CLIMATE VARIABILITY AND IMPLICATIONS FOR MAIZE PRODUCTION IN BENIN: A STOCHASTIC RAINFALL ANALYSIS

To better assess the occurrence of climate variability and change and related effects on crop production for improved adaptation in Benin, we analysed the stochastic dependence of dry and wet dekads (i.e. ten days), for two periods (1951-70 compared to 1971-1990) at 36 meteorological stations, based on Markov chains. The implications on maize ( Zea mays L.) production, the main staple food in the country, was assessed by comparing drought probabilities with crop stage, water requirement and water stress. We found (i) a slight increase in the marginal probability of dry spells P(D) during the 1971-1990 period compared to the 1951-70 one, (ii) that the second period 1971-1990 was characterised by a general increase in the succession of dry states, a higher transition probability from a dry dekad to the next dry P(D|D) than all other transition probabilities and a significantly higher probability of transition from two subsequent dry dekads to a third dekad dry P(D|DD) than P (D|D) at most stations, (iii) an increase in the length of dry spells and, therefore, dry periods on the sub-period 1971-1990, and (iv) that maize crop during its development in Benin is more likely to be subject to dry dekads successions than wet ones, resulting in poor yield, especially after 1970. This study shows that the frequent maize yield decline in Benin is partly explained by an increased occurrence of the succession of dry dekads (i.e. increase in the length of dry spells).Afin de mieux \ue9valuer l\u2019av\ue8nement de la variabilit\ue9 et des changements climatiques ainsi que des effets connexes sur la production agricole au B\ue9nin, une analyse de la d\ue9pendance stochastique des d\ue9cades s\ue8ches et humides (10 jours) a \ue9t\ue9 faite pour deux p\ue9riodes (1951-70 en comparaison \ue0 1971-1990) dans 36 stations m\ue9t\ue9orologiques sur base des chaines de Markov. Les implications sur la production de ma\uefs ( Zea mays L.), la principale culture vivr\ue8re du pays, ont \ue9t\ue9 \ue9valu\ue9es en comparant les probabilit\ue9s de la s\ue9cheresse avec les stades de croissance, les besoins en eau et le stress hydrique. Les r\ue9sultats r\ue9v\ue8lent que (i) une l\ue9g\ue8re augmentation de la probabilit\ue9 marginale de la s\ue9cheresse P(D) au cours de la p\ue9riode 1971-1990 par rapport \ue0 1951-70, (ii) la seconde p\ue9riode 1971-1990 \ue9tait caract\ue9ris\ue9e par une augmentation g\ue9n\ue9rale dans la succession des p\ue9riodes s\ue8ches, une probabilit\ue9 \ue9lev\ue9e de transition de la d\ue9cade s\ue8che \ue0 la suivante s\ue8che P (D|D) par rapport \ue0 toutes les autres probabilit\ue9s de transition et, une probabilit\ue9 de transition significativement \ue9lev\ue9e de deux d\ue9cades s\ue8ches subs\ue9quentes \ue0 la troisi\ue8me d\ue9cade s\ue8che P(D/D) dans la plupart des stations, (iii) une augmentation de la longueur de la s\ue9cheresse et, par cons\ue9quent, des p\ue9riodes s\ue8ches au cours de 1971-1990, et enfin (iv) au cours de son stade de d\ue9veloppement, la culture du ma\uefs au Benin est plus expos\ue9e \ue0 la succession de d\ue9cades s\ue8ches que celles humides, avec pour cons\ue9quence la r\ue9duction du rendement, notamment apr\ue8s 1970. Cette \ue9tude montre que la baisse fr\ue9quente du rendement du ma\uefs au Benin est en partie li\ue9e \ue0 l\u2019augmentation de la fr\ue9quence des successions de d\ue9cades s\ue8ches (c\u2019est-\ue0-dire l\u2019augmentation de la longueur de la s\ue9cheresse)

CLIMATE VARIABILITY AND IMPLICATIONS FOR MAIZE PRODUCTION IN BENIN: A STOCHASTIC RAINFALL ANALYSIS

To better assess the occurrence of climate variability and change and related effects on crop production for improved adaptation in Benin, we analysed the stochastic dependence of dry and wet dekads (i.e. ten days), for two periods (1951-70 compared to 1971-1990) at 36 meteorological stations, based on Markov chains. The implications on maize ( Zea mays L.) production, the main staple food in the country, was assessed by comparing drought probabilities with crop stage, water requirement and water stress. We found (i) a slight increase in the marginal probability of dry spells P(D) during the 1971-1990 period compared to the 1951-70 one, (ii) that the second period 1971-1990 was characterised by a general increase in the succession of dry states, a higher transition probability from a dry dekad to the next dry P(D|D) than all other transition probabilities and a significantly higher probability of transition from two subsequent dry dekads to a third dekad dry P(D|DD) than P (D|D) at most stations, (iii) an increase in the length of dry spells and, therefore, dry periods on the sub-period 1971-1990, and (iv) that maize crop during its development in Benin is more likely to be subject to dry dekads successions than wet ones, resulting in poor yield, especially after 1970. This study shows that the frequent maize yield decline in Benin is partly explained by an increased occurrence of the succession of dry dekads (i.e. increase in the length of dry spells).Afin de mieux évaluer l’avènement de la variabilité et des changements climatiques ainsi que des effets connexes sur la production agricole au Bénin, une analyse de la dépendance stochastique des décades sèches et humides (10 jours) a été faite pour deux périodes (1951-70 en comparaison à 1971-1990) dans 36 stations météorologiques sur base des chaines de Markov. Les implications sur la production de maïs ( Zea mays L.), la principale culture vivrère du pays, ont été évaluées en comparant les probabilités de la sécheresse avec les stades de croissance, les besoins en eau et le stress hydrique. Les résultats révèlent que (i) une légère augmentation de la probabilité marginale de la sécheresse P(D) au cours de la période 1971-1990 par rapport à 1951-70, (ii) la seconde période 1971-1990 était caractérisée par une augmentation générale dans la succession des périodes sèches, une probabilité élevée de transition de la décade sèche à la suivante sèche P (D|D) par rapport à toutes les autres probabilités de transition et, une probabilité de transition significativement élevée de deux décades sèches subséquentes à la troisième décade sèche P(D/D) dans la plupart des stations, (iii) une augmentation de la longueur de la sécheresse et, par conséquent, des périodes sèches au cours de 1971-1990, et enfin (iv) au cours de son stade de développement, la culture du maïs au Benin est plus exposée à la succession de décades sèches que celles humides, avec pour conséquence la réduction du rendement, notamment après 1970. Cette étude montre que la baisse fréquente du rendement du maïs au Benin est en partie liée à l’augmentation de la fréquence des successions de décades sèches (c’est-à-dire l’augmentation de la longueur de la sécheresse)