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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
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
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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e sc
enar
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H
isto
rical
and
obs
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d da
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
CC and biodiversity what we know
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
CC and biodiversity what we know
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 Quebec context
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
Regional Quebec context
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
Regional Quebec context
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
2C1FMontreal, Québec, Canada
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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BBS locations
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3-10#
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Northern Cardinal count
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Predictive Model
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10-30#
30-100#
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Northern Cardinal count
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
Challenges of Climate Change to Biodiversity Conservation in North America
2C1FMontreal, Québec, Canada
October 22, 2008
From modelling to adaptation and conservation strategies
Historical & scientific background
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
From modelling to adaptation and conservation strategies
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
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Govern
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ntifi
c Partn
ers
Gov., Sci. & Public
TERRESTRIAL
ECOSYSTEMS
AQUATIC ECOSYSTE
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NORTHERN ECOSYSTEM
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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
