Forståelse af fremtidig artsfordeling:Nye data for biogeografer

Klimaændringer påvirker, påvirker primært økosystemernes funktioner og dermed menneskelige sektorer, er blevet et afgørende emne. Observerede og forventede variationer i klimaforhold kan faktisk underminere økosystemernes økologiske ligevægt:gennemsnitlige klimamønstre, hovedsageligt repræsenteret ved intra-årlig (månedlig til sæsonbestemt) temperatur og nedbørscyklus, direkte indflydelse på distributionen, overflod og interaktioner mellem biologiske arter.

I løbet af den lange historie af videnskabelig forskning i forholdet mellem klima og Jordens samfund, talrige meteorologiske variabler og/eller afledte indekser er blevet formuleret, beregnet og anvendt til at forklare den geografiske fordeling af naturlige populationer langs klimagradienter, kendetegnet ved intra-årlige mønstre af temperatur og nedbør. Sådanne variabler og indekser er også kendt som bioklimatiske indikatorer (BioClimInd). De stammer hovedsageligt fra primære – observerede eller modellerede – klimafelter (f.eks. minimum, maksimum- og middeltemperatur, nedbørsmængde) og bidrage til at afgrænse den bioklimatiske "kappe" for arter i form af gunstige miljøforhold, også kaldet "egnethed".

En undersøgelse ledet af CMCC Foundation og for nylig offentliggjort i Natur tidsskrift Videnskabelige data udgivet et nyt globalt og gratis adgangsdatasæt af bioklimatiske indikatorer ved 0,5° gange 0,5° rumlig opløsning (ca. 50 km ved ækvator) for historiske og fremtidige forhold.

"Vores mål var at udvide tilgængeligheden af ​​bioklimatisk information med et ensemble af bioklimatiske indikatorer værdifulde både for historiske og fremtidige robuste vurderinger af klimaændringspåvirkninger", forklarer Sergio Noce, CMCC videnskabsmand og hovedforfatter af undersøgelsen. Hans forskning ved CMCC fokuserer på analysen af ​​de potentielle virkninger af klimaændringer på den rumlige udbredelse af skovareter. "Vi tænker på en bred vifte af forskningsfelter såsom dyrelivsøkologi, naturressourcers bevarelse og forvaltning, botanisk, skovbrug og mange andre områder, der involverer biogeografi. Mere generelt, vores data kan være nyttige til alle undersøgelser, der bruger artsfordelingsmodellering. I betragtning af dens rumlige opløsning, dette datasæt vil være særligt velegnet til undersøgelser på kontinental-global skala, for eksempel, at studere regioner som Middelhavet eller det russiske område; selv før du frigiver datasættet, vores team offentliggjorde et arbejde om virkningerne af global opvarmning på russiske skove fra et biogeografisk perspektiv ved hjælp af disse bioklimatiske indikatorer."

Hvad menes med biogeografi, og hvorfor er bioklimatiske indikatorer så vigtige? Som han forklarede i sit Natur Bag papirartiklen, "Biogeografi studerer fordelingen af ​​arter og økosystemer i et geografisk rum og forholdet mellem disse samfund og, blandt andre, de klimatiske forhold:bioklimatiske indikatorer opsummerer disse forhold. Ændringer i artsfordelingen har altid forekommet; der er mange eksempler på dyre- eller plantearter, der tidligere 'vandrede' mod mere egnede miljø- og klimatiske forhold. For at lave et eksempel, startende fra slutningen af ​​den seneste istid (ca. 11-12, 000 år f.v.t.) den europæiske hassel var kun i nogle glaciale refugier i det sydlige Europa; da klimaet blev varmere, hassel begyndte at migrere nordpå og spredte sig på hele det europæiske kontinent. Klimaforandringerne fremskyndede disse processer og i dag forstå og være i stand til at forudsige fremtidige klimakonvolutter, det er at forstå, hvordan arternes udbredelse og forekomst vil ændre sig i fremtiden, bliver altid vigtigere."

Det nye datasæt, kaldet CMCC-BioClimInd, vil bidrage til at nå dette mål og samtidig tilvejebringe et sæt af 35 bioklimatiske indekser beregnet både for et 40-årigt historisk interval (1960-1999) og for to fremtidige tidshorisonter (mellemsigtet 2040-2079 og langsigtet 2060-2099) fra , henholdsvis, efterbehandling af klimareanalyse og et ensemble af 11 Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) bias-korrigerede klimasimuleringer.

Derfor vil det nye CMCC-datasæt af bioklimatiske indikatorer være nyttigt for et bredt samfund af forskere, der sigter på at reproducere og modellere, henholdsvis, nuværende og fremtidige habitaters rækkevidde ved hjælp af en Species Distribution Modeling (SDM) tilgang, hvor der kræves store mængder af høj kvalitet og ajourførte miljødata (især klimadata).

"På den ene side, " konkluderer Noce, "Udnyttelsen af ​​indikatorer i stedet for blot rå klimavariabler gør det lettere at udlede sammenhænge mellem det undersøgte emne (arters forekomst, tilgængelighed af ressourcer osv.) og klimaregimet for at understøtte beslutninger om komplekse systemer; på den anden side, Brug af ensemblet giver mulighed for at overveje variabiliteten på tværs af simuleringer på grund af de forskellige modellers fysik og de usikre fremtidige udviklingsveje."

Arbejdet er i gang og i den nærmeste fremtid, CMCC-forskere ønsker at holde CMCC-BioClimInd opdateret ved at tilføje flere klimasimuleringer og/eller yderligere modeloutput.

Dataene for individuelle indikatorer er offentligt tilgængelige til download i det almindeligt anvendte Network Common Data Form 4 (NetCDF4) format i CMCC Data Delivery System (CMCC DDS), der netop er udgivet online, en unik, konsistent og problemfrit adgangspunkt til alle data produceret og brugt af CMCC.