Diapositive 1
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Modelación de la vegetación actual y futura (2100) para el Noroeste de México en base al Modelo LPJGUESS y datos polínicos. Por: Dra. Carmen Isela Ortega-Rosas Universidad Estatal de Sonora [email protected] Colaboradores: Hély-Alleaume Christelle, Guiot Joel, y GutiérrezRuacho, Oscar Gerardo 1 Región de estudio Winter climatic system 45°N L Main moisture source 30°N Flow at 500 mb H Cold front H Warm front 15°N I.T.C.Z. H High pressure cell L Low pressure cell 0° Summer climatic system 45°N H L Main moisture source NAM 30°N Flow at 500 mb Cold front Warm front H I.T.C.Z. 15°N H High pressure cell L Low pressure cell NAM L 110°W 0° 90°W 70°W North American monsoon Modelación de la vegetación LPJ-GUESS Model Calibración y validación del modelo para la región de estudio Simulación de la vegetación en la actualidad Simulación de la vegetación a futuro (2100), con el escenario « B1 » del IPCC La región de estudio Sub-regiones: 1. Desierto de Sonora y Chihuahua Biomes: DESE and SEDE 2. Sierra Madre Occidental Biomes: TDF, WAMX, OC, COCO El modelo dinámico de vegetación LPJ-GUESS (version estandar): temperature, precipitation, radiation, CO2, soil type, daily processes soil hydrology ecosystem state annual processes Soil water biomass allocation & growth H2O stomatal regulation CO NPP reproduction 2 photosynthesis Vegetation structure and composition plant respiration establishment mortality CO2 Litter CO 2 leaf & root phenology fire disturbance Soil organic matter microbial decomposition leaf, root, root & sapwood bark turnover turnover LAI, NPP, CMASS, NEE Sitch et al., 2003; Smith et al., 2001 Calibración del modelo LPJ-GUESS PFT LPJGUESS BoTNE 1) Parametrización de tipos funcionales de plantas (PFT), valores para las variables básicas, basada en BoMNE la comparación entre valores de índice de área foliar BoBS BoNS (LAI) observada por los satelites y valores de LAI TeTBS simulados por el modelo 2) Se repite el primer paso hasta obtener una comparación aceptable entre valores de LAI observados y simulados Boreal Tolerant Needleleaved Evergreen trees Boreal Needleleaved Evergreen trees Boreal Broadleaved Summergreen trees Boreal Needleleaved Summergreen trees Temperate Tolerant Broadleaved Summergreen trees TeMBS Temperate Medium Tolerant Broadleave Summergreen TeIBS Temperate Intolerant Broadleave Summergreen trees TeNE Temperate Needleleaved Evergreen trees TeBE Temperate Broadleaved Everergreen trees TrTBE Tropical tolerant broadleaved evergreen trees TrIBE Tropical intolerant broadleaved evergreen trees TrBR Tropical broadleaved raingreen trees C4G Warm C4 grasses C3G Cold C3 grasses Biomas : PFT que lo integran : COCO BoNE, BoS, TeNE, C3 WAMX TeBE, C3, TeNE, TeBS TDF TrBR, C4, TeBE, TeNE, C3, TrBE OC C3, TeNEn TeBE, BoNE SEDE C4, C3, TrBR, TrBE STEP C3, TeBE, TeNE, TeBS DESE C4, C3, TrBE 3) Integración de PFT de tipo de vegetación tropical que la version estandar del modelo no incluye. Biomas : COCO (Cool Conifer Forest): bosque de coniferas frías WAMX (Warm Mixed Forest): bosque mixto cálido TDF (Tropical Deciduous Forest): bosque tropical deciduo OC (Open Conifer Forest): bosque abierto de coníferas SEDE (Semi-desert): semi-desierto (matorral espinoso) STEP : Steppe: estepas o praderas DESE : Desert: desierto Definición Calibración y validación • Se utilizaron 468 sitios de muestreo de polen superficial • 148 sitios derivados de este trabajo • 320 sitios fueron compilados de bases de datos polínicas para Norte América • 70 sitios fueron usados para la calibración • 398 sitios para la validación Resultados de la calibración del modelo: Estructura de la vegetación LAI maximal total por tipo de bioma 7 Total maximal LAI 6 5 4 3 2 1 0 COCO WAMX TDF OC SEDE LAI versión modificada del modelo(14 PFT) LAI satelitar (observado) LAI versión estandar del modelo (10 PFT) STEP DESE Resultados de la validación del modelo: composición de la vegetación Comparación entre valores observados (proporción de polen por PFT) vs. Simulados (proporción de LAI por PFT) de los 398 sitios utilizados en el modelo 100 80 60 40 20 0 Obs Sim COCO Obs Sim Obs WAMX BoNE Sim TDF BoBS TeBE Obs Sim OC TeNE TeBS Obs Sim SEDE TrBE TrBR Obs Sim STEP C3 C4 Obs Sim DESE Estructura de la vegetación simulada en la actualidad (simulación control) CRU_0ka Total maximal LAI Distribución de biomas actuales Modificada de Thompson et al., 2002) Simulación de la vegetación futura en LPJ-GUESS escenario « B1 » del IPCC El escenario B1 es “optimista” describe un mundo convergente dotado de la misma población mundial que culmina a mitad del siglo XXI y la cual declina entonces, al igual que ocurre con el escenario A1, pero con cambios rápidos en las estructuras económicas, convergentes hacia una economía de servicios e información, con reducciones en la intensidad de la utilización de materiales y la introducción de tecnologías propias utilizando los recursos de manera eficaz. La acentuación se hace sobre las soluciones mundiales orientadas hacia una viabilidad económica, social, y mayor equidad pero sin iniciativa suplementaria para gestionar el clima Cambios globales de temperatura y precipitación bajo el escenario B1, IPCC, (modelo climático IPSL-CM4) Precipitaciones Temperaturas (Marti et al., 2006) Modelo CRU 0k (1969-1998) Parámetros climáticos DESIERTOS SMO Precipitacion (mm/año) Temperatura media annual (°C) 309 21.2 809 14.8 Precipitacion (mm/año) Temperatura media annual (°C) Precipitacion (mm/año) Temperatura media annual (°C) 217 25 -92 +3.8 850 18.5 +41 +3.7 IPSL_CM4 (B1) (2071-2100) Anomalies Precipitación actual arrojada por el modelo de Circulación General Atmosférica acoplado (océanoatmósfera) IPSL-CM4 Cambios simulados en la estructura de la vegetación (LAI) a futuro CRU 1970-2000 IPSL 2070-2100 LAI Total maximal Cambios futuros en la composición de la vegetación Deserts En los Desiertos de Sonora y Chihuahua: 100 80 PFT tropicales de lluvia y herbáceas 60 PFT templado y tropical siempre verde 40 20 0 CRU IPSL DESE_CHI CRU IPSL SEDE CRU IPSL DESE_SON Sierra Madre Occidental En la Sierra Madre Occidental (SMO) 100 PFT templados deciduos y herbaceas 80 60 PFT Boreales y templados siempre verde 40 20 0 CRU IPSL CRU IPSL COCO OC BoNE CRU IPSL CRU IPSL WAMX BoNS TDF TeBE TeNE TeBS TrBE TrBR C3 C4 Cambios simulados en el Intercambio Neto de C en los Ecosistemas CRU 1969-1998 Secuestro Valores negativos IPSL 2070-2100 Emisión Valores positivos Conclusiones: • Se encontro un mejor funcionamiento del modelo LPJ-GUES después de cambiar las variables básicas de los PFT. • La vegetación a futuro presentará cambios importantes como lo simula el modelo: • Una reducción de los valores de LAI en zonas boscosas (PFT boreales serán sustituídos por PFT templados deciduos) • Un incremento de LAI (valores inferiores a 3) en ambos desiertos de Sonora y Chihuahua (extensión de praderas y matorrales) Perspectivas de la • Continuar con este tipo de estudios basándose en diferentes escenarios climáticos (IPCC 2013) • Calibrar y validar el modelo con datos reales de vegetación para otras regiones de México • Que los resultados sirvan para formular políticas publicas en cuestiones de adaptación y mitigación ante el cambio climático Gracias……… GUESS vegetation modelling strategy Each grid square contains a number of patches (independent) Characteristics of PFTs crown area leaves LAI leaves / LAI height stem diameter 0 -50 cm 50 -100 cm fine roots tree In each patch (0.1 ha) the PFTs compete for resources sapwood heartwood fine roots grass Cambios simulados en la productividad primaria neta anual de la vegetación CRU 1969-1998 IPSL 2070-2100 Reglas de Clasificación adoptadas para el modelo LPJ-GUESS Total LAI ≥ 3 Etructura de la vegetación Bosque Si BoMNE > 40% de LAI total Si TeBE > 60% de LAI total Si TeTBS+TeIBS >40% de LAI total Si TeNE > 20% y C3 > 25% de LAI total Si TrBR > 30% y TeBS < 20% de LAI total Total LAI ≥ 2 et < 3 Cool conifer forest (COCO) Warm mixed forest (WAMX) Temperate deciduous forest (TEDE) Open conifer forest (OC) Tropical deciduous forest (TDF) Matorral Espinoso Si TrBR < 30% et C4 < 60% Total LAI > 0 < 2 Si C4 < 60 % de LAI total Si C4 > 60 % de LAI total Biomes Semidesert (SEDE) Praderas Steppe (STEP) Desert (DESE)