates except for the cold spell duration indicator and cold
nights. The selected climatic extremes from the stepwise regression analysis showed a good
predictive capacity for changes in maize yield and the relationship between these selected climate
extremes and maize yield revealed that extreme precipitation during the maize growing period and
high temperature show the highest significant positive correlation and also presented a serious
influence on the rainfed maize yield in the study region. Generally, the study showed that northcentral Nigeria is particularly susceptible to severe droughts and heat waves that can seriously
deteriorate sustainable maize production in the future.

목차 (Table of Contents)

• Contents
• Chapter 1 Introduction 1
• 1.1 Background and Necessity 1
• 1.2 Objectives 4
• 1.3 Scope of the study 4
• Chapter 2 Literature review 6
• 2.1 Climate change and extremes 6
• 2.2 Trends approaches 8
• 2.3 Influence of climate extreme on the rainfed maize yield 9
• Chapter 3 Material and methods 12
• 3.1 Study area 12
• 3.2 Methodology of the study 16
• 3.3 Definition and estimation of extreme indices 16
• 3.4 Data sources and quality check 19
• 3.5 Trend analysis 21
• 3.6 Estimation of yield change 22
• 3.7 Stepwise linear regression model 23
• 3.8 Relationship between yield change and extreme events (MLR) 25
• Chapter 4 Results and Discussion 26
• 4.1 Spatiotemporal trends of rainfall-related indices 26
• 4.2 Spatiotemporal trends of Tmax-related indices 29
• 4.3 Spatiotemporal trends of Tmin-related indices 31
• 4.4 Selection of influential climate extremes 34
• 4.5 Yield change based on climatic extremes 37
• Chapter 5 Conclusions 40
• Summary 44
• Abstract in Korean 55