Diapositive 1

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)