Regard sur la relation Biodiversité - Changement Climatique:

1. par Amadou IDRISSA BOKOYE Environnement Canada Regard sur la relation Biodiversité - Changement Climatique: cadre théorique et opportunités d'évaluation du biome Montréal, 18 mars 2010

2. Résumé L'analyse des relations entre la biodiversité et le climat constitue un enjeu majeur de recherche scientifique et une source importante de développement de connaissances en vue d'actions de conservation des biomes et des écosystèmes terrestres. Les espèces vivantes sur notre planète présentent des caractéristiques intrinsèques en termes de tolérance à des seuils donnés de variables météorologiques et  d'historique climatique qui caractérisent leur habitat et conditionnent leu survie et toutes les phases de leur cycle de reproduction. Avec le  changement climatique, ces seuils  peuvent être atteints et/ou dépassés, mettant ainsi en péril la biodiversité de part le risque de disparition des espèces qui ne sauront pas faire preuve de résilience face à l'aléa climatique. Afin de mieux de cerner les liens entre la biodiversité et le climat, nous décrirons le cadre théorique du fonctionnement global du système climatique (qui inclut la biosphère) et des mécanismes d'interaction entre ces deux entités. Les efforts de la recherche en vue de coupler  par  modélisation les processus physico-chimiques et le monde du vivant seront également  abordés. A cela s'ajoutera un bilan récapitulatif et prospectif de la littérature récente  concernant nos connaissances sur les impacts observés et appréhendés du changement climatique sur les principaux écosystèmes , notamment: les  écosystèmes polaires , marins et côtiers, forestiers; ceux des zones arides et semi-arides  et des milieux humides ; et enfin des écosystèmes particuliers , par exemple ceux en milieu agricole. Le pourquoi et le comment de l'utilisation de l'information climatique dans le s  diagnostique s  prospectif et perspectif  de la biodiversité seront étayés et discutés en tenant compte des échelles de temps et d'espace ainsi que du cadre institutionnel à l'échelle régionale et internationale.  Outre les données de la télédétection spatiale, le potentiel des bases de données climatologiques (météorologie, composition atmosphérique, états de surface) au regard de la caractérisation de la biodiversité sera démontré. En terme de perspective d'application  opérationnelle, le potentiel de la production climatologique du Service Météorologique du Canada (SMC)-Région du Québec  et de ses outils novateurs accessible s   à des non spécialistes, sera mis en relief.

3. Plan • Introduction • Cadre théorique • Impacts du CC sur la BD • Méthodes d’évaluation du biome • Ressources disponibles • Conclusion

4. Introduction

5. Peterson et al., 2008 Changement Climatique • Un enjeu socio-économique et politique majeur à l’échelle de la planète • [(GIEC,2007), COP15 (Copenhague) • Une opportunité de compréhension de notre planète (R&D) en vue d’assurer un • développement durable et mieux gérer les risques associés à l’aléa • hydro climatique Une réalité tangible

6. Tendance en précipitation et température (GIEC,2002)

7. Biodiversité • Biodiversité un enjeu socio-économique majeur et importante pour notre bien • être • Des pertes rapides et irréversibles induites par les activités anthropiques • depuis les 50 dernières années [GreenFacts (2006)]

8. Changement climatique (CC) et biodiversité (BD) Deux univers qui évoluent de façon séparée à travers des cadres et des structure distinctes • Convention cadre des Nations Unies sur les • Changements Climatiques (CCNUCC) • GIEC • Conférences des Parties (COP) • Structures régionales et nationales CC • Convention cadre des Nations Unies sur la Diversité • Biologique (CBD) • Conseil (scientifique)[SBSTTA] • Secrétariat de la CB • Conférence des parties • Structures régionales et nationales BD

9. Questions analytiques (Hodas, 2005) • Comment le CC influence-t-il la biodiversité et vice-versa? • Dans quelles mesures les cadres nationaux et international de la biodiversité • incluent-ils le CC dans leurs cadres réglementaires? • Dans quelles mesures le cadre légal du CC tient-il compte des cadres de • définition et de régulation de la biodiversité? • Comment faire pour une meilleure synergie CC-BD? • Comment l’information climatique peut-être intégré dans le diagnostique de la • biodiversité?

10. Côté Climat Contexte de réchauffement climatique global avec des impacts majeurs (GIEC,1995, 2001, 2007) Perturbation des écosystèmes et des cycles naturels induite par les activités anthropiques Atteinte des limites d’adaptation ou de migration des écosystèmes Côté Biodiversité Perte global en biodiversité

11. Effort de synergie entre les 3 conventions de RIo CBD, COP-10 (Nagoya, Japon, 2010) Appel de coopération et programmes de synergie entre la convention sur les changement climatiques, la convention sur la biodiversité et la convention sur la désertification (Decision X/20)

12. Source: imagerie MODIS Lien atmosphère - biosphère Lien Climat-Biodiversité: une image vaut 1000 mots Les poussières du Sahara fournissent des nutriments à la forêt amazonienne: 50 millions de tonnes de poussières chaque année!!!

13. Cadre théorique

14. Relation BD et CC et facteurs de régulation

15. Quelques cycles importants

16. … des processus en interactions continue

18. … des processus régis par des équations déterministes • Electro-magnétisme

19. IPCC 2001 … des progrès restent à faire pour une prise en compte des processus biologiques dans la modélisation numérique du climat • Défis en capacité • de calcul • Défis de gestion dedonnées importantes

20. Evaluation de la performance de performance de de modélisation climatique globale pour la précipitation moyenne pour la période 1961-1990 et pour la fenêtre avril-octobre (saison pluvieuse au Sahel) [contribution au projet Canada-Sahel en CC]

21. Modélisation climatique régionale (globale) Le modèle Éco-hydrologique du Saint-Laurent (Environnement Canada) évolue vers une intégration complète des processus hydrologiques, physico-chimiques et éco-physiologiques Avec possibilité d’évaluation des impacts du changement climatique et des niveaux d’eau sur la faune et la flore, pertes et modifications des milieux humides, contamination de l’eau et des sédiments, introduction d’espèces exotiques, impacts de la biotechnologie et impacts des polluants atmosphériques.

22. Impacts du CC sur la BD

23. Biodiversité en milieu semi-aride (47% de la masse continentale) et CC • Une forte variabilité spatio-temporelle dans les ressources en eau • (sécheresses, inondations) est anticipée pour ces zones et la diversité • biologique en serait largement affectée. • 70% des africains dépendent des ressources biologiques de ces terres pour • assurer leur quotidien. • Perte de biomasse et donc de ressource énergétique Source: convention sur la diversité biologique Biodiversité en milieu forestier et CC • Milieu très vulnérable au CC qui représente 80% du carbone stockée dans la • végétation terrestre, 50% des primates et 9% des arbres connus. • La déforestation représente environ 1.7 milliards de tonne de carbone par an et • par mètre. • Le CC induit une forte variabilité dans le cycle hydrologique qui • affecterait la santé du milieu forestier qui représente un grand moyen de réduction • du CO2 dans l’atmosphère de part la séquestration du carbone.

24. Biodiversité en milieu côtier et maritime (0.2% de la flore océanique) et CC • les récifs coraliens fournissent de la subsistance à plus de 100 millions de • personnes et représente 25% des espèces marines • Une augmentation de température de la surface océanique provoquerait une • altération du massif corallien voire sa disparition à hauteur de 95% dans les • eaux australiennes en 2050. On pourrait s’attendre aussi à un changement • important du ratio de sexe mâle/femelle pour certaines espèces. • Un changement dans l’intensité du rayonnement pourrait affecter la • composition du phytoplancton et du tissu de bactéries qui jouent un • rôle important dans les grands cycles biogéochimiques Biodiversité en milieu montagnard (27% de la surface terrestre) et CC • Le réchauffement climatique entraîne la disparition d’espèces alpines • Réduction du volume des glaciers (60% dans les alpes suisse, 82% au • Kilimandjaro) • 67% des glaciers se rétrécissement actuellement • 50% de la population mondiale dépend des eaux montagneuses

25. Biodiversité en milieu humide (3% de la surface terrestre) et CC • le déclin de la biodiversité dans ces milieux qui représentent des sources de • nutriments, sédiments et habitacles pour des espèces de flore et de faune • 20% des espèces de poisson d’eau fraîche sont soit disparus ou en danger de • disparition • La dégradation des milieux humides renforcent les émissions de gaz à effet de • serre • La restauration et la conservation de ces milieux représente un moyen • important d’atténuation (GES) d’adaptation au CC Biodiversité en milieu agricole (30% des terre émergées) et CC • le stress hydrique et thermique est de nature à entraîner une réduction de 30% • des récoltes dans les régions tropicales et subtropicaux • Le milieu agricole contribue à l’accroissement des GES (machinerie) mais aussi à sa réduction par séquestration du carbone (plantations) • La conservation de la biodiversité agricole constitue un moyen d’adaptation au CC

26. Biodiversité en milieu insulaire (îles) (30% des terre émergées) et CC • Impact majeur du CC: augmentation du niveau de mer de 0.18 à 0.59 m à la • fin du 21 ème siècle (2090-2099) • Le réchauffement climatique apporte la paix: disparition en 2010 de l’île de Talpatti • (Moore) disputé entre l’Inde et le Bengladesh • Impact majeur: augmentation de l’intensité et de la fréquence des cyclones • Richesse de la biodiversité en milieu insulaire • 75% des espèces animales et 90% des espèces d’oiseau disparus • depuis le 17ème siècle sont de nature insulaire • 23% des espèces insulaires sont en danger contre 11% pour le reste du • monde Biodiversité en milieu polaire (30% des terre émergées) et CC • Le milieu polaire s’avère le plus vulnérable au CC avec de forts impacts • biophysiques et sociaux au sein des communautés autochtones • La fonte de la masses de glace donnerait lieu à une augmentation du niveau de mer • de 4 à 6 m • Le dégel du permafrost affecte les infrastructures et accroît les émissions de GES • Changements observés: disparition de la couverture de glace estivale au pôle • Nord, diminution du poids des Ours

27. Méthodes d’évaluation du biome (à partir de l’information climatique)

28. Postulat • (1) Les espèces vivantes sur notre planète présentent des caractéristiques intrinsèques en termes de tolérance à des seuils donnés de variables météorologiques et climatiques qui caractérisent leur habitat et conditionnent leu survie dans toutes les phases de leur cycle de reproduction.  • (2) La dynamique spatio-temporelle de l’habitacle est régie par des • conditions climatiques intrinsèques

29. (1) Approche géo spatiale: Télédétection et SIG Télédétection passive (optique)

30. Télédétection active (Radar)

31. Cadre conceptuel

32. (1) Approche d’indice biophysique Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) (Bokoye,2004) Compilation d’indices biophysiques (Bokoye, 2005: rapport EC]

33. (2) Approche de profil climatiques

35. (3) Approche par analogie temporelle en climatologie Changement dans la distribution de fréquence de variables clés (température, précipitations) au sein du biome au fil du temps? Cas de la température minimale dans le bassin versant de Churchill Fall (53° 33' 42" N / 64° 6' 23" W) à partir d’Observation (1961-1990) et de de simulation du modèle climatique HadCM3 aux horizons 2020 et 2050

36. Été 2009mystérieuse disparition des saumons du pacifique qui n’ont pas répondu présents au RDV de migration sur la rivière Fraser: 1.7 millions d’individus sur 10-13 millions habituels (Source: Pêche et Océan Canada) Grande fièvre médiatique et des interrogations scientifiques sur les causes de cette disparition: parasites, changement climatique, ….. Coût de théâtre: retour massif du saumon sockeye sur le fleuve Fraser avec un niveau record d’individus: 25 millions d’individus!!! (3) Approche par analogie temporelle en climatologie Caractérisation climatologique d’un événement biologique: Cas de la mystérieuse disparition/réapparition des saumons sur la côte pacifique du Canada en 2009

37. Disparition des saumons du pacifique en 2009 et température

38. Variation spatiale

39. (4) Approche par modélisation L’ajustement des paramètres d’entrée pour la validation d’un Paramètre Biophysique Observé Est source de renseignements Sur le milieu observé Bokoye et al., 2004

40. Ressources disponibles

41. Environnement Canada Données climatiques: des outils novateurs • Climat-Québec: • http://www.climat-quebec.qc.ca Data Access Interface: http://loki.qc.ec.gc.ca/DAI/DAI-e.html Bilans climatologiques potentiellement pour le monde de la biodiversité Possibilité de sélection de données spatio-temporelles • Bokoye A. I. 2005. Les indices climatiques. Environnement Canada.

42. Données de surface et de climat BERMS:http://berms.ccrp.ec.gc.ca/e-main.htm

43. Autres structures Biodiversité Système canadien d'information sur la biodiversité: http://www.scib.gc.ca/home_f.php

44. Centre sur la biodiversité: http://www.biodiversite.umontreal.ca/

45. Données de l’Agence Spatiale Canadienne (ASC) Produits Radar (Radarsat - surface) Surveillance des écosystèmes nordiques et côtiers Pollution de l’air, Profils atmosphériques programme Initiatives gouvernementale en observation de la Terre (IGOT) de l’Agence spatiale canadienne (ASC). EC: http://www.spaceforhabitat.ca/ RNCan: http://www.nrcan-rncan.gc.ca/com/elements/issues/29/biodivers-eng.php Produits Satellite Optique (Scisat, MOPIT, OSIRIS-Atmosphere) Données géospatiales et biophysiques

46. International Données climatiques • NCDC: http://www.ncdc.noaa.gov • NASA: http://disc.sci.gsfc.nasa.gov/giovanni • UCAR: http://dss.ucar.edu/ • IRI: http://portal.iri.columbia.edu/portal/server.pt • Centre Régional Agrhymet: http://www.agrhymet.ne/ Biodiversité http://www.gbif.org/

47. Données géospatiales et biophysiques NASA: Un ensemble de données de part la télédétection (par exemple A-Train) N.B. Produits ESA (European Spatial Agency] similaires

48. Un outil novateur: le système GIOVANI de la NASA: http://giovanni.gsfc.nasa.gov Type de données: Atmosphériques, Environnementales, Hydrolologiques Océaniques

49. Espace d’échange et de dialogue Climat-Biodiversité http://www.cbnex.com/: plate-forme pour connecter les mondes du climat et de biodiversité • Utile pour: • Faire connaître votre organisation et votre expertise • Faire connaître vos projets et initiatives • Trouver des expertise et des talents pour élargir vos activités

50. Conclusion