• Energy Research
• natural sciences close
• 15. Life on land close
• ES close
• IT close
• EU close

Abstract. Flooding in the Amazon basin is frequently attributed to modes of large-scale climate variability, but little attention is paid to how these modes influence the timing and duration of floods despite their importance to early warning systems and the significant impacts that these flood characteristics can have on communities. In this study, river discharge data from the Global Flood Awareness System (GloFAS 2.1) and observed data at 58 gauging stations are used to examine whether positive or negative phases of several Pacific and Atlantic indices significantly alter the characteristics of river flows throughout the Amazon basin (1979–2015). Results show significant changes in both flood magnitude and duration, particularly in the north-eastern Amazon for negative El Niño–Southern Oscillation (ENSO) phases when the sea surface temperature (SST) anomaly is positioned in the central tropical Pacific. This response is not identified for the eastern Pacific index, highlighting how the response can differ between ENSO types. Although flood magnitude and duration were found to be highly correlated, the impacts of large-scale climate variability on these characteristics are non-linear; some increases in annual flood maxima coincide with decreases in flood duration. The impact of flood timing, however, does not follow any notable pattern for all indices analysed. Finally, observed and simulated changes are found to be much more highly correlated for negative ENSO phases compared to the positive phase, meaning that GloFAS struggles to accurately simulate the differences in flood characteristics between El Niño and neutral years. These results have important implications for both the social and physical sectors working towards the improvement of early warning action systems for floods.

Dans les latitudes tempérées élevées, les ongulés donnent généralement naissance dans une fenêtre temporelle étroite lorsque les conditions sont optimales pour la survie de la progéniture au printemps ou au début de l'été, et utilisent une photopériode changeante pour les conceptions temporelles afin d'anticiper ces conditions. Cependant, dans les basses latitudes tropicales, la variation de la durée du jour est minime et la variation des précipitations rend le cycle saisonnier moins prévisible. Néanmoins, plusieurs espèces d'ongulés conservent des pics de naissance étroits dans de telles conditions, tandis que d'autres montrent que les naissances se propagent assez largement tout au long de l'année. Nous avons étudié comment la variation des précipitations d'une année à l'autre et d'une année à l'autre a influencé le moment de la reproduction de quatre espèces d'ongulés montrant ces modèles contrastés dans la région de Masai Mara au Kenya. Les quatre espèces présentaient des pics de naissance au cours de la période optimale putative au début de la saison humide. Pour le hartebeest et l'impala, le pic de naissance est diffus et la progéniture naît tout au long de l'année. En revanche, le topi et le phacochère ont montré une concentration saisonnière étroite de naissances, avec des conceptions supprimées une fois que les précipitations mensuelles sont tombées en dessous d'un seuil. Les fortes précipitations de la saison précédente et les fortes pluies précoces de l'année en cours ont amélioré la survie au stade juvénile de toutes les espèces, à l'exception de l'impala. Nos résultats révèlent comment la variation des précipitations affectant la croissance des graminées et donc la nutrition des herbivores peut régir la phénologie reproductive des ongulés dans les latitudes tropicales où la variation de la longueur du jour est minime. Le mécanisme sous-jacent semble être la suppression des conceptions une fois que les gains nutritionnels deviennent insuffisants. En réagissant de manière proximale à la variation des précipitations au cours de l'année, les ongulés de la savane tropicale sont moins susceptibles d'être affectés négativement par les conséquences du réchauffement climatique sur la phénologie de la végétation que les ongulés du Nord montrant un contrôle photopériodique plus rigide sur le moment de la reproduction. En latitudes templadas altas, los ungulados generalmente dan a luz dentro de una ventana de tiempo estrecha cuando las condiciones son óptimas para la supervivencia de la descendencia en primavera o principios del verano, y utilizan conceptos cambiantes de fotoperíodo a tiempo para anticipar estas condiciones. Sin embargo, en latitudes tropicales bajas, la variación de la duración del día es mínima, y la variación de las precipitaciones hace que el ciclo estacional sea menos predecible. Sin embargo, varias especies de ungulados conservan picos de nacimiento estrechos en tales condiciones, mientras que otras muestran nacimientos muy extendidos a lo largo del año. Investigamos cómo la variación interanual de las precipitaciones influyó en el tiempo reproductivo de cuatro especies de ungulados que muestran estos patrones contrastantes en la región de Masai Mara en Kenia. Las cuatro especies exhibieron picos de nacimiento durante el periodo óptimo putativo en la estación húmeda temprana. Para hartebeest e impala, el pico de nacimiento era difuso y las crías nacían durante todo el año. Por el contrario, topi y jabalí mostraron una estrecha concentración estacional de nacimientos, con concepciones suprimidas una vez que las precipitaciones mensuales cayeron por debajo de un nivel umbral. Las altas precipitaciones en la temporada anterior y las altas lluvias tempranas en el año en curso mejoraron la supervivencia en la etapa juvenil para todas las especies, excepto los impalas. Nuestros hallazgos revelan cómo la variación de la precipitación que afecta el crecimiento de la hierba y, por lo tanto, la nutrición de los herbívoros, puede gobernar la fenología reproductiva de los ungulados en latitudes tropicales donde la variación de la duración del día es mínima. El mecanismo subyacente parece ser la supresión de las concepciones una vez que las ganancias nutricionales se vuelven insuficientes. Al responder proximalmente a la variación de las precipitaciones dentro del año, es menos probable que los ungulados de la sabana tropical se vean afectados negativamente por las consecuencias del calentamiento global para la fenología de la vegetación que los ungulados del norte que muestran un control fotoperiódico más rígido sobre el tiempo reproductivo. In high temperate latitudes, ungulates generally give birth within a narrow time window when conditions are optimal for offspring survival in spring or early summer, and use changing photoperiod to time conceptions so as to anticipate these conditions. However, in low tropical latitudes day length variation is minimal, and rainfall variation makes the seasonal cycle less predictable. Nevertheless, several ungulate species retain narrow birth peaks under such conditions, while others show births spread quite widely through the year. We investigated how within-year and between-year variation in rainfall influenced the reproductive timing of four ungulate species showing these contrasting patterns in the Masai Mara region of Kenya. All four species exhibited birth peaks during the putative optimal period in the early wet season. For hartebeest and impala, the birth peak was diffuse and offspring were born throughout the year. In contrast, topi and warthog showed a narrow seasonal concentration of births, with conceptions suppressed once monthly rainfall fell below a threshold level. High rainfall in the previous season and high early rains in the current year enhanced survival into the juvenile stage for all the species except impala. Our findings reveal how rainfall variation affecting grass growth and hence herbivore nutrition can govern the reproductive phenology of ungulates in tropical latitudes where day length variation is minimal. The underlying mechanism seems to be the suppression of conceptions once nutritional gains become insufficient. Through responding proximally to within-year variation in rainfall, tropical savanna ungulates are less likely to be affected adversely by the consequences of global warming for vegetation phenology than northern ungulates showing more rigid photoperiodic control over reproductive timing. في خطوط العرض المعتدلة العالية، تلد ذوات الحوافر عمومًا في غضون فترة زمنية ضيقة عندما تكون الظروف مثالية لبقاء النسل في الربيع أو أوائل الصيف، وتستخدم تغيير الفترة الضوئية إلى مفاهيم زمنية لتوقع هذه الظروف. ومع ذلك، في خطوط العرض الاستوائية المنخفضة، يكون تباين طول اليوم ضئيلًا، ويجعل تباين هطول الأمطار الدورة الموسمية أقل قابلية للتنبؤ. ومع ذلك، فإن العديد من الأنواع ذوات الحوافر تحتفظ بقمم ولادة ضيقة في ظل هذه الظروف، في حين أن البعض الآخر يظهر أن الولادات تنتشر على نطاق واسع خلال العام. لقد حققنا في كيفية تأثير التباين في هطول الأمطار خلال العام وبين الأعوام على التوقيت التكاثري لأربعة أنواع من ذوات الحوافر تظهر هذه الأنماط المتناقضة في منطقة ماساي مارا في كينيا. أظهرت جميع الأنواع الأربعة قمم ولادة خلال الفترة المثلى المفترضة في موسم الأمطار المبكر. بالنسبة لحيوان النحل والامبالا، كانت ذروة الولادة منتشرة وولدت ذرية على مدار العام. على النقيض من ذلك، أظهر التوبي والخنزير الحربي تركيزًا موسميًا ضيقًا للولادات، مع قمع المفاهيم بمجرد انخفاض هطول الأمطار الشهري إلى ما دون مستوى العتبة. عزز ارتفاع هطول الأمطار في الموسم السابق وارتفاع الأمطار المبكرة في العام الحالي البقاء على قيد الحياة في مرحلة الشباب لجميع الأنواع باستثناء الإمبالا. تكشف النتائج التي توصلنا إليها كيف أن تباين هطول الأمطار الذي يؤثر على نمو العشب وبالتالي تغذية الحيوانات العاشبة يمكن أن يحكم الفينولوجيا الإنجابية لذوات الحوافر في خطوط العرض الاستوائية حيث يكون تباين طول اليوم ضئيلًا. يبدو أن الآلية الأساسية هي قمع المفاهيم بمجرد أن تصبح المكاسب الغذائية غير كافية. من خلال الاستجابة القريبة من التباين في هطول الأمطار خلال العام، فإن ذوات الحوافر في السافانا الاستوائية أقل عرضة للتأثر سلبًا بعواقب الاحترار العالمي على فينولوجيا الغطاء النباتي من ذوات الحوافر الشمالية التي تظهر تحكمًا دوريًا ضوئيًا أكثر صرامة في توقيت التكاثر.

Most of the world’s mountain glaciers have been retreating for more than a century in response to climate change. Glacier retreat is evident on all continents, and the rate of retreat has accelerated during recent decades. Accurate, spatially explicit information on the position of glacier margins over time is useful for analyzing patterns of glacier retreat and measuring reductions in glacier surface area. This information is also essential for evaluating how mountain ecosystems are evolving due to climate warming and the attendant glacier retreat. Here, we present a non-comprehensive spatially explicit dataset showing multiple positions of glacier fronts since the Little Ice Age (LIA) maxima, including many data from the pre-satellite era. The dataset is based on multiple historical archival records including topographical maps; repeated photographs, paintings, and aerial or satellite images with a supplement of geochronology; and own field data. We provide ESRI shapefiles showing 728 past positions of 94 glacier fronts from all continents, except Antarctica, covering the period between the Little Ice Age maxima and the present. On average, the time series span the past 190 years. From 2 to 46 past positions per glacier are depicted (on average: 7.8).

A natural holm oak forest was selectively thinned to test thinning as a tool to reduce tree mortality, increase productivity, and reverse the recent regression of the dominant species (Quercus ilex) induced by climate change. Thinning increased aboveground productivity and reduced stem mortality in this Mediterranean forest during four years just after thinning, contributing to the maintenance of forest functioning under changing climatic conditions. Q. ilex was the only species positively affected by the thinning: stem growth increased for all stem sizes, and mortality was significantly lower in thinned plots. On the contrary, mortality rates of Phillyrea latifolia and Arbutus unedo were not significantly lower. Stem growth increased for P. latifolia only in the smallest stem-size class. Our results highlight the suitability of selective thinning for improving the forest productivity and ensuring the conservation of Mediterranean coppices. Other benefits of selective thinning, such as a decrease in the risk of fire dispersion and an increase in the water supply for human populations, are also discussed.

High nutrient discharge from groundwater (GW) into surface water (SW) have multiple undesirable effects on river water quality. With the aim to estimate the impact of anthropic pressures and river–aquifer interactions on nitrate status in SW, this study integrates two hydrological simulation and water quality models. PATRICAL models SW–GW interactions and RREA models streamflow changes due to human activity. The models were applied to the Júcar River Basin District (RBD), where 33% of the aquifers have a concentration above 50 mg NO3−/L. As a result, there is a direct linear correlation between the nitrate concentration in rivers and aquifers (Júcar r2 = 0.9, and Turia r2 = 0.8), since in these Mediterranean basins, the main amount of river flows comes from groundwater discharge. The concentration of nitrates in rivers and GW tends to increase downstream of the district, where artificial surfaces and agriculture are concentrated. The total NO3− load to Júcar RBD rivers was estimated at 10,202 tN/year (239 kg/km2/year), from which 99% is generated by diffuse pollution, and 3378 tN/year (79 kg/km2/year) is discharged into the Mediterranean Sea. Changes in nitrate concentration in the RBD rivers are strongly related to the source of irrigation water, river–aquifer interactions, and flow regulation. The models used in this paper allow the identification of pollution sources, the forecasting of nitrate concentration in surface and groundwater, and the evaluation of the efficiency of measures to prevent water degradation, among other applications.