• Energy Research

Cette étude de modélisation démontre à quel niveau d'élévation de la température moyenne mondiale (ΔTg) les régions seront exposées à des diminutions significatives de la disponibilité en eau douce et à des changements dans les écosystèmes terrestres. Les projections sont basées sur un nouvel ensemble cohérent de 152 scénarios climatiques (huit trajectoires ΔTg atteignant 1,5-5 ° C au-dessus des niveaux préindustriels d'ici 2100, chacune mise à l'échelle avec des schémas spatiaux de 19 modèles de circulation générale). Les résultats suggèrent que déjà à un ΔTg de 2 ° C et principalement dans les régions subtropicales, une pénurie d'eau plus élevée se produirait dans plus de 50% des 19 scénarios climatiques. D'importants changements biogéochimiques et structurels de la végétation se produiraient également à 2 ° C, mais principalement dans les écosystèmes subpolaires et semi-arides. D'autres régions seraient affectées à des niveaux de ΔTg plus élevés, avec une intensité plus faible ou avec une confiance plus faible. Au total, des niveaux moyens de réchauffement planétaire de 2 ° C, 3,5 ° C et 5 ° C sont simulés pour exposer 8%, 11% et 13% supplémentaires de la population mondiale à une pénurie d'eau nouvelle ou aggravée, respectivement, avec une confiance >50% (alors qu'environ1,3 milliard de personnes vivent déjà dans des régions pauvres en eau). Parallèlement, des transformations substantielles de l'habitat se produiraient dans les régions biogéographiques qui contiennent 1% (dans les zones touchées à 2 ° C), 10% (3,5 ° C) et 74% (5 ° C) des espèces de plantes vasculaires actuelles pondérées par l'endémisme, respectivement. Les résultats suggèrent une croissance non linéaire des impacts avec ΔTg et mettent en évidence les disparités régionales dans les amplitudes d'impact et les niveaux critiques de ΔTg. Este estudio de modelado demuestra a qué nivel de aumento de la temperatura media global (ΔTg) las regiones estarán expuestas a disminuciones significativas de la disponibilidad de agua dulce y cambios en los ecosistemas terrestres. Las proyecciones se basan en un nuevo conjunto consistente de 152 escenarios climáticos (ocho trayectorias de ΔTg que alcanzan 1.5–5 ° C por encima de los niveles preindustriales para 2100, cada una escalada con patrones espaciales de 19 modelos de circulación general). Los resultados sugieren que ya a una ΔTg de 2°C y principalmente en los subtrópicos, se produciría una mayor escasez de agua en >50% de los 19 escenarios climáticos. También se producirían cambios estructurales sustanciales biogeoquímicos y de vegetación a 2 ° C, pero principalmente en ecosistemas subpolares y semiáridos. Otras regiones se verían afectadas a niveles más altos de ΔTg, con menor intensidad o con menor confianza. En total, se simulan niveles medios de calentamiento global de 2 ° C, 3,5 ° C y 5 ° C para exponer a un 8%, 11% y 13% adicionales de la población mundial a una escasez de agua nueva o agravada, respectivamente, con >50% de confianza (mientras que ~1.300 millones de personas ya viven en regiones con escasez de agua). Al mismo tiempo, se producirían transformaciones sustanciales del hábitat en regiones biogeográficas que contienen el 1% (en zonas afectadas a 2 ° C), el 10% (3.5 ° C) y el 74% (5 ° C) de las especies de plantas vasculares ponderadas por endemismo actuales, respectivamente. Los resultados sugieren un crecimiento no lineal de los impactos junto con ΔTg y resaltan las disparidades regionales en las magnitudes de impacto y los niveles críticos de ΔTg. This modelling study demonstrates at what level of global mean temperature rise (ΔTg) regions will be exposed to significant decreases of freshwater availability and changes to terrestrial ecosystems. Projections are based on a new, consistent set of 152 climate scenarios (eight ΔTg trajectories reaching 1.5–5 ° C above pre-industrial levels by 2100, each scaled with spatial patterns from 19 general circulation models). The results suggest that already at a ΔTg of 2 ° C and mainly in the subtropics, higher water scarcity would occur in >50% out of the 19 climate scenarios. Substantial biogeochemical and vegetation structural changes would also occur at 2 ° C, but mainly in subpolar and semiarid ecosystems. Other regions would be affected at higher ΔTg levels, with lower intensity or with lower confidence. In total, mean global warming levels of 2 ° C, 3.5 ° C and 5 ° C are simulated to expose an additional 8%, 11% and 13% of the world population to new or aggravated water scarcity, respectively, with >50% confidence (while ∼1.3 billion people already live in water-scarce regions). Concurrently, substantial habitat transformations would occur in biogeographic regions that contain 1% (in zones affected at 2 ° C), 10% (3.5 ° C) and 74% (5 ° C) of present endemism-weighted vascular plant species, respectively. The results suggest nonlinear growth of impacts along with ΔTg and highlight regional disparities in impact magnitudes and critical ΔTg levels. توضح دراسة النمذجة هذه مستوى مناطق متوسط ارتفاع درجة الحرارة العالمية (ΔTg) التي ستتعرض لانخفاضات كبيرة في توافر المياه العذبة والتغيرات في النظم الإيكولوجية الأرضية. تستند التوقعات إلى مجموعة جديدة ومتسقة من 152 سيناريو مناخيًا (ثمانية مسارات ΔTg تصل إلى 1.5–5 درجة مئوية فوق مستويات ما قبل الصناعة بحلول عام 2100، تم قياس كل منها بأنماط مكانية من 19 نموذج دوران عام). تشير النتائج إلى أنه بالفعل عند درجة حرارة 2 درجة مئوية وبشكل أساسي في المناطق شبه الاستوائية، ستحدث ندرة مياه أعلى في أكثر من 50 ٪ من السيناريوهات المناخية التسعة عشر. كما ستحدث تغييرات هيكلية بيوكيميائية ونباتية كبيرة عند 2 درجة مئوية، ولكن بشكل أساسي في النظم الإيكولوجية تحت القطبية وشبه القاحلة. ستتأثر المناطق الأخرى عند مستويات ΔTg أعلى، بكثافة أقل أو بثقة أقل. في المجموع، تتم محاكاة متوسط مستويات الاحترار العالمي البالغة 2 درجة مئوية و 3.5 درجة مئوية و 5 درجات مئوية لتعريض 8 ٪ و 11 ٪ و 13 ٪ إضافية من سكان العالم لندرة المياه الجديدة أو المتفاقمة، على التوالي، بثقة >50 ٪ (في حين أن 1.3 مليار شخص يعيشون بالفعل في مناطق شحيحة المياه). وفي الوقت نفسه، ستحدث تحولات كبيرة في الموائل في المناطق الجغرافية الحيوية التي تحتوي على 1 ٪ (في المناطق المتأثرة عند 2 درجة مئوية) و 10 ٪ (3.5 درجة مئوية) و 74 ٪ (5 درجات مئوية) من أنواع النباتات الوعائية المتوطنة الحالية، على التوالي. تشير النتائج إلى نمو غير خطي للتأثيرات جنبًا إلى جنب مع ΔTg وتسلط الضوء على التفاوتات الإقليمية في أحجام التأثير ومستويات ΔTg الحرجة.

AbstractPlant diversity effects on community productivity often increase over time. Whether the strengthening of diversity effects is caused by temporal shifts in species-level overyielding (i.e., higher species-level productivity in diverse communities compared with monocultures) remains unclear. Here, using data from 65 grassland and forest biodiversity experiments, we show that the temporal strength of diversity effects at the community scale is underpinned by temporal changes in the species that yield. These temporal trends of species-level overyielding are shaped by plant ecological strategies, which can be quantitatively delimited by functional traits. In grasslands, the temporal strengthening of biodiversity effects on community productivity was associated with increasing biomass overyielding of resource-conservative species increasing over time, and with overyielding of species characterized by fast resource acquisition either decreasing or increasing. In forests, temporal trends in species overyielding differ when considering above- versus belowground resource acquisition strategies. Overyielding in stem growth decreased for species with high light capture capacity but increased for those with high soil resource acquisition capacity. Our results imply that a diversity of species with different, and potentially complementary, ecological strategies is beneficial for maintaining community productivity over time in both grassland and forest ecosystems.

AbstractA prominent hypothesis in ecology is that larger species ranges are found in more variable climates because species develop broader environmental tolerances, predicting a positive range size-temperature variability relationship. However, this overlooks the extreme temperatures that variable climates impose on species, with upper or lower thermal limits more likely to be exceeded. Accordingly, we propose the ‘temperature range squeeze’ hypothesis, predicting a negative range size-temperature variability relationship. We test these contrasting predictions by relating 88,000 elevation range sizes of vascular plants in 44 mountains to short- and long-term temperature variation. Consistent with our hypothesis, we find that species’ range size is negatively correlated with diurnal temperature range. Accurate predictions of short-term temperature variation will become increasingly important for extinction risk assessment in the future.

AbstractAimInterspecific hybridization can promote invasiveness of alien species. In many regions of the world, public and domestic gardens contain a huge pool of non‐native plants. Climate change may relax constraints on their naturalization and hence facilitate hybridization with related species in the resident flora. Here, we evaluate this possible increase in hybridization risk by predicting changes in the overlap of climatically suitable ranges between a set of garden plants and their congeners in the resident flora.LocationEurope.MethodsFrom the pool of alien garden plants, we selected those which (1) are not naturalized in Europe, but established outside their native range elsewhere in the world; (2) belong to a genus where interspecific hybridization has been previously reported; and (3) have congeners in the native and naturalized flora of Europe. For the resulting set of 34 alien ornamentals as well as for 173 of their European congeners, we fitted species distribution models and projected suitable ranges under the current climate and three future climate scenarios. Changes in range overlap between garden plants and congeners were then assessed by means of the true skill statistic.ResultsProjections suggest that under a warming climate, suitable ranges of garden plants will increase, on average, while those of their congeners will remain constant or shrink, at least under the more severe climate scenarios. The mean overlap in ranges among congeners of the two groups will decrease. Variation among genera is pronounced; however, and for some congeners, range overlap is predicted to increase significantly.Main conclusionsAveraged across all modelled species, our results do not indicate that hybrids between potential future invaders and resident species will emerge more frequently in Europe when climate warms. These average trends do not preclude, however, that hybridization risk may considerably increase in particular genera.