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Impact des Changements Climatiques 24 oc~o~~:2017
sur le Paysage et les ÉcosystèmesSaison par Saison ...
Yann VITASSE LnUNIVERSITÉ DENEUCHÂTEL
yann.vitasse@wsl.ch
Hiver Printemps Été Automne
QUI SUIS..]E ?
Étagenival
Étagealpin
Postdoc 2 (2015-2016)Plantes alpines & climatologieWSL-SLF Davos, Suisse
ÉtageSubalpin2017-
Postdoc 1 (2010-2014)Limites altitudinales des arbresUniversité de Bâle, Suisse
Thèse doctorat (2006-2009)Phénologie des arbres dans les PyrénéesUniversity-INRA Bordeaux, France
• ---'___;;a:SfTCH' \ Master (2004-2005)1
Communautés végétales des dunes AtlantiquesUniversité de Bordeaux, France~_____.< >Dunes de sable ,,-~-----------,
PLAN DE LA PRÉSENTATION
1. Changements climatiques en quelques chiffres1.1 Changements passés et en cours1.2 Changements à venir
2. Les manifestations du changement climatiquedans le paysage saison par saison
2.1 Hiver2.2 Printemps2.3 Eté
2.4 Automne
CHANGEMENT CLIMATIQUE EN COURS
Au niveau mondial: Températures
-oo.._..
~ Réchauffement> 1 oC depuis 1880
ococo'T"""
en~0..ID
"'CIDcrsEoc
<l::
1880 18901 1 • 1 1
1910 1920 1930 1940 1950• 1 1 1
1970 1980 1990 2000 2010
CHANGEMENT CLIMATIQUE EN COURS
Au niveau mondial: TempératuresGISTEMP Seasonal Cvcle since 1880
Lf'I,....;o 1N•oee0"1
o
---rtIEo -c:4:
-7 réchauffement de toutes lessaisons, en particulier l'hiver
9https://data.giss.nasa.gov/gistemp/graphs/
1
CHANGEMENT CLIMATIQUE EN COURS
Au niveau mondial: émission de C02.;
Emission globale de Carbone par type de carburant
TotalPétroleCharbonGaz naturellCimenteries'rorchères
1800 1850 1900 1950 2000
9
8
6
5
4
3
2
o
10
.--.-:i--
1
Marland et al. 2007. Global, Regional, and National C02 Emissions
1
CHANGEMENT CLIMATIQUE EN COURS
Contribution à l'effet de serre anthropogène
Protoxyded'azote (Oxydedinitreux)
MéthaneCH417%
HFC - CFC13%
Dioxyde decarbone
CO265%
Source des données: http://www.esrl.noaa.gov/gmd/aggi/aggi.html
CHANGEMENT CLIMATIQUE EN COURS
Au niveau mondial: CO2
1
http://nca2009.globalchange.gov/800000-year-record-co2-concentration
CHANGEMENT CLIMATIQUE À VENIR
Futur au niveau mondial: CO2
CHANGEMENT CLIMATIQUE À VENIR
Futur au niveau mondial: température
4)o
~:l
~ 0.0<U..coo
Model mean globalmean temperatu rechange for high
. . .errussron scenarioRCP8.5
Accords de Paris 22 avr. 2016 (175 pays)
odel mean globalmean temperaturechange for lowemission scenarioRCP2.6
1900 1950 2000Year
205'0 2100IPCC 2103, 5th report
1
CHANGEMENT CLIMATIQUE À VENIR
Futur au niveau mondial: températurenatureclimate change LETTERS
PUBLISHED ONLlNE: 31 JULY 20171001: 10.1038jNCLIMATE3352
Less than 2 "C warming by 2100 unlikelyAdrian E. Raftery!", Alec Zlrnmer/, Dargan M. W. Frlersorr', Richard Startz" and Peiran l.iu'
12,000
ô0 8,0000à0
0+"::J0~
+"C::J0u 4,000
o
1
)
~ ~
o 1 2 3" 4 5 6 7 8
Temperature change relative to 1861-1880 (oC)
-7 < 5% de chance de limiter leréchauffement à +2°C d'ici à 2100(1% pour +1.5°C)
-7 > 90% de chance entre +2 et+4.9°C, Médiane +3.2°C
Raftery et al. Nature Climats Change 2017
1
CHANGEMENT CLIMATIQUE À VENIRRCP2.6 RCP8.5
(a) Change in average surface temperature (1986-2005 to 2081-2100)
39
........:.:~.:.:.:.:.:.:.:....................... ............ ............. ............ ............. ............ ............. ............ ............. .............. .............. .~: ::::~: :::: : ::::::::::: ::::: -: ., •••• oJo •••••••.............. ............. .
-2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 3 9 111.5 2 4 5 7
(b) Change in average precipitation (1986-2005 to 2081-2100)
-50 -40 -30 -20 -10 o 10 20 30 40 50
1
CHANGEMENT CLIMATIQUE EN COURS
En Suisse: Températuretempérature annuelle - Suisse -1864-2016
écart à la moyenne 1961-19902.5 .-----------~--------~--------~--------~--------~--------~--------~----------~
2.0
1.5
1.0
o 0.50--....CIlo 0.0'<1>
-0.5
-1.0
-1.5
-2.0
1880 1900 1920 1940 1960 1980
• années au dessus de la moyenne 1961-1990• années en dessous de la moyenne 1961-1990
moyenne pondérée sur 20 ans (filtre gaussien passe-bas)
© MétéoSuisse
2000
1
CHANGEMENT CLIMATIQUE EN COURS
En Suisse: Température
2.5
2.0
1.5
1.0
o 0.50--...CIlo 0.0'<1>
-0.5
-1.0
-1.5
-2.0
température annuelle - Suisse -1864-2016écart à la moyenne 1961-1990
-7 +1.9°C de 1901 à 2016
.................. -: .
© MétéoSuisse
1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000
• années au dessus de la moyenne 1961-1990• années en dessous de la moyenne 1961-1990
- tendance linéaire 1901-2016 (Ieast squares): 1.6JOC/100y (p-val: 0)1
CHANGEMENT CLIMATIQUE EN SUISSE
En Suisse: Température
0.8-Températures Hémisphère Nord [OC]
1.2 1- -Températures en Suisse [OC]
0.4
o
-0.4
Rebetez and Reinhard 2008, Rebetez 2011Données MétéoSuisse et CRU
-0.81900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
1
CHANGEMENT CLIMATIQUE À VENIRChangement attendu des températures et précipitations en
Suisse en hiver et en étéDéviation Température (0 C) Changement précipitations (%)
Hiver Hiver
Été
Source: les scénarios du changement climatique en Suisse cH2011
1
CHANGEMENT CLIMATIQUE EN SUISSEChangements des journées d'été et du nombre de jours de gel
Observations
(1980-2009)
Journées d'été> 25°C
Projections à la fin du siècle
(2070-2099)
5 10 15 20 40 60 80 100 [Nombre journées d'été]
Jours de gel
25 50 100 125 150 200 250 300 350 [Nombre jours de gel]
1Coup de projecteur sur le climat suisse. Etat des lieux et perspectives.
Swiss Academies Reports 11 (5) Académies suisses des sciences naturelles (2016)
Les manifestations du changementclimatique saison par saison:HIVER
LA NEIGE
En Suisse ...Hiver
LA NEIGE
Hiver
Durée d'enneigement en Suisse 11 stations 1139-2540 m200
...,c0) 160E0)0.0-0)cc0)
....-c 1200)
'0)!....::JCl
80
- -9 jours par décénnie(> 1 mois depuis 1970)
1970 1980 1990 2000 2010data: Klein et al. Climatic Change 2016
LA NEIGE
Profondeur de la couche neige en Suisse-7 -0.5 m depuis 1970 entre 1100 et 2500 m
Winter - Température
~
-Neige-
.
1970 1980 1990 2000 2010
40 Cl) E"0 Ü2,0 lo...."'_
. ~ ><Cl) co"0 Ec
O 0 Cl)·-2 '+- '0.0o ._lo.... Cl)-40 c, c
Vitasse et al. in prep
Hiver
LA NEIGE
Dans le monde ...
Couverture neigeuseHémisphère Nord
32~ __ ~~ __ ~ __ ~~ __ ~ ~ __ ~~ __ ~ ~~-+-1920 1960 1970 1980 1!l9O 2
Y,2010
~o--20
-5 à -30 %- historlcal-RCP2.6
RCP4.5RCP6.0
-40 t - RCP8.5i 1
1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100 1 PCC,2013
Hiver
BIODIVERSITÉ MILIEU ALPIN
Biodiversité des plantes alpines en Suisse-7 Effets du CCpositifs sur la biodiversité en milieux alpins, pour l'instant... Il Hiver
Richesse floristique a augmenté de +86% sur lessommets alpins Suisse (1900-2000)
1201900)
Cl)(])() 100
I(])Q.Cl)(])
""0(])lo....
..0.Eoz
1 Altitude (rn) Vittoz et al. 2009
La biodiversité en Suisse, Evolution, situation, action Académie des Sciences naturellessource: université de Lausanne
LES ESPÈCES INVASIVES
Hiver
Laurophylisation des forêts au sud des Alpesex: laurier cerise, troène du japon, palmierchanvre, camphre laurier ...o
a> 80"0.0a>"0 70Cf).....:J 60o~ 50a>.0 40E~ 30
120
20
110
100 ••90 • •• • Cf)
a>:J
8 .Q"+-'o
16 ~Cf)
14 a>ola>0..Cf)a>
10
o 1\ i , i , i • i i i J
1900 1920 1940 1960Year
Walther et al. (2002) Naturehttp://www.waldwissen.net
LES ESPÈCES INVASIVES
Perte des épisodes froids à Locarno
10
20 ~ _ .
Nombre de jours < -5°C
15 ~ _ .
o
source: MeteoSwiss
Hiver
Les manifestations du changementclimatique saison par saison:PRINTEMPS
FONTE DE LA NEIGE
-7 Fonte de la neige de plus en plus précoce('""'-6joursj 10 ans r- 21jours)
-7 +1.70 C au printemps depuis 1970
1980 1990 2000 2010
Vitasse et al. in prep
Printemps
IMPACT SUR LA PHÉNOLOGIE
"L'étude des évènements biologiques cycliques enrelation avec les variations saisonnières du climat"
schwartz, M.D., 2003.
Printemps
IMPACT SUR LA PHÉNOLOGIE
Au niveau mondial
Printemps de plus en plus précoce ...
C/) --.(1.) (1.)::l.-o-c._ C0) '(1.)o o
- '(1.) -0-0C
'(1.) - ,..cC/)
a.:s 1C/) 0ë~(1.) C/) -
E,03(1.).-o)ccSco c -s: ·cOa.
Évènements printaniers de 1950 à 2001
arbres / arbustes
Parmesan et al. Global Change Biology 2007
Printemps
IMPACT SUR LA PHÉNOLOGIE
Début de feuillaison Europe: 1982-2011~ -2 semaines d'avance en 30 ans
Observations de terrainln situ observanon:
400 -1 Leaf unfolding< SOoN, mean '" - 0.41
500,-----------------------,-----------------------~
300
200
Données satellites
Q) 100()C
Q) .~.::::::s 0 - -cr RS observation:
\~ 80 SOSu,
60
-c SOoN, mean '" • 0.56
Printemps
2.0
Changements temporels (jours/an)Fu et al. Global Ecol. Bio. 2014
IMPACT SUR LA PHÉNOLOGIE
En Suisse-7 Printemps de plus en plus précoce ...
Indice du printemps en Suisse (1951-2015)
1
source: météo Suisse
Printemps
IMPACT SUR LA PHÉNOLOGIE
Suisse: Floraison des arbres fruitiers et herbacées
.,' , J .. ~ ..... '.
...."'---'-if~. . *'M;..~• i, ;.,.JIo_ .If,---~
:"
..., ~~Anémone d~s,l;>ois
~ 160 - Prunus avium: -3_6 days_decade-1
Q) - Malus domestica: -4_6 days.decade"'>- - Taraxacum officinale: -3.4 days_decade-1
Q) A - Anemone nemorosa: -3_7 days_decade-1
..c_. 140-o~o--0) 120clo....Q)
3:o;:;:::100:::J--o0)
.s 80E~
1975 - 2016
?•
1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050Data extracted from MeteoSwiss
Vitasse et al. in prep
-7 Avance ,-v3.8 jours.décénnie-1 = ,-v15jours depuis 1975
Printemps
IMPACT SUR LA PHÉNOLOGIE
Mais ...les dates de sorties de feuilles répondent demoins en moins au réchauffement climatique ...
Cf)0)-=ü.- 0:::::l_
~ Cf) 4.5Cf) L..0) :::::lo"O:_:::,0) .......
+=i C
~ ~ 3.5co&0) :::::l"0 co..c~,~ 2.5C L..
co :::::l~ co
A/nus glulmesSetula pendula ,- Quercus roDUJ
Aescu/u$ hipPOc8stsnum- Fra'xinus 8xcelsiorFagus svlvatica - Ail
Fu et al. Nature 2015
-7 Manque de froid, durée du jour limitante ...
Printemps
IMPACT SUR LA PHÉNOLOGIE
Les espèces répondent différemment ...-6.6
-~.5
-5.25
·5
-4.8
-4.6
-4.4
-3.9
-3:.8
-3.5
Data extracted from: -3.S
· Fu et al. Nature 2015 -3.4· Vitasse et al. Oecologia 2013· Vitasse et al. Oecologia 2009· Vitasse et al. Agri. For. Meteo. 2009
·3
-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1Avance phénologique (jours °C-1)
Fraxinus exceisiotQuercu 5 pe troeaAbles a/ba
Frêne élevéChêne sessileSapin blanc
Acer pseudoptatoous É rab1e sycomorePrunus avium CerisierCarpinus betu/us CharmeLaburnum alpinum Cytise des AIpesûuercus robur Chêne pédonculéTilla corooto TilleulSorbus ariaBetula pendulaAlnus glu tinosaSarbus oucuparia.Fagus sytvonco
Sorbier blancBouleauAulneSorbier des oiseleursHêtre
o
-7 La compétition entre les espèces devrait changer:certaines espèces seront plus avantagées que d'autres
Printemps
IMPACT SUR LA PHÉNOLOGIEDésynchronisation entre les espèces?Exemple d'interactions entre différentes espèces
o+-JC<J.)
E<J.)'0.0cco..co
-1
1.1
.1,,-~
Tlme
,1
J1
11
11
~.,II
TimeDurant et al. Clirnate research 2007
Corrected from Stenseth & Mysterud (2002)
Printemps
Avril 2017, Conthey, Valais
Avril 2017, Delémont,
RISQUES DE DOMMAGES PAR LE GEL?
Augmentation du risque de dommage des plantes par le gel?
~1
Période avec gel ! Période sans gel
Hypothèse aAvance phénologique - Période sans gel7 Risque de dommage par le gel inchangé
Hypothèse bAvance phénologique < Période sans gel7 Risque de dommage par le gel diminue
Hypothèse cAvance phénologique > Période sans gel7 Risque de dommage par le gel augmente
Résultats
~
< 800m
x~
> 800m
Vitasse et al. Agr. For. Meteo. 2018
Printemps
Les manifestations du changementclimatique saison par saison:ÉTÉ
SAISON DE CROISSANCE
-7 Allongement de la période sans neige 9.5 j.j10 ans-7 +1.6°C en été depuis 1970
1.51-=-==-------::-----===ü 1.0
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- 0)
0 O)'Q.O""0 .-
0)
-10 .0) cco Cl)
-20 E ~-30 g Cl) Il Été«
Summer r::..~- Snow paremetersAir temperature
- Température- Neige
0.46 °C.decade 1
'9.53 days.decade "-1.5 "......1
1970 1980 1990 2000 2010
Vitasse et al. in prep
LABANQUISE
-7 -50% en 36 ans!!
LABANQUISE1980 ,..,7.0 Millions km2 ~ 0 "2016 ,..,3.5 Millions km2 =r -50 ra en 36 ans ..
,Etendue de la banquise (septembre)
CQ
cc
Stroeve et al. 2007 Geophysical Research Letters
Été
LES GLACIERSEn Suisse ...
Variation de l'étendue de quatre glaciers en Suisse
e.! -11000U
CD!;QI-1
~-! -2000:;:1
-3,000
o
)
'900 950 2000
GLAMOS Projecthttp://glaciology.ethz. ch/swiss-g 1aci ers/
Été
,........, 5S'IE Europe0) Andes.s: 0('f)
0Arctic
T""" Asian High Mts.........Q) -5 NW USA+SW-Can.occo Alaska+Coast Mts.co Patagonia.0 -10(/)(/)coE -15o
i.+=T5Q) -200..(/)
CcoQ) -25E
\ 1
Q)Il Été
>.;::; -30co~E -35~Ü
LES GLACIERS
Dans le monde ...Variation du volume des glaciers dans le Monde
1960 1970 1980 1990 2000Year http://www.antarcticglaciers.org
NIVEAU DES OCÉANS
Au niveau mondial: Niveau de la mer
...-..EE
coœ-01:::Jcoœ>cœcoEoc«
Changement du niveau de la mer
Augmentation du niveau desocéans> 4mmjan
Été
NIVEAU DES OCÉANS
Au niveau mondial: Niveau de la mer.-..EE.._!i....
œEcu-(])"'0:::Jcuœ>-c(]) .- - ----- ..
cu III - .~ Été'" ..... Il
E-0c
<:(-
Source: Climats Change Science
NIVEAU DES OCÉANS
Au niveau mondial: Niveau de la mer
Été
OURAGANS
Fréquence des ouragans14 - --Fréquence des ouragans de catégorie 5 en Atlantique . _
12 -
10 - --------------------------------------------------------------------------- -------------
8 -
6 -
4 -
2 -
---------~--_.
1851-1900 1901-1930 1931-1960 1961-1990 1991-2017
-7 Augmentation de la température des océans donneplus d'énergie aux cyclones
Été
MIGRATION DES ESPÈCES
Progression de la limite supérieure de la forêt
Limite progressive en Valais avec le mélèze et l'arole
MIGRATION DES ESPÈCES
Croissance des arbres à la limite de la forêt-7 En Valais, à la limite supérieure de la forêt, les arbres croissenmaintenant plus de deux fois plus vite qu'au début du 19ème siècl
,..........,E
............ EID ............s...... en~ ID.........co i~1 E
IDÜ
r tlJl en~ Il Été
s......~ID0)s......co_J
u- '~·~-::-W·
Paulsen et al. 2000
ENVELOPPES CLIMATIQUES DES ESPÈCES
Les perdants ...Épicéa (Picea abies)
Clirrel1.'t <:llm
Été
ENVELOPPES CLIMATIQUES DES ESPÈCES
Les perdants ... Hêtre (Fagus sylvatica)Cl.mènt Cllr'n
Été
ENVELOPPES CLIMATIQUES DES ESPÈCES
Les gagnants ... Chêne (Quercus petraea)Clmënt CIII'I1
Été
ENVELOPPES CLIMATIQUES DES ESPÈCES
Les gagnants... Charme (Carpinus betulus)
Cllrr~ti.t Cllr'n
Été
MALADIES ET RAVAGEURS
BOSTRYCHE TYPOGRAPHEIps typographus
http://www.waldwissen.net
Été
MALADIES ET RAVAGEURS
Attaque de bostryches sur les épicéas, Préalpes fribourgeoises
Été
MALADIES ET RAVAGEURS
Evolution des populations de bostryches en Suisse
Hivers doux et étéchaud et sec en 2003
Tempête Vivian, 1990 Lothar,1999
http://www.waldwissen.net
Été
MALADIES ET RAVAGEURS
• < 1.00• 1.00-1.49
1.50 - 1.99• 2.00 - 2.49
2.50 - 2.99
• >= 3.00
BOSTRYCHE TYPOGRAPHE
Nombre potentiel de générations
Jakoby et al. 2015: Borkenkâfer im Klimawandel- Modellierung des künftigen Befallsrisikos durch denBuchdrucker (Ips typographus). Eidg. Forschungsanstalt WSL, Birmensdorf, 45 S., ETH Zürich e-collection
MALADIES ET RAVAGEURS
• < 1.00• 1.00-1.49
1.50 - 1.99• 2.00 - 2.49
2.50 - 2.99
• >= 3.00
BOSTRYCHE TYPOGRAPHE
Nombre potentiel de générations
A1B,2035
Jakoby et al. 2015: Borkenkâfer im Klimawandel- Modellierung des künftigen Befallsrisikos durch denBuchdrucker (Ips typographus). Eidg. Forschungsanstalt WSL, Birmensdorf, 45 S., ETH Zürich e-collection
MALADIES ET RAVAGEURS
• < 1.00• 1.00-1.49
1.50 - 1.99• 2.00 - 2.49
2.50 - 2.99
• >= 3.00
BOSTRYCHE TYPOGRAPHE
Nombre potentiel de générations
A18, 2060
Jakoby et al. 2015: Borkenkâfer im Klimawandel- Modellierung des künftigen Befallsrisikos durch denBuchdrucker (Ips typographus). Eidg. Forschungsanstalt WSL, Birmensdorf, 45 S., ETH Zürich e-collection
MALADIES ET RAVAGEURS
• < 1.00• 1.00-1.49
1.50 - 1.99• 2.00 - 2.49
2.50 - 2.99
• >= 3.00
BOSTRYCHE TYPOGRAPHE
Nombre potentiel de générations
A1B 2085
Jakoby et al. 2015: Borkenkâfer im Klimawandel- Modellierung des künftigen Befallsrisikos durch denBuchdrucker (Ips typographus). Eidg. Forschungsanstalt WSL, Birmensdorf, 45 S., ETH Zürich e-collection
RAVAGEURS POUR L'AGRICULTURE
Pression des insectes ravageurs-7 augmentation attendue car le cycle de vie des insectes est trèsfortement influencé par les temperatures
Ex: carpocapse (vers des fruits)Cydia pomonella-7 Actuellement ~1 génération par an, on prédit 2 à 3 générationspar an d'ici la fin du siècle
Stoeckli et al. Plos One 2012
Source: wikipedia
Été
SÉCHERESSES ESTIVALES
Dépérissement des Pins dans le Valais
Été
Les manifestations du changementclimatique saison par saison:AUTOMNE
INSTALLATION DU MANTEAU NEIGEUX
Début de l''enneigement + tardif 3.7 j.j10 ans(-13 jours depuis 1970)
ü ~:~lT-=~T~e:~:p:é=ra=tu~r=-e---------------10) 0 ~ - Neige"0 'Q;' 0.50) lo....
:..= ::::J 0co +-' o~ ---E ~. ---------o \0) -0 5c Q. .« E
0) -1 O~+-' .
--20 .23 ~co ::::J
10 "0 gco+-,0) C"0 0)
0) E._ 0)- 'Q.O-10 co .-E 0)
C-20 g C
1 3.68 days.decade'" 1 « -0)-1.5 ' l , l' 1 "0
1970 1980 1990 2000
Autumn'f,
2010
Vitasse et al. in prep
Automne
PERGÉLISOL
Fonte du Pergélisol (sol gelé) et ses conséquencesAlpine Permafrost Index Map (APIM)
ISource : University of Zurich
Automne
PERGÉLISOL
Conséquence du la fonte du pergélisol
Chute de rochers dans les Aiguilles de Chamonix et température ...
Einhorn et al. Revue de géographie alpine 2015
Automne
LAVES TORRENTIELLES ET GLISSEMENT DE TERRAIN
Val Bregaglia (GR), Lave torrentielle arrivant sur le viII
-7 3 à 4 Millions de m3 de matieres rocheuses emportées Automne
_.-1"
LAVES TORRENTIELLES ET GLISSEMENT DE TERRAIN
-7 3 à 4 Millions de m3 de matieres rocheuses emportées Automne
MATURATION DU RAISIN .-VENDANGES
elutien d
I). .. pl.
1.
Automne
QUALITÉ DU VIN EN SUISSE
"Le réchauffement climatique est positif pour la viticulture suisse, car ilgarantit une meilleure maturation, notamment pour les cépages tardifs"
Vivi an Zufferey, chercheur en production végétale à Agroscope, 2015
Automne
Mer~; ...
Schweizerische EidgenossenschaftConfédération suisseConfederazione SvizzeraConfederaziun svizra
•U1UNIVERSITÉ DENEUCHÂTEL
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