Luc Vescovi 2C1F Montreal, Québec, Canada October 22, 2008 From modelling to adaptation and conservation strategies Historical & scientific background.

Luc Vescovi

2C1FMontreal, Québec, Canada

October 22, 2008

From modelling to adaptation and conservation strategies

Historical & scientific background

Description of the CC-BIO project

Challenges of Climate Change to Biodiversity Conservation in North America

Luc Vescovi


October 22, 2008



Description of the CC-Bio project


1. To provide the most up to date information on the evolution of climate at regional scale

Members

2. To increase our knowledge of the impacts of climate in different socio economic sectors

3. To work out strategies to reduce the effects of climate change

Consortium on Regional climatology and Adaptation to Climate Change

MISSIONS

Affiliated

Energetic Resources (water, wind)

Populations, Infrastructures and Northern ecosystems

Maritime Environment

Impacts «Society and Environment »

Water Resources and Water Systems

Forestry Resources

• Health• Transportation,

Infrastructures and public safety

• Agriculture

• Economy• Tourism• Ecosystems and

Biodiversity

C

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H

isto

rical

and

obs

erve

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ta

ClimateSimulations

HydroclimaticAnalysis

Impacts and Adaptation

Ouranos Scientific Programs

CC and biodiversity what we know

Parmesan and Yohe (2003), Thomas (2005), Walther et al. (2005), Parmesan (2006) have shown that shifts in phenology and distribution of plants and animals have occurred in the last 30-40

- mean advancement of spring events by 2.3 days/decade

- Latitude: 6 km per decade towards poles

- Altitude: 6 m per decade


XAT = mean annual temperature XJT = mean July temperatureXST = mean summer temperatureXWT = mean summer temperatureXGT = mean growing season temperture

TAP = total annual precipitationTSP = total summer precipitationTWP = total winter precipitationTGP = total growing season precipitation

Commission géologique du Canada, 2004

J.R. Malcom, in Green et al. (2003) Global climate change and biodiversity. The RSPB, UK


At 1 km/year, Picea (spruce) would require 1,000 years, rather than 100 years of migration to keep up with the shifting boreal biome.

Keeping up with projected warming

Regional Quebec context

-7.5-5

-2.5

0

2.5

5

Source Yagouti et al. 2008

air temperature has increased over 1960-2005

increasing trends are becoming smaller toward the east

increase in the annual total rainfall

although decreasing trends during the summer

nb of days with snow and total snow amounts decreased


Regional Climate Model• CRCM version 4 • Dynamical downscaling over a domain covering North America• Horizontal resolution ~45km; Simulated period: 1961 – 2100

• Extreme events better simulated (precipitation in particular)• Increase in annual temperature and precipitation• Different amount of change according to season

Temperature Change Precipitation Change

Source: Environment Quebec (2005)

Spatial repartition of biodiversity in Quebec


We know…

- Past and future climate (good regional models)

- Distribution of species (some taxonomic groups better than others)

- Association between species distribution & climate & other variables

- Which species are at risk and where they are

- Where the protected areas are


We want to know…

-Which species are at risk under climate change scenarios, which will gain from climate change (phenological changes and changes in distributions)

-How to deal with protected areas in the long term

Effects of climate change on Quebec biodiversity: from climate and niche modelling to adaptation and conservation strategies


October 22, 2008

Ouranos expectation: from modelling to adaptation and conservation strategies

Historical background

Description of the CC-BIO project

Present vs future projection of habitat

(vs different models)

Thuiller (2003)

Castanea sativa

Pinus halepensis

Betula nana

Green = Stable habitat

Blue = gain of new available habitat

Red = loss of favorable habitats

Climate change on Quebec biodiversity: the CC-bio projectNiche modeling and stakeholder involvement

Current biodiversity(available data)

Future Climate

(OURANOS)

Adaptations Options

Other factors(Known or Unknown)

niche modeling (BioMOD) (Thuiller W., 2003)

Future Biodiversity

Current Climate(available data)

USERS

Critical analysis

All species show a range of physiological tolerance to environmental conditions (ecological niche) that determines their location in geographical space

Originality of the project

(1) The research framework, stakeholder involvement very early in the process

(2) Close integration between climate models and climate envelope models

(3) Use of regional climate models

(4) Modeling changes in abundance

(5) Using bayesian inference

Ouranos

L. VescoviT. Logan

Mc Gill

B. McGillM. Humphries

UQAR

D. Berteaux

Parks Canada

D. WelchS. McCanny

P. NatelC. Samson

S. De Blois

U. De Montréal

J.F. Anger

DucksUnlimited

M. DarveauNatureConservency

J. Bonin

The partners

U. Grenoble

W. Thuiller

MDDEP

G. Lavoie

SCF(Env.

Canada)

F. Fournier

MRNF

N.Desrosiers

ÉPOQ

J. Larrivée

AARQ

D. Rodrigue

CC-Bio expected output

Development of a conceptual framework to look at the effect of climate change on biodiversity and production of an atlas (e.g. Monarch-UK, US)

Predict potential effects of climate change on biodiversity using high resolution climate change scenarios (MRCC outputs)

CC-Bio expected output

Development of a conceptual framework to look at the effect of climate change on biodiversity and production of an atlas (e.g. Monarch-UK, US)

Predict potential effects of climate change on biodiversity using high resolution climate change scenarios (MRCC outputs)

Acquiring dataMuseum/Herbarium data

Distribution mapPresence/absence

CRCM selected grids

ModelingPresence/absence

Distribution map for T. undulatum

Trillum undulatum

Trillum undulatum(Example of possible results)

Current distribution

Gains and losses in distributionPotential future distribution

T. undulatum 2041-2070

Gains and losses distributionPotential future distribution

T. undulatum 2071-2100

Example of possible results : Random forest random and out of bag

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Predictive Model

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1-3#

3-10#

10-30#

30-100#

>100#

Northern Cardinal count

V. Bahn & B. McGill

http://www.pbase.com/bormic/cardinal_

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30-100#

>100#


V. Bahn & B. McGill


Araujo & Rahbek 2006

Warning

Care is needed to interpret these maps: they show the future potential climatic niche of species in absence of migration barriers, and therefore may not reflect the future distribution of species.

There are other drivers and many indirect impacts of climate change like changes in agriculture, forestry, water resources, land use planning which will also affect future biodiversity.

CC-Bio expected outputOuranos expectations

Support regional strategies of adaptation to climate change in the field of biodiversity conservation in Quebec and Canada

Strengthening links between CC & biodiversity researchers and adaptation/conservation decision makers within a participatory approach context



October 22, 2008



Description of the CC-Bio project

Adaptation to climate change: passive vs active management strategies ?

A passive management strategy, whereby reserves are set aside and human influences minimized, will not work in a changing climate (see: Conservation Biology: Volume 22, Issue 3, )

More active management strategies will be needed: - active habitat restoration to increase ecosystem resilience- creation of migration barriers for Aquatic Invasive Species- establishment of migration corridors allowing species of conservation concern to respond to climate change- translocation of species to areas with now-suitable climate

Ouranos expectations


How to integrate biodiversity and ecosystem methodologies in climate models, risk assessment tools, and impact analysis methods?

What tools can biodiversity and conservation managers use to address multiple stressors (pollution, habitat loss, invasive species, over-harvesting) that interact with climate change?

How to tailor the “ecosystem and landscape approach” and the concept of “ecological goods and services” as useful contributions to the adaptation tool kit to CC?

Towards a programme on biodiversity and natural ecosystems

ECOSYSTEM ECOSYSTEM SERVICESSERVICES

GGEENNEESS

LANDSCAPE

ECOSYSTEMS

SPECIES

DECISION MAKINGDECISION MAKING

INTEGRATED RECOMENDATIONSINTEGRATED RECOMENDATIONS

STAKEHOLDER INVOLVEMENT

Gov. Partner

s

Govern

menta

l &

Scie

ntifi

c Partn

ers

Gov., Sci. & Public

TERRESTRIAL

ECOSYSTEMS

AQUATIC ECOSYSTE

MS

NORTHERN ECOSYSTEM

S

Know.

Trans.

Know.

Trans.

Know. Trans

FOLLOW FOLLOW UPUP

MARITIMEECOSYSTE

MS

IMPACT & VULNERABILITY IMPACT & VULNERABILITY PREDICTIONPREDICTION

IMPACTS & VULNERABILITY IMPACTS & VULNERABILITY EVALUATIONEVALUATION

ADAPTATION ADAPTATION STRATEGIESSTRATEGIES

SCOPINGSCOPING

Thank you

for your attention

Luc Vescovi 2C1F Montreal, Québec, Canada October 22, 2008 From modelling to adaptation and conservation strategies Historical & scientific background.

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