Ahmed Abdelhamid Hassan Sayyed Ahmed Gomaa, <br/><br/>
Assessment of Extreme Climatic Phenomena over Coastal Mediterranean in Northern Africa / 
 تقييم الظواهر المناخية الحادة على ساحل البحر المتوسط في شمالي أفريقيا  
By Ahmed Abdelhamid Hassan Sayyed Ahmed Gomaa; Under the Supervision of Prof.Dr. Fawzia Ibrahim Moursy, Dr. Mohamed El-Sayed Ahmed  El-Mahdy  
 - 196 pages :   illustrations ;   25 cm. +   CD. 
<br/><br/>Thesis (M.Sc.)-Cairo University, 2024.  
<br/><br/>Bibliography: pages 181-196.  
<br/><br/> This study investigates extreme climatic phenomena on the Mediterranean coast of <br/>North Africa, focusing on 14 stations from Egypt, Libya, Tunisia, Algeria, and <br/>Morocco. Using daily data from 1983 to 2022, the study focuses on assessing heat <br/>waves and droughts in the region as the two phenomena most affecting, the study <br/>for the period (39) years. This Monthly maximum and minimum temperature, as <br/>well as precipitation data, with sufficiently complete and homogeneous datasets <br/>spanning from 1983 to 2022. The results of the normality test indicate that most <br/>temperature records exhibit a normal distribution, while precipitation data deviates <br/>from normality. <br/>The coefficient of variation for annual maximum temperatures ranges from 21.45% <br/>to 29.66%, and for annual minimum temperatures, it ranges from 9.78% to 25.13%. <br/>Temperature patterns in monthly averages over the entire record period, as well as <br/>monthly trends, were examined. The analysis reveals changes in mean monthly <br/>temperatures over the past 39 years, with both increasing and diminishing patterns <br/>observed. The study employs the Mann–Kendall (MK) test and Sen’s slope <br/>estimator to analyze trends and magnitudes in maximum and minimum temperatures <br/>as well as precipitation under monthly and annual timeframes. These analyses <br/>provide insights into climate change using different natural and geographical <br/>contexts. <br/>Results revealed that maximum and minimum annual mean temperature <br/>experienced an increasingly statistically significant trend (at P < 0.001) at a 99.9% <br/>confidence level. It was noticed that unlike the rainfall which had a decreasing <br/>trend, both minimum and maximum temperatures were increasing. The level of <br/>increase in temperature was significant. The increase in minimum temperature was <br/>Greater than the increase in maximum temperature. The significance of these <br/>findings lies in the linkage of temperature to climate change. <br/>Note that the unexpectedly high number of records with high maximum and <br/>minimum temperature values in the latter part of the analysis period is mainly due to <br/>the variability of the warming trend with acceleration in the last decade. The study <br/>examines heat waves and drought. A spatio-temporal analysis was conducted for <br/>three heatwave characteristics (heatwave number, frequency, duration) and <br/>corresponding trends from 1983 to 2022. Daily temperature data and monthly mean <br/>data were used. We used monthly temperature to assess long-term temperature <br/>changes and their representation and the reanalyses. Here, we assess changes in <br/>temperature and heatwaves over different stations of coastal Northern Africa, with a <br/>focus on spatiotemporal trends and the time of emergence of change in hot extremes <br/>from natural variability. Three heatwave definitions were analyzed and compared, <br/>which are based on (1) the 90th percentile of daily maximum temperature (TX90), <br/>(2) the 90th percentile of daily minimum temperature (TN90), and (3) the Excess <br/>Heat Factor (EHF). <br/>The study uses software packages developed by the World Meteorological <br/>Organization (WMO) and the open-ended expert group on climate information for <br/>adaptation and risk management (Opas 4). The analysis involves the calculation of <br/>various climatic indicators, including standardized indicators of precipitation and <br/>evaporation. We used different versions of Climbact software from Climdex to the <br/>latest version available at the time of the study Climpatc 3.2.0 for the analysis of <br/>daily Climatic Data, our analysis included the calculation of heat waves according <br/>to heat wave definitions or what suits the study area and the derivation of basic <br/>climatic indicators, such as the unified Precipitation Index, Precipitation Index, <br/>evaporation and uniform transpiration.<br/>In addition, we used specialized programs to monitor drought conditions in regions <br/>known for low precipitation, which allows for a comprehensive assessment across <br/>the study area. The study revealed significant upward trends in minimum <br/>temperatures across coastal stations in North Africa, especially in Egypt. In <br/>contrast, extreme temperature trends are less pronounced, with varying dynamics <br/>between stations. This study also provides a comprehensive assessment of these <br/>critical climate phenomena, addresses data gaps identifies clear trends, and explores <br/>the interrelationships between heatwaves and droughts. Providing valuable insights <br/>into their combined effects and enhancing understanding of climate dynamics in the <br/>region the analysis of extreme climate indicators shows Strong upward trends in <br/>minimum temperatures (Tmin) are observed, particularly in Egypt's El Nozha, <br/>Marsa Matrouh, and Al-Arish, suggesting significant nighttime warming due to <br/>thermal retention. However, maximum temperature (Tmax) trends show more <br/>variability, with weaker trends in some regions like Ajdabiya and Sirte, likely <br/>influenced by local atmospheric dynamics. The extreme climate indices, TX90p and <br/>TN90p, indicate a rise in heatwave conditions, particularly in El Nozha and Zwarah, <br/>while cold spells (TX10p, TN10p) are decreasing. Coastal stations display more <br/>moderate temperature trends compared to inland locations due to the sea's buffering <br/>effect. <br/>Drought conditions, analyzed using the Standardized Precipitation Index (SPI), also <br/>highlight significant variability, with certain stations like Sirte and El Nozha <br/>experiencing recurring droughts. These findings underscore the need for targeted <br/>climate adaptation strategies, focusing on water conservation, drought-resistant <br/>crops, and regional climate models. The study emphasizes the importance of <br/>localized approaches to address the increasing impact of extreme temperatures and <br/>drought in North Africa. <br/>A general upward trend, consistent with the forecast of global climate variability. <br/>The study also highlights the variability of drought conditions across North Africa, <br/>with some stations experiencing severe drought. Regional variations in temperature <br/>trends and extremes are due to geographic factors, such as the moderating influence <br/>of the sea. The study is one of the first to analyze historical heatwave events and <br/>trends, over a station-level scale, urgently required to increase awareness and spur <br/>action to reduce the current and future risk of extreme heat.   تم دراسة وتقييم تأثير الظواهر المناخية  الحادة على ساحل البحر المتوسط في شمالي أفريقيا متمثلة في الخمسة دول مصر ليبيا تونس الجزائر المغرب  وفي الدراسة تم التركيز على الظاهرتين الاكثر إلحاحاً ضمن الظواهر المناخية  على مدى العقود الأربعة الماضية (39) عاماً (1983-2022)   بإستخدام بيانات يومية لرصد وتقييم ظاهرتي موجات الحر و الجفاف بشكل مفصل حيث كان التقييم مهما ضمن مدة الدراسة للظاهرتين نظرا لتأثيرهما الكبير على عوامل  مختلفة بيئية و بيولوجية و زراعية و اقتصادية وصحية ووصولاً للضغط  على موارد البنية التحتية أو حتى التسبب في الهجرة والنزوح  داخليا او خارجيا ؛ قدمت هذه الدراسة تقييمًا معتدلًا لهذه الظواهر المناخية الحرجة، مع معالجة فجوات البيانات وتحديد الاتجاهات الواضحة ؛ كما تستكشف الدراسة العلاقات المتبادلة بين موجات الحر والجفاف ، مقدمة رؤى مختلفة   قيمة حول آثارها المشتركة وتعزيز فهم ديناميات المناخ في المنطقة استخدمت في التحليل حزم R تم تطويرها باستخدام لغة الار<br/>بدعم من لجنة علم المناخ التابعة للمنظمة العالمية للأرصاد الجوية وفريق الخبراء المفتوح المعني بالمعلومات المناخية من أجل التكيف وإدارة المخاطر (OPACE 4)<br/>استخدمت  في الدراسىة حزم برمجية مثل  :<br/>) وصولاَ لأحدث إصدار متاح  وقت الدراسةRClimDEX( و )ClimPACT2(<br/>يتم تنفيذ نفس إجراءات التحكم في جودة البيانات بطريقة بسيطة  (Climpact 3.2.0(<br/>كما يعمل على معالجة مجموعات البيانات اليومية المتعلقة بهطول  الأمطار، ودرجات الحرارة القصوى، ودرجات الحرارة الدنيا، ليشتق مجموعة متنوعة من المؤشرات المناخية، التي تتعلق بالعديد من الظواهر المناخية القصوى .<br/>هناك مجموعة كبيرة من الأبحاث التي تشرح عددًا كبيرًا من هذه المؤشرات وتقدم رؤى أكثر شمولا كذلك  يمكن تقسيم بعض هذه المؤشرات إلى فئات متعددة، مثل مؤشرات الحد الأدنى/الأقصى، ومؤشرات العتبة، ومؤشرات المدة .<br/>التي إستخدمت لتحليل البيانات المناخية اليومية ؛ تضمن التحليل أيضاً حساب موجات الحرارة واشتقاق مؤشرات مناخية أساسية ، مثل :<br/>Standardized Precipitation Index (SPI)  و (Standardized Precipitation<br/>Evapotranspiration Index (SPEI).<br/>تعتبر تلك الحزم المستخدمة أدوات  حاسمة في أبحاث المناخ ؛ وهي  تسهل حساب وتحليل المؤشرات المناخية الموحدة وفقا للمعايير العالمية ، مما يساهم في فهم أعمق لتغير المناخ والظواهر الجوية المتطرفة<br/>ولتعزيز التقييم الخاص بالجفاف بالاضافة لحسابات وتقييم  الحزم البرمجية وتحديد الاتجاهات  إستخدمت الدراسة كذلك برنامج<br/>The “MDM” (Meteorological Drought Monitoring) software<br/>الذي صمم خصيصاً لدراسة الجفاف في منطقة الشرق الاوسط وأجزاء من شمال افريقيا المعروفة  بمعدلاتها المنخفضة لهطول الأمطار.<br/>الإستنتاجات الرئيسية من الدراسة :<br/>إتجاهات درجات الحرارة : تكشف الدراسة عن اتجاهات تصاعدية كبيرة في التقييم  الحرارة الدنيا   Tmin عبر المحطات الساحلية المختلفة في شمال إفريقيا، وخاصة في مصر (النزهة ومرسى مطروح والعريش). تشير هذه الاتجاهات إلى نمط ارتفاع ملحوظ في درجات الحرارة أثناء الليل، والذي قد يتأثر بالعوامل الجغرافية والمناخية المحلية<br/>التباين في درجات الحرارة القصوى   Tmax : في المقابل، تُظهر درجات الحرارة القصوى اتجاهات أقل وضوحًا، مع تباين كبير بين المحطات. على سبيل المثال، تُظهر مرسى مطروح والعريش اتجاهات أقوى مقارنة بأجدابيا وسرت، مما يشير إلى ديناميكيات الغلاف الجوي المختلفة التي تؤثر على درجات الحرارة أثناء النهار<br/>•	مؤشرات المناخ المتطرف: يشير تحليل مؤشرات المناخ المتطرف، مثل Tx90p (الأيام شديدة الحرارة) و Tn90p (الليالي شديدة الحرارة) إلى اتجاه تصاعدي عام في معظم المحطات. يتماشى هذا مع توقعات الاحترار العالمي ويشير إلى زيادة ظروف الموجة الحارة، لا سيما في مناطق مثل النزهة وزوارة<br/>كذلك تظهر موجات الحر تبعا لتعريف العتبة  اتجاها تصاعديا في معظم المحطات قيد الدراسة <br/>: تسلط الدراسة الضوء  أيضا على التباين الكبير في ظروف الجفاف في جميع أنحاء شمال إفريقيا، حيث تعاني العديد من المحطات من ظروف «الجفاف قليلاً» و «الجفاف المعتدل». وتجدر الإشارة إلى أن النزهة ووهران سانية سجلتا حالات من الظروف «شديدة الجفاف»، مع التأكيد على الحاجة إلى استراتيجيات قوية للتأهب للجفاف.<br/>                 Meryem Tanarhte et al.(2024) تتفق  الدراسة الى ماذهبت إليه في دراسة الجفاف في شمال أفريقيا  إلى وجود علاقة قوية بين ظروف الجفاف والتذبذبات المناخية مثل التذبذبات الأطلسية أو ظاهرة النينو في المحيط و التأثير على أنماط المناخ في المنطقة ، مما يؤثر على فترات الجفاف والرطوبة  أيضا العوامل البشرية وتأثيرها  في حدوث الجفاف ؛ أو ضعف المنطقة مع ما يترتب عليها من آثار إجتماعية وإقتصادية عميقة  كذلك تتفق مع ماذهبت اليه من أن الاجزاء الغربية من شمال أفريقيا تعاني من آثار أكثر حدة ومن المحتمل أن يتفاقم بسبب زيادة التبخير  والطلب على الماء  . <br/>التفاوتات الإقليمية: هناك تفاوتات إقليمية كبيرة في اتجاهات درجات الحرارة والظواهر المتطرفة قد تعزى للطبيعة الجغرافية للأرض من سهول رملية إلى  مرتفعات جبال الأطلس ، حيث تعرض المحطات الساحلية أنماطًا مختلفة مقارنة بالمحطات الداخلية. يشير هذا إلى أن التأثير المعتدل للبحر يلعب دورًا مهمًا في تخزين درجات الحرارة القصوى <br/>و الاتجاهات الملاحظة لها آثارها  الحاسمة على استراتيجيات التكيف مع المناخ، مما يستلزم تدخلات مستهدفة في تخطيط البنية التحتية والزراعة والصحة العامة للتخفيف من الآثار السلبية لتغير المناخ أو الدورة المناخية الطويلة <br/>كذلك تؤكد النتائج على ضرورة إجراء مزيد من الأبحاث لاستكشاف الأسباب الكامنة وراء الاتجاهات والتفاوتات الملحوظة، بما في ذلك الدراسات التفصيلية حول العوامل الجغرافية والمناخية المحلية، بالإضافة إلى دراسات النمذجة للتنبؤ بالاتجاهات المستقبلية في ظل سيناريوهات تغير المناخ المختلفة <br/>باختصار، بينما تؤكد الدراسة وجود اتجاه عام نحو درجات حرارة أكثر دفئًا وزيادة درجات الحرارة القصوى بما يتفق مع ظاهرة الاحترار العالمي ، فإنها تسلط الضوء أيضًا على تعقيد وتنوع هذه الاتجاهات عبر مناطق مختلفة في شمال إفريقيا ويرجع ذلك أساسا إلى تقلب المناخ. 
<br/><br/>
<br/><br/><br/>Text in English and abstract in Arabic & English. 
<br/><br/><label>Subjects--Topical Terms: </label><br/>Meteorology<br/>موارد جويه
<br/><br/><label>Subjects--Index Terms: </label>Heatwaves, Drought  Extreme climatic phenomena  North Africa  Climpact2  Standardized Precipitation Index (SPI) 
<br/><br/><label>Dewey Class. No.: </label>551.524