Drought vulnerability assessment and its severe impact on crop production and livelihood of people: An empirical modelling of northern Ghana

气候变化正在加剧加纳北部的干旱脆弱性，对半干旱地区的作物生产、粮食安全和农村生计构成严重风险。本研究构建了一个经验建模框架，用于评估2026—2050年、2051—2075年和2076—2100年三个时间尺度下SSP1-2.6和SSP5-8.5情景中的干旱脆弱性及其影响。我们将五个CMIP6模型（MRI-ESM2–0、EC-Earth3、IPSL-CM6A-LR、CESM2和HadGEM3-GC31-LL）的偏差校正输出降尺度至0.25°分辨率，并与标准化降水指数（SPI）、侦察干旱指数（RDI）、归一化差值干旱指数（NDDI）和土壤水分指数（SMI）等干旱指数相结合。这些数据与MODIS衍生的归一化差值植被指数（NDVI）、人口密度以及土地利用/土地覆盖数据通过基于GIS的工具相结合，生成综合干旱脆弱性地图。CMIP6模型经参考数据集验证，在年降水量（r = 0.95，RMSE = 3.4 mm）和温度（r = 0.99，RMSE = 0.47–0.74°C）方面表现出色。结果预测干旱严重程度将加剧，到2100年平均气温上升2.0–3.9°C，降雨量下降高达19%。到2050年，玉米、小米、高粱和花生的作物产量预计将下降25–60%，其中玉米与干旱严重程度呈最强负相关（r = –0.72，p < 0.01），并经Mann-Kendall趋势检验在95%置信水平上得到证实。约84%的研究区域被归类为高度脆弱，原因包括适应能力有限、超过80%依赖雨养农业、超过49%的家庭粮食不安全、不足23%的耕地利用率以及低于5%的水体覆盖率。降水预测仍存在显著不确定性，部分模型显示出不同的温度趋势，凸显了气候影响建模的挑战。研究结果强调迫切需要开展县级干旱备灾、太阳能灌溉、指数保险、气候智慧型农业以及与UNDRR和仙台框架优先事项一致的风险减灾工作，以增强加纳北部的韧性。