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Science in a changing world & the Badia effect

September 22nd, 2024 No comments

I have recently written a short letter on science and global change for Frontiers in Ecology and Environment [1]. The letter is available here: doi | pdf, and below are some extracts.

Predictions regarding climate change in response to anthropogenic factors, such as atmospheric greenhouse-gas emissions, were initially made long ago (e.g., 1938; 1972; 1975) and have been continually refined through successive studies and reports from the Intergovernmental Panel on Climate Change. Presented in a plethora of international conferences, these predictions were reasonably close to current observations. However, humanity has largely disregarded these predictions, and as a result, science has not fully served one of its purposes. Thus, the current widespread occurrence of droughts, heatwaves, and intense wildfires should come as no surprise—in fact, it can be argued that these are outcomes that humanity has collectively chosen …

Ecologists continue to monitor the changes (for example, scientists as “insectometers”). In so doing, we certainly learn about how the biosphere and biodiversity are functioning, but we are witnessing a vanishing world that has—up to now—accommodated humanity quite well. This scenario is reminiscent of the case of Leoncio Badia (the undertaker of Paterna, Valencia, Spain, between 1939 and 1945) who witnessed the brutal reality of the executions of his colleagues by the Franco dictatorship and secretly buried the bodies with care, meticulously recording all details and labeling them so they could be recognized in the future (which indeed has happened). Similarly, scientists today are witnessing the natural world disappear and are quietly and carefully documenting the details for the benefit of future generations, with the feeling that this process is unstoppable given its strength (the Badia effect). This is an odd, and also uncomfortable, sensation for those interested in biodiversity and natural history. Humans may develop technologies to facilitate their continuous adaptation to new climates, but biodiversity is likely to be left behind …

Reference

[1] Pausas JG 2024. Science in a changing world. Front. Ecol. Environ. 22(7): e2797. [doi | pdf]

Millán Millán (1941-2024)

January 13th, 2024 No comments

Millán Millán Muñoz (Granada 1941 – Valencia 2024), físico atmosférico por la Universidad de Toronto e ingeniero industrial por la Universidad del País Vasco. Durante su tiempo en Canadá desarrolló diversos instrumentos para detectar metales, contaminantes y plumas de volcanes, que aun se utilizan actualmente. También trabajó en la dispersión de contaminantes, tanto en Canadá como en España. En España fue el director, y alma mater, de la Fundación CEAM (Valencia, 1991-2012), donde realizó estudios muy novedosos y de gran calado para entender la dinámica atmosférica en la cuenca Mediterránea. Se enfocó en entender esa dinámica y su relación con la meteorología, la dispersión de contaminantes, la calidad del aire, el cambio climático y el ciclo del agua. En este marco, una de sus aportaciones importantes fue demostrar científicamente que las pérdidas de tormentas en la costa Mediterránea eran debidas a la urbanización y destrucción de los ecosistemas de la costa; es decir, la causa de las pérdidas de tormentas no es directamente el cambio climático sino al mal uso del territorio. Llegó a cuantificar la cantidad de lluvia anual que hemos perdido en la costa valenciana por el mal uso del territorio.

Persona extremadamente lista, con gran intuición y capacidad para entender procesos; era muy crítico con los estudios tradicionales basados en correlaciones o en modelos de grano grueso (la mayoría). Era sincero, y decía las cosas que pensaba sin demasiadas formalidades, aunque no fueran las cosas que a la gente le gustaba oír; esto le generó algunas enemistades. Él mismo se definía como “granaíno malafolla”, pero en el fondo, era muy buena persona y con muy buen sentido del humor. Quizá por su carácter y sinceridad ha sido frecuentemente infravalorado.

Falleció ayer 12 de enero. Nos ha dejado un legado muy importante que aun tenemos que asimilar del todo. Encontraremos a faltar su sabiduría. Que descanse en paz.

Millán Millán. Origen de las fotos, arriba: Mónica Torres (tecnicaindustrial.es) 2011, JG Pausas 2017 (Mijares); abajo: EPDA 2019 (izquierda y centro) y Las Provincias 2024.

Más información:

Millán en Wikipedia | Entrevistas: 2011 (pdf),  2017,  2019 | Charla 2023 (video) 

Millan Millan and the Mystery of the Missing Mediterranean Storms (2023)

Millán, M.M. 2014. Extreme hydrometeorological events and climate change predictions in Europe. Journal of Hydrology 518, Part B, 206–224. | doi

Pausas, J.G. & Millán, M.M. 2019. Greening and browning in a climate change hotspot: the Mediterranean Basin. BioScience 69, 143–151.  doi | oup | blog | pdf 

Incendios, clima y paisaje, o de cómo adaptarnos a la nueva realidad

August 1st, 2022 No comments

Una versión un poco simplificada de este texto se publicó en TheConversation (18/7/2022), en elDiario.es (19/7/2022), en elPeriodico (2/8/2022), entre otros periódicos, bajo el título “Cómo adaptarnos a la nueva realidad de incendios”. También se ha publicado en inglés en Mednight (3/8/2022): “Adapting to the new reality of fires”, y en portugués en Esquerda (4/8/2022): “Como nos podemos adaptar à nova realidade dos incêndios”.

Hace 40 millones de años, la Antártida estaba cubierta de grandes bosques. Y hace 25 000 años, media Europa estaba cubierta de hielo y la otra media eran estepas frías. Gracias a la paleontología hoy sabemos que la vegetación de todo el mundo ha ido cambiando según han ido sucediendo cambios climáticos. La vegetación y el clima están ligados, ya lo decía Humboldt (1769–1859), y es una de las primeras lecciones de ecología.

Si ahora, con nuestra inacción climática (fig. 1), hemos aceptado que cambie el clima, debemos aceptar también que cambie la vegetación. Es iluso querer conservar la vegetación del siglo XX con el clima del siglo XXI. Igualmente, la gestión forestal del siglo XXI no puede ser como la del siglo XX, cuando el clima era menos árido.

Fig. 1. Inacción climática. Concentración de CO₂ en la atmósfera (en ppm) a lo largo de los años (de 1960 a 2020). En colores se muestra el incremento de temperaturas a escala global (climate stripes). También se indican las diferentes reuniones internacionales realizadas para debatir sobre el cambio climático, y lo poco útiles que han sido. Tadzio Mueller / Wiebke Witt / Marius Hasenheit / Sustentio, CC BY

Los grandes incendios forestales

Los grandes incendios no se producen por una sola causa (el cambio climático o las plantaciones forestales). Se producen por la coincidencia de igniciones en periodos de sequía y condiciones meteorológicas adversas (olas de calor, viento), en zonas con vegetación continua y fácilmente inflamable [1, 2]. Estas zonas a menudo son matorrales y vegetación en etapas tempranas después del abandono rural (incluidos bosques jóvenes) o plantaciones densas no gestionadas apropiadamente.

El cambio climático interviene en la ecuación [2] porque extiende la estación propensa a incendios, agudiza las sequías, incrementa la mortalidad de plantas (y la biomasa seca) e incrementa la frecuencia de condiciones meteorológicas favorables a los incendios (por ejemplo, olas de calor). Pero el gran incremento de incendios que se ha dado en la historia reciente de España ha sido independiente del cambio climático, y asociado principalmente al abandono rural [3]. La disminución de la agricultura, del pastoreo y de la recolección de madera, y la falta de gestión en plantaciones forestales, generan paisajes más continuos y homogéneos donde el fuego se propaga fácilmente. En estos paisajes, el papel relativo del clima en los incendios aumenta a medida que dejamos que avance el cambio climático [2, 3].

La vegetación que aparecerá después de sequías e incendios recurrentes será diferente a la actual, porque muchas especies pueden no estar adaptadas a esos nuevos regímenes climáticos y de incendio. Presumiblemente la nueva vegetación será menos densa y menos forestal, y con cambios en la composición de especies.

Podemos dejar que las sequías y los incendios vayan adaptando los pasajes al nuevo clima. El problema es que esos grandes incendios pueden tener consecuencias sociales y económicas. Una alternativa es adelantarse a los incendios.

 

¿Qué podemos hacer?

Para evitar esos grandes incendios que perjudican a la sociedad, debemos adaptar nuestro paisaje y nuestro comportamiento a las nuevas condiciones ambientales. Esto incluye generar paisajes que sean más resilientes al régimen climático y de incendios que viene. Para ello, podemos poner en marcha estrategias como las siguientes

1. Generar paisajes heterogéneos

Las discontinuidades en el paisaje y los mosaicos agroforestales reducen la propagación de incendios. Esto es especialmente importante en zonas cercanas a las poblaciones humanas. Hay diversas estrategias para alcanzar este objetivo, por ejemplo: potenciar (con políticas de apoyo) el mundo rural, la agricultura y el pastoreo extensivo, así como el consumo de cercanía; incrementar las poblaciones de herbívoros naturales en zonas apropiadas para ello (rewilding o resilvestración); o realizar tareas de gestión forestal específicas en zonas críticas, como generar cortafuegos, quemas y pastoreo prescritos, o tratamientos y aprovechamientos silvícolas.

Todas estas herramientas no son excluyentes; se pueden combinar según las distintas características socieoconómicas y del terreno. Ciertamente, estimular el mundo rural es fácil de decir, especialmente desde el mundo urbano. Pero en España, por ejemplo, no es evidente que haya suficiente población dispuesta a volver a la vida rural como para generar un cambio significativo en el paisaje. Quizás podría ayudar una política de inmigración que ofreciera esa posibilidad a personas que llegan en busca de condiciones mejores a las que se dan en sus países de origen.

Fig. 2. Paisaje en la zona de Gátova (Valencia) después de un incendio en el verano de 2017. Alternar cultivos en zonas de monte (mosaicos agroforestales) ayuda a frenar su propagación. Foto: Juli G. Pausas,

2. Aprender a convivir con los incendios

Eliminar los incendios de nuestros paisajes es imposible y contraproducente [4], especialmente en el marco del cambio climático. El reto de la gestión es crear condiciones que generen regímenes de incendios sostenibles tanto ecológica como socialmente.

Enfocar las políticas de gestión de incendios únicamente a la extinción puede generar incendios grandes e intensos. Es más sostenible tener muchos incendios pequeños y poco intensos, que pocos incendios de grandes dimensiones e intensos.

Para alcanzar estos objetivos se requiere profesionalizar a los actores que intervienen en la prevención y extinción de los incendios forestales. Son ellos quienes pueden generar los regímenes de incendios sostenibles, pero en muchas ocasiones trabajan en condiciones precarias.

3. Minimizar y asumir riesgos

Debemos evitar construir viviendas e infraestructuras en zonas con bosque mediterráneo altamente inflamable y reducir al máximo la interfaz urbano-forestal. Esto no solo reduce el peligro para las personas e infraestructuras, también reduce las igniciones. Entre los mecanismos para conseguirlo se incluyen la recalificación de terrenos (a no urbanizables o incluso a agrícola) y la implementación de tasas (disuasorias) por construir en áreas con alto riesgo de incendios (pirotasas), entre otras.

En zonas ya construidas, es necesario asegurar que se realizan tareas de autoprotección, como la implementación de franjas de seguridad con poca vegetación (o con cultivos) alrededor de las viviendas, o incluso implementar sistemas de riego prescrito. Es importante asegurar que las viviendas tengan seguro contra incendios forestales, y que no esperen que los bomberos necesariamente las protejan. Hay que asumir riesgos, responsabilidades y costes si se desea vivir en medio de paisajes altamente inflamables en lugar de en una zona urbana.

Durante olas de calor, sería conveniente reducir la movilidad en el monte y en zonas de interfaz (urbano-forestal y agrícola-forestal) para minimizar el riesgo de igniciones.

Fig. 3. Ejemplo de interfaz urbano-forestal en un paisaje altamente inflamable en la Costa Brava (Platja d’Aro, Barcelona). Viviendas en una matriz forestal altamente inflamable como es este caso pronto o tarde se verán afectadas por un incendio; es cuestión de tiempo. Google Maps

4. Conservar los bosques y los humedales

Debemos conservar y restaurar los bosques en los microhábitats húmedos (refugios), para incrementar su resiliencia a los cambios en el clima.

Hay que potenciar la restauración de humedales y otros ecosistemas litorales que, aparte de los beneficios para la biodiversidad, mantienen el ciclo del agua y contribuyen a la conservación del clima [5].

La degradación de la costa (por la desecación de los humedales y la sobreurbanización) contribuye a la reducción de la precipitación [5] y al incremento de gases de efecto invernadero (vapor de agua) [5]. Potenciar vegetación en zonas urbanas (jardines, árboles en las calles) también contribuye a la conservación del clima, además de mejorar la calidad de vida de los ciudadanos (¡ninguna calle sin árboles!).

5. Restaurar con especies vegetales más resistentes

La restauración del s. XX se basaba en imitar ecosistemas del pasado. En el s. XXI, la restauración no ha de tener como referencia el pasado, sino el futuro. En proyectos de restauración y en plantaciones, se deben utilizar especies (o poblaciones de las mismas especies) más resistentes a la sequía y a los incendios que las que había con anterioridad [6]. Por ejemplo, especies y poblaciones que actualmente se encuentran en zonas más secas o con más actividad de incendios. Esto sería más sostenible que utilizar las estaciones de alta calidad forestal que se utilizaban con el clima del siglo pasado.

6. Reducir el consumo de combustibles fósiles

Esto es clave para frenar el aumento de gases de efecto invernadero, y así reducir la velocidad del cambio climático y la frecuencia de las olas de calor.

 

En conclusión

Este verano tenemos grandes incendios principalmente en el oeste del Mediterráneo, y el verano pasado los tuvimos en el este, acorde con la distribución de las olas de calor de cada año. No hay ninguna novedad ni sorpresa en ello. Hemos decidido cambiar el clima (fig. 1) y por lo tanto, la vegetación se está ajustando a ese nuevo clima. Está todo dentro de lo esperado si seguimos sin adaptar el paisaje y nuestro comportamiento a las nuevas condiciones del siglo XXI. El fuego y las sequías lo hacen por nosotros.

 

Referencias

[1] Pausas J.G. 2021. Incendios forestales: no todo es cambio climático. ; El Diario, LaMarea 19 agosto 2021 TheConversation.com (18 agosto 2021),  elDiario.es (19 agosto 2021),  laMarea.com, jgpausas.blog

[2] Pausas J.G. & Keeley J.E. 2021. Wildfires and global change. Front. Ecol. Environ. 19: 387-395. [doi | wiley | pdf | brief for managers]

[3] Pausas J.G. & Fernández-Muñoz S. 2012. Fire regime changes in the Western Mediterranean Basin: from fuel-limited to drought-driven fire regime. Climatic Change 110: 215-226. [doi | springer | pdf]

[4] Pausas J.G. 2017. Acabar con los incendios es antinatural e insostenible. 20minutos (Ciencia para llevar), 13 Julio 2017. [20minutos]

[5] Pausas J.G. & Millán M.M. 2019. Greening and browning in a climate change hotspot: the Mediterranean Basin. BioScience 96:143-151. [doi | oup | blog | pdf]

[6] Leverkus AB, Thorn S, Gustafsson L, Noss R, Müller J, Pausas JG, Lindenmayer D. 2021. Environmental policies to cope with novel disturbance regimes: steps to address a world scientists’ warning to humanity. Environ. Res. Lett. 16: 021003. [doi | pdf]

Wildfires and global change: the threshold approach

June 3rd, 2021 No comments

To generate wildfires we need some specific components (ignitions, fuel, and right conditions). Traditionally, this has been explained using the triangle approach [1] or the 4-switches approach [2]. We propose a more mechanistic model to explain wildfires, the threshold approach [3]. Under this view, wildfires occur when three thresholds are crossed (ignition, continuous fuel, and drought); and fire weather moves these thresholds to lower values and so it triggers the occurrence and spread of wildfires (Fig. 1). The size and duration of the fire largely depend on how long the fire weather lasts and the extent of the area containing suitable fuel.

Climate change increases the conditions conductive to fire, and thus it also increases the frequency in which some of these thresholds are crossed, extending the fire season and increasing the frequency of dry years. However, climate-related factors do not explain all the complexity of global fire regime changes as human factors are extremely important: humans shifts ignition patterns and modify fuel structure. Humans cause ignitions directly by accident or arson, but also indirectly by altering fuels that can make them more susceptible to ignitions (vegetation openings). Humans also modify fuel continuity, either reducing it (eg fragmentation) or increasing it (eg fire suppression). For instance, in many Mediterranean ecosystems, the drought threshold is crossed annually, and vegetation cover (fuel) is usually high enough for fire spread; thus, ignitions are a key factor. Larger populations of humans in the wildland-urban-interface will likely lead to increased ignition rates, and consequently higher probability of ignitions coinciding with extreme weather events to generate wildfires.

Fig. 1. Probability of fire occurrence vs ignitions; fire spread vs landscape fuel continuity; and, fuel flammability vs drought. In each of the three graphs, vertical lines indicate the thresholds. In all cases, fire weather (strong wind, high temperature, or low humidity) moves the curve (and the threshold) towards lower values (thick red arrow; i.e. , saturation is reached at lower values of the x axis), with the consequence of increasing the probability of an ignition resulting in a fire, the fire spread (for a given landscape configuration), and the flammability of the vegetation (fuel dries out quicker). The flow chart indicates the main factors affecting the fire drivers: growing population (in or near wildlands); fuel changes in the landscape (fragmentation, oldfields, fire exclusion, etc.); and climate change (driven by the increase in greenhouse gases). From [3].

 

References

[1] Moritz et al. 2005. Wildfires, complexity, and highly optimized tolerance. P Natl Acad Sci USA 102: 17912–17.

[2] Bradstock RA. 2010. A biogeographic model of fire regimes in Australia: current and future implications. Global Ecol Biogeogr 19: 145–58.

[3] Pausas JG & Keeley JE 2021. Wildfires and global change. Front Ecol Environ. [doi | web | pdf]

Australian fires 2019/20

January 12th, 2020 No comments

Australia is a very flammable continent, and fires have been occurring there for millions of years. As a consequence, many plants and animals have developed adaptations and strategies to cope with recurrent fires. However, the current fire season in eastern Australia is really very severe, including not only very large fires but also high intensity firestorms. SE Australia has suffered other sever fire seasons in the past (an iconic example is the Black Friday bushfires in 1939). Why is this happening now? Here I’ve compiled key figures that help us to understand it.

In the last few years, Australia has been suffering an increase in temperature; on average, each year is hotter than the previous year (Fig. 1). In fact, 2019 was the warmest years, but also the driest year (with the lowest rainfall) ever recorded. December 2019, when most fires started, was climatically an extreme (Fig. 2). During the December heatwave (Fig. 3) some meteorological station (e.g., Penrith, near Sydney) recorded temperatures over 48oC, and the record of highest average maximum temperature for Australia was broken on two consecutive days (40.7 and 41.9oC  on 17 and 18 Dec, respectively). January 4 was Canberra’s hottest day since records began (44oC). In such extreme weather conditions, ignitions easily become a wildfire (in fact, several of the wildfires started from a dry lightning), and fires spread very quickly in a vegetation that has been in a drought for many months. This generates not only huge areas burned (Fig. 4), but also very hot fires and strong uplift air columns that reach the stratosphere (pyrocumulonimbus). These are called firestorms. Firestorms produce there own winds and spread embers and the fire very fast; they even produce lightnings that generate additional wildfires. Firestorms produce extreme fire behaviour that is beyond the capacity of firefighters. In those fires, as it happens in volcanoes, the smoke reaches the stratosphere and circulates at very long distances (e.g., currently smoke from these fires has already reached South America).

The fire season has not ended yet. The ecological effects of these fires will depend on many factors (spatial variability of fire intensity, previous fires, species, etc…). The size and intensity of these fires suggest that they can have some negative consequences, but it is too early for any quantitative evaluation. Many plants are starting to resprout just few days after the fire, even under those drought conditions; some animals are leaving their hiding places, exploring the burned area, and carcasses are locally abundant suggesting patches of high animal mortality. We’ll see when will the rain come, and how plants and animals will respond. For humans, the consequences are catastrophic (fatalities, destruction of many infrastructures, smoke problems, etc.).

Fig. 1. In Australia, each year is hotter than the previous year, on average. From Australian Bureau of Meteorology
Fig. 2. December 2019 was climatically an extreme, unprecedented in relation to rainfall and temperature. Elaborated with data from Australian Bureau of Meteorology
Fig. 3. Global temperature in December 18th, 2019, as shown by Windy. Note also that part of the differences in temperature are due to the different time zones; i.e., middle of the day in Australia, night time in South America, and early morning in Africa.
Fig. 4. Major fires in south-east Australia by January 10th, 2020 (5,634,000 ha). From @eforestal [update Jan 18th: 6 millions ha]

More information:

Australian Bureau of Meteorology  | @eforestal maphub  | NSW fire service | VIC emergency | Desinformation |

Update (4/2020): For a map of the time-since-fire and fire severity across NSW fires, see: Bradstock et al. 2020, Global Change Biol., doi:10.1111/gcb.15111 (spoiler: most fires burned at relatively low severity!)

Update (2021): Pausas J.G. & Keeley J.E. 2021. Wildfires and global change. Frontiers Ecol. & Environ. 19: 387-395. [doi | wiley | pdf ]

Cambio climático, políticas medioambientales y gestión del territorio

April 15th, 2019 1 comment

No hay duda que el planeta está sometido a un calentamiento global causado por al incremento de CO2. Para evitar una pérdida de calidad de vida y de biodiversidad, se necesitan políticas de reducción de CO2, que se deben realizar a todos los niveles, tanto personal, como a nivel municipal, regional y global. Pero además de estas políticas de CO2, existen otras políticas locales relacionadas con la gestión del territorio, que pueden ser muy relevantes para luchar contra el cambio climático. En nuestro clima mediterráneo existen dos factores clave, el régimen de incendios y el régimen de sequías, que actualmente están siendo perturbados. En un artículo reciente [1] se propone que existen principalmente tres factores locales que determinan la actual dinámica de la vegetación y que afectan a los incendios y las sequías en nuestros ecosistemas:

a) El abandono rural en un entorno depauperado de herbívoros salvajes. Este aumenta las áreas de monte (áreas forestales), pero también la abundancia y continuidad de la vegetación, que es el combustible que alimentan los incendios forestales. Ello incrementa la probabilidad de incendios grandes e intensos y de incendios en la interfaz agrícola-forestal.

b) El incremento de la población urbana viviendo o visitando zonas semiurbanas (por ejemplo, incremento de viviendas en la interfaz urbano-forestal). La consecuencia es un incremento de: 1) la degradación de la biodiversidad (por ejemplo, incrementa la introducción de especies exóticas, la contaminación lumínica, el uso ineficiente del agua, etc.); 2) la probabilidad de incendios (más igniciones tanto accidentales como provocadas); y 3) la vulnerabilidad de la sociedad a los incendios (se ponen en peligro vidas e infraestructuras).

c) La degradación costera, que aumenta la sequía a través de procesos de retroalimentación negativa; es decir, la desecación de las marismas costeras, la deforestación para la agricultura y, más recientemente, la explosiva urbanización costera, han reducido drásticamente los ecosistemas originales (y su evapotranspiración) y, por lo tanto, el agua disponible para la brisa marina que en el pasado alimentaba las lluvias en las montañas de la costa [1].

Por lo tanto, las políticas de gestión del territorio para luchar contra el cambio climático deben enfocarse a dos objetivos principales: gestionar los incendios, y reducir las sequías; siempre evitando que la gestión afecte negativamente a la biodiversidad.

 

Figura: La perturbación de los regímenes de incendios naturales y sequías en los paisajes mediterráneos está determinada tanto por factores globales como locales. El aumento de la actividad de incendios se debe a la cantidad de combustible y la homogeneidad del paisaje generada por el abandono rural en un entorno depauperado de herbívoros y con crecientes igniciones (de origen humano) y sequías. El aumento de las condiciones secas es consecuencia del calentamiento global, pero también de las pérdidas por tormentas causadas por la perturbación del ciclo del agua generado por la degradación de los ecosistemas costeros. El incremento de población semi-urbana se refiere al incremento de población urbana viviendo en o visitando zonas de monte, incluyendo zonas de la interfaz urbano-forestal.

 

Políticas para la gestión de incendios: La tolerancia cero a los incendios no ha funcionado ni en España ni en ningún otro país; al contrario, la extinción total de los incendios genera ecosistemas con gran acumulación de biomasa que cuando arden lo hará con elevada intensidad produciendo incendios de grandes dimensiones (megaincendios). Esto es lo que se llama la paradoja de la extinción de los incendios. Por lo tanto, el reto de la gestión no debería ser eliminar los incendios, sino crear paisajes que generen regímenes de incendios sostenibles tanto ecológica como socialmente [2,3]. Eliminarlos es imposible, antinatural y ecológicamente insostenible [4]. Por lo tanto, en áreas cerca de zonas urbanas debe potenciarse los incendios pequeños, frecuentes, y de baja intensidad, sea aprovechando incendios naturales o realizando quemas prescritas. Además, la introducción de herbívoros, sean nativos (rewilding) o ganado, puede reducir la cantidad de combustible y por lo tanto limitar los incendios y facilitar las quemas prescritas. La gestión de los incendios también implica decisiones tan conflictivas como limitar la interfaz urbano-forestal, es decir, limitar la expansión de urbanizaciones y polígonos industriales en zonas rurales y naturales. Los mecanismos para limitar estas zonas pueden ser diversos, incluyendo la recalificación de terrenos (a no urbanizables), o la implementación de tasas (disuasorias) por construir en áreas con alto riesgo de incendios, entre otros. En las zonas ya urbanizadas, se requiere forzar la realización de planes de evacuación y multar la falta de autoprotección alrededor de las viviendas, de manera que se reparta la responsabilidad entre administración y propietarios.

Políticas para la conservación del clima: Una manera de reducir las sequías es potenciar el ciclo del agua que ha sido perturbado por la degradación de la costa. Esto implica, la conservación, restauración, y ampliación de la mayor zona posible de vegetación nativa en la zona más litoral, y en especial de los marjales litorales. Es decir, la conservación de los marjales litorales son importantes no solo para la conservación de la biodiversidad, sino también para la conservación del clima. Además, en las zonas urbanas y semiurbanas se debería potenciar los parques, jardines y zonas verdes con abundante vegetación, así como plantar árboles en todas las calles posibles. La evapotranspiración que realizaría toda esta vegetación (en sistemas naturales, urbanos y semiurbanos), beneficiaría al ciclo del agua y contribuiría a la conservación del clima. Además, la vegetación en zonas urbanas y semiurbanas también beneficia a la calidad de vida en muchos otros aspectos que no abordamos aquí. Dado que pequeños incrementos de temperatura en la costa tienen implicaciones en toda las montañas vecinas [1], es importante reducir el efecto ‘islas de calor’ que ejercen las zonas urbanas de la costa. Para ello, se podría potenciar el uso de materiales de construcción con elevada reflectividad en superficies horizontales (tejados, calles, patios, etc), cosa que disminuiría el efecto de calor urbano; además, las viviendas construidas con estos materiales requieren un menor uso de la calefacción. En la zona de montaña, se puede potenciar el uso de colectores de niebla para obtener agua para la agricultura o otros usos.

En conclusión, además de disminuir la concentración de CO2 en la atmósfera, existe un gran número de acciones que se pueden realizar con políticas locales, y que contribuirían en gran manera a la disminución de los efectos del calentamiento global y al aumento de la calidad de vida.

Más información en:
[1] Pausas J.G. & Millán M.M. 2019. Greening and browning in a climate change hotspot: the Mediterranean Basin. BioScience 96:143-151. [doi | oup | blog | pdf]

[2] Pausas J.G. 2012. Incendios forestales. Catarata-CSIC. [Libro]

[3] Pausas J.G. 2018. Incendios forestales, encrucijada natural y social. En: Ecología de la regeneración de zonas incendiadas (García Novo F., Casal M., Pausas J.G.). Academia de Ciencias Sociales y del Medio Ambiente de Andalucía. pp. 9-14. [pdf]

[4] Pausas J.G. 2017. Acabar con los incendios es antinatural e insostenible. 20minutos (Ciencia para llevar), 13 Julio 2017. [20minutos]

 

Global change in the Mediterranean basin

January 9th, 2019 2 comments

The paleartic region with mediterranean climate (southern Europe and northern Africa; the Mediterranean Basin; Fig. 1) is a hotspot of biodiversity, a hotspot of climate change (warming of the region is above global average), and a hotspot of human population (a highly populated area and a top tourist and retirement destination). In addition, the Mediterranean Sea is the world’s largest inland sea, and climatic disruptions in the region have consequences in the large catchment area that includes central-eastern Europe (Fig. 1). That is, environmental changes and disruptions of the water cycling in the Mediterranean region have consequences affecting a large human population [1].

Fig. 1. Area with mediterranean climate (green) and limits of the Mediterranean catchment (red).  The European catchment limit based on Cortambert (1870). From [1]; shape files available here.

The region, as all the planet, is subject to global warming. In addition there are three main local processes (not directly related to global warming) that are very important in understanding dynamic changes in the region [1]:

a) Rural abandonment in an environment depauperate of native herbivores; this increases wildlands (greening) but also the abundance and continuity of fuels that feed wildfires [2]

b) Increasing the wildland-urban interface; this increases biodiversity degradation (e.g., alien species), fire ignitions, and the vulnerability of the society to fires

c) Coastal degradation enhances drought (browning) through negative feedback processes; that is, the desiccation of coastal marshes, the deforestation for agriculture, and more recently, the explosive coastal urbanization, have drastically reduced the original ecosystems and thus the water available for the sea breeze that was once feeding the rain in the upper part of the mountains [1].

All these mechanisms act in different directions (greening, browning), and the current balance is still towards greening, as land abandonment is buffering the browning drivers; however, it is likely to switch with global warming. The challenge is to mitigate the browning processes. The good news is that the importance of small-scale drivers suggests that local policies and actions can make a difference in reducing overall impact on the landscape and society.

Mechanisms acting at a fine scale, together with global drivers (CO2 enrichment and climatic warming) interact and drive current vegetation changes in Mediterranean landscapes. Any model aiming to predict the future of our vegetation and climate must consider these local mechanisms; and failing to consider them at an appropriate scale is likely to produce inconclusive predictions.

Fig. 2. The disruption of the natural fire and drought regimes in Mediterranean landscapes is driven by global and local drivers. Increased fire activity is a response to the fuel amount and landscape homogeneity generated by rural abandonment (fire hazard) in an environment depauperated of herbivores and with increasing human ignitions (fire risk) and droughts (fire weather). The increased dry conditions are the consequence of global warming, but also of storm losses caused by the disruption of the water cycle generated by the coastal degradation. WUI: wildland-urban interface. From [1].

References

[1] Pausas J.G. & Millán M.M. 2019. Greening and browning in a climate change hotspot: the Mediterranean Basin. BioScience 69: 143-151 [doi | OUP | pdf | map (shape file)]  

[2] Pausas J.G. & Fernández-Muñoz S. 2012. Fire regime changes in the Western Mediterranean Basin: from fuel-limited to drought-driven fire regime. Climatic Change 110: 215-226. [doi | springer | pdf]  

Every time you build anything, a highway, a school, whatever, you are altering the precipitation regime somewhere downwind” Millán M. Millán

Socioeconomics and fire regime in the Mediterranean

August 26th, 2017 No comments

In recent decades, fires in Mediterranean Europe have become larger and more frequent. This trend has been driven mainly by socioeconomic changes that have generated rural depopulation and changes in traditional land use. This has increased the amount and continuity of vegetation (fuel), and thus an increase in the fire size and area burnt [1-3]. In a recent paper [4] we compared fire statistics of the Western Rif (Morocco) with those form Valencia (eastern Spain) to show that current fire regimes in Mediterranean Africa resemble past fire regimes in the Mediterranean Europe when rural activities dominated the landscape. The temporal fire regime shift observed in different countries of the Mediterranean Europe (from small, fuel-limited fires to drought-driven fires) can be identified when moving from the southern to the northern rim of the Basin. That is, most spatial and temporal variability in fire regimes of the Mediterranean Basin is driven by shifts in the amounts of fuel and continuity imposed by changes in socioeconomic drivers (e.g., rural depopulation). In fact, we can use rural population density as an early warning for abrupt fire regime shift. Consequently we can predict future fire regimes in North Africa, based on the trends observed in southern Europe, and we can better understand past fire regimes in Europe based on the current situation in North Africa [4].


Figure 1. Western Rif (northern Morocco) and Valencia (eastern Spain).


Figure 2. Fire-size distribution in Valencia, for the period 1880-1970 (white boxes) and for the period 1975-2014 (grey boxes), and in the western Rif (red symbols, 2008-2015). For details see [4]

References

[1] Pausas, J.G. 2004. Changes in fire and climate in the eastern Iberian Peninsula (Mediterranean basin). Climatic Change 63: 337-350. [pdf | doi]

[2] Pausas J.G. & Fernández-Muñoz S. 2012. Fire regime changes in the Western Mediterranean Basin: from fuel-limited to drought-driven fire regime. Climatic Change 110: 215-226. [doi | springer | pdf]

[3] Pausas J.G. & Paula S. 2012. Fuel shapes the fire-climate relationship: evidence from Mediterranean ecosystems. Global Ecol. & Biogeogr. 21: 1074-1082. [doi | pdf | supp]  

[4] Chergui B., Fahd S., Santos X., Pausas J.G. 2018. Socioeconomic factors drive fire-regime variability in the Mediterranean Basin. Ecosystems 21: 619–628 [doi | pdf]

 

Future fires

November 11th, 2016 No comments

There is a tendency to think that fires will increase in the near future due to global warming. This is because many fire risk prediction are based on climate only. However fire regime changes not only depend on climate [1]; there are other factors, like land-use changes, CO2, plant invasion, fragmentation, etc. that are also important drivers of change in fire activity [1]. Even plant drought stress (and flammability) not only depends on climate [2,3].

A recent simulation study [4] suggests that global burned area is certainly predicted to increase in the following decades when simulations are based on climate only (blue line in the figure below). However, adding the effect increased CO2 reduces the predicted burned area to no increase (green line below). Furthermore, when adding increased population density and urbanization (black and red lines), the model predicts much more area burnt in the last century (black lines 1900-2000) and a reduction of future burned area (red lines). The predicted reduction of fire during 1900-2000 is consistent with global charcoal records [5] and can be explained by increasing agriculture, land use and fragmentation. Overall, this study suggests that global area burned is unlikely to increase in the following decades.

Note that 1) this is a model, so take it with caution! 2) This model is at the global scale, but changes in different directions are expected in different regions, and this can have biodiversity consequences (even if the global balance is steady); for instance, in the Mediterranean Basin, fire are likely to keep increasing as land abandonment and fuels are increasing [6]. And 3) there is a high uncertainty in some fire drivers. For instance, temperature is likely to keep increasing, however, rainfall and wind changes are very uncertain, and landuse and emissions are subject to uncertain changes in environmental policies in different countries. In any case, this study gives us an idea of the possible sensitivity of different parameters.

Knorr-2016-NatClimChange
Figure: Simulation of global area burned for 1900 to 2100 under different scenarios: a) climate only (blue line); b) climate + CO2 (green); c) climate + CO2 + population & urbanization (black lines; red area for the future predictions). From [4].

References
[1] Pausas J.G. & Keeley J.E., 2014. Abrupt climate-independent fire regime changes. Ecosystems 17: 1109-1120. [doi | pdf | blog]

[2] De Cáceres M, et al. 2015. Coupling a water balance model with forest inventory data to predict drought stress: the role of forest structural changes vs. climate changes. Agr. For. Meteorol. 213: 77–90. [doi | pdf | suppl. | blog]

[3] Luo, Y. & H. Y. H. Chen. 2015. Climate change-associated tree mortality increases without decreasing water availability. Ecol, Let. 18:1207-1215.

[4] Knorr W, Arneth A, & Jiang L, 2016. Demographic controls of future global fire risk. Nature Clim. Change 6:781-785.

[5] Marlon JR, et al. (2008). Climate and human influences on global biomass burning over the past two millennia. Nature Geosci, 1, 697-702.

[6] Pausas J.G. & Fernández-Muñoz S. 2012. Fire regime changes in the Western Mediterranean Basin: from fuel-limited to drought-driven fire regime. Climatic Change 110: 215-226. [doi | pdf | blog]

 

Climate-independent drought stress in plants?

July 14th, 2015 No comments

Climate warming is increasing water stress in many ecosystems, with consequences of increased plant mortality and susceptibility to pests (Figure below). However, there are other mechanisms (climate-independent mechanisms) by which plant drought stress can also increase. In a recent paper [1], we use a water balance model coupled with a vegetation model, to simulate changes in leaf area (LAI) and evapo-transpiration between two forest inventories in NE Spain. The results suggest that during 1980-2010 there was a tendency of increasing in drought stress for most tree species; however, drought stress was not predicted to change when considering that forest structure did not change between the two forest inventories. That is, changes in climate alone did not predict changes in water stress. In contrast, the recent increase in forests (in extension and in tree density) in the study area showed to be the main driver for the drought stress observed in trees. This forest increase is due to the abandonment of land and rural activities durint the recent decades [2,3]. That is land abandonment is not only increasing the fuel in the landscape (amount and continuity [2,3]) but also the flammability of this fuel. Consequently, land abandonment and increased forest is a major driver of drought and fire regime changes [3].

Caution must be taken in extrapolating these results as they are based in a model; i.e., more information from other approaches and places is needed. However, it is clear that climatic change should not be considered the only source of current drought stress in vegetation; there may be changes in drought stress as well changes in fire regime that are climate-independent [1,4] and more related to changes in forest and landscape structure linked to factors like socio-economic (and landuse) changes, changes in herbivores, plant invasion, etc… [4]; and in many cases, these different processes interact. The good thing is that climate-independent processes are easier to manage than climate!

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Figure: Plant mortality by drought stress in Calderona, Valencia, Spain (Photo:  P. García-Fayos, 2015).

References
[1] De Cáceres M.,  Martínez-Vilalta J.,  Coll L., Llorens P., Casals P., Poyatos R., Pausas J.G. and Brotons L. 2015. Coupling a water balance model with forest inventory data to predict drought stress: the role of forest structural changes vs. climate changes. Agric. Forest Meteorol. 213: 77-90. [doi | pdf | suppl.]

[2] Pausas J.G. 2004. Changes in fire and climate in the eastern Iberian Peninsula (Mediterranean basin). Climatic Change 63: 337-350. [pdf | doi]

[3] Pausas J.G. & Fernández-Muñoz S. 2012. Fire regime changes in the Western Mediterranean Basin: from fuel-limited to drought-driven fire regime. Climatic Change 110: 215-226. [doi | springer | pdf]

[4] Pausas J.G. & Keeley J.E., 2014. Abrupt climate-independent fire regime changes. Ecosystems 17: 1109-1120. [doi | pdf ]