Saison par Saison€¦ · Impact des Changements Climatiques 24 oc~o~~:2017 sur le Paysage et les Écosystèmes Saison par Saison... Yann VITASSE Ln UNIVERSITÉ DE NEUCHÂTEL [email protected]

Impact des Changements Climatiques 24 oc~o~~:2017

sur le Paysage et les ÉcosystèmesSaison par Saison ...

Yann VITASSE LnUNIVERSITÉ DENEUCHÂTEL

[email protected]

Hiver Printemps Été Automne

mailto:[email protected]

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


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


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


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

http://www.esrl.noaa.gov/gmd/aggi/aggi.html


Au niveau mondial: CO2

1

http://nca2009.globalchange.gov/800000-year-record-co2-concentration

CHANGEMENT CLIMATIQUE À VENIR

Futur au niveau mondial: CO2

http://nca2009.globalchange.gov/800000-year-record-co2-concentration


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


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

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o

1

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~ ~

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


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


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

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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

http://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


Printemps

IMPACT SUR LA PHÉNOLOGIE

"L'étude des évènements biologiques cycliques enrelation avec les variations saisonnières du climat"

schwartz, M.D., 2003.

Printemps


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


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


En Suisse-7 Printemps de plus en plus précoce ...

Indice du printemps en Suisse (1951-2015)

1

source: météo Suisse

Printemps


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)

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1975 - 2016

?•

1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050Data extracted from MeteoSwiss


-7 Avance ,-v3.8 jours.décénnie-1 = ,-v15jours depuis 1975

Printemps


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) .......

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~ ~ 3.5co&0) :::::l"0 co..c~,~ 2.5C L..

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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


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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-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


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

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'900 950 2000

GLAMOS Projecthttp://glaciology.ethz. ch/swiss-g 1aci ers/

Été

http://glaciology.ethz.

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0Arctic

T""" Asian High Mts.........Q) -5 NW USA+SW-Can.occo Alaska+Coast Mts.co Patagonia.0 -10(/)(/)coE -15o

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CcoQ) -25E

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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

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....

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cu III - .~ Été'" ..... Il

E-0c

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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

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Paulsen et al. 2000

ENVELOPPES CLIMATIQUES DES ESPÈCES

Les perdants ...Épicéa (Picea abies)

Clirrel1.'t <:llm

Été


Les perdants ... Hêtre (Fagus sylvatica)Cl.mènt Cllr'n

Été


Les gagnants ... Chêne (Quercus petraea)Clmënt CIII'I1

Été


Les gagnants... Charme (Carpinus betulus)

Cllrr~ti.t Cllr'n

Été

MALADIES ET RAVAGEURS

BOSTRYCHE TYPOGRAPHEIps typographus


Été



Attaque de bostryches sur les épicéas, Préalpes fribourgeoises

Été


Evolution des populations de bostryches en Suisse

Hivers doux et étéchaud et sec en 2003

Tempête Vivian, 1990 Lothar,1999


Été



• < 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


• < 1.00• 1.00-1.49

1.50 - 1.99• 2.00 - 2.49

2.50 - 2.99

• >= 3.00



A1B,2035



• < 1.00• 1.00-1.49

1.50 - 1.99• 2.00 - 2.49

2.50 - 2.99

• >= 3.00



A18, 2060



• < 1.00• 1.00-1.49

1.50 - 1.99• 2.00 - 2.49

2.50 - 2.99

• >= 3.00



A1B 2085


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)

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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


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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