An analysis of observed trends in African annual-average near-surface temperatures over the last five decades reveals drastic increases, particularly over parts of the subtropics and central tropical Africa. Over these regions, temperatures have been rising at more than twice the global rate of temperature increase. An ensemble of high-resolution downscalings, obtained using a single regional climate model forced with the sea-surface temperatures and sea-ice fields of an ensemble of global circulation model (GCM) simulations, is shown to realistically represent the relatively strong temperature increases observed in subtropical southern and northern Africa. The amplitudes of warming are generally underestimated, however. Further warming is projected to occur during the 21st century, with plausible increases of 4–6 °C over the subtropics and 3–5 °C over the tropics by the end of the century relative to present-day climate under the A2 (a low mitigation) scenario of the Special Report on Emission Scenarios. High impact climate events such as heat-wave days and high fire-danger days are consistently projected to increase drastically in their frequency of occurrence. General decreases in soil-moisture availability are projected, even for regions where increases in rainfall are plausible, due to enhanced levels of evaporation. The regional dowscalings presented here, and recent GCM projections obtained for Africa, indicate that African annual-averaged temperatures may plausibly rise at about 1.5 times the global rate of temperature increase in the subtropics, and at a somewhat lower rate in the tropics. These projected increases although drastic, may be conservative given the model underestimations of observed temperature trends. The relatively strong rate of warming over Africa, in combination with the associated increases in extreme temperature events, may be key factors to consider when interpreting the suitability of global mitigation targets in terms of African climate change and climate change adaptation in Africa.

The 2017–2027 National Academies' Decadal Survey, Thriving on Our Changing Planet, recommended Surface Biology and Geology (SBG) as a "Designated Targeted Observable" (DO). The SBG DO is based on the need for capabilities to acquire global, high spatial resolution, visible to shortwave infrared (VSWIR; 380–2500 nm; ~30 m pixel resolution) hyperspectral (imaging spectroscopy) and multispectral midwave and thermal infrared (MWIR: 3–5 μm; TIR: 8–12 μm; ~60 m pixel resolution) measurements with sub-monthly temporal revisits over terrestrial, freshwater, and coastal marine habitats. To address the various mission design needs, an SBG Algorithms Working Group of multidisciplinary researchers has been formed to review and evaluate the algorithms applicable to the SBG DO across a wide range of Earth science disciplines, including terrestrial and aquatic ecology, atmospheric science, geology, and hydrology. Here, we summarize current state-of-the-practice VSWIR and TIR algorithms that use airborne or orbital spectral imaging observations to address the SBG DO priorities identified by the Decadal Survey: (i) terrestrial vegetation physiology, functional traits, and health; (ii) inland and coastal aquatic ecosystems physiology, functional traits, and health; (iii) snow and ice accumulation, melting, and albedo; (iv) active surface composition (eruptions, landslides, evolving landscapes, hazard risks); (v) effects of changing land use on surface energy, water, momentum, and carbon fluxes; and (vi) managing agriculture, natural habitats, water use/quality, and urban development. We review existing algorithms in the following categories: snow/ice, aquatic environments, geology, and terrestrial vegetation, and summarize the community-state-of-practice in each category. This effort synthesizes the findings of more than 130 scientists.