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Impacts des changements climatiques sur les insectes ravageurs en Suisse : étude des paramètres climatiques déterminant
Cette thèse de climatologie appliquée s’intéresse aux impacts potentiels des changements climatiques sur les insectes ravageurs en Suisse. Il s’agit d’un enjeu majeur pour la gestion des forêts et de l’agriculture, et pour leur adaptation aux évolutions climatiques attendues au cours du XXIe siècle. Les ravageurs dépendent fortement des températures pour leur développement, avec des sensibilités différentes selon les espèces. Ce travail cible les paramètres climatiques les plus pertinents dans le contexte suisse. Il s’agit d’une part des températures minimales hivernales, qui jouent un rôle-clé pour la survie des espèces sensibles au froid ; d’autre part, des températures moyennes pendant la période de développement, qui influencent la dynamique des populations, en particulier pour les espèces polyvoltines. Nous présentons ici l’évolution de ces paramètres en Suisse, dans une approche qui associe des données mesurées sur les 40 dernières années (1980-2021) et des données simulées issues de scénarios climatiques pour les prochaines décennies (2022-2099). Nous avons fixé des seuils de sensibilité climatique pour différentes espèces de ravageurs sur la base de la littérature scientifique. Nous avons ensuite procédé à une analyse qui inclut les principales régions géographiques de la Suisse, ainsi que des classes d’altitude allant du Plateau jusqu’à la limite supérieure de la forêt (~2400 m), incluant ainsi toutes les zones forestières et agricoles du pays. Les données mesurées proviennent de stations du réseau de MétéoSuisse, tandis que les données simulées sont issues du programme CH2018, et se basent sur les scénarios d’émissions de gaz à effet de serre RCP8.5 et RCP2.6. Le premier prévoit une augmentation continue des émissions annuelles de gaz à effet de serre au niveau mondial durant les prochaines décennies (scénario dit « business as usual »), tandis que le second postule un maximum des émissions durant les années 2020, avant une réduction importante dans les décennies suivantes (scénario qui implique des actions rapides et efficaces pour réduire les émissions de gaz à effet de serre au niveau mondial). Nos résultats montrent une diminution du nombre de jours froids (Tmin<–8°C et Tmin<–12°C) pendant l’hiver, même si les températures minimales ont moins augmenté pendant l’hiver qu’en moyenne annuelle sur les 40 dernières années. Toutes altitudes confondues, le nombre de jours avec Tmin<–8°C a diminué de 2.36 jours par décennie (p=0.02), tandis que le nombre de jours avec Tmin<–12°C a diminué de 1.02 jours par décennie (p=0.06), bien que de façon non-significative. D’ici la fin du siècle, le seuil de –8°C pourrait n’être atteint plus qu’un hiver sur quatre au-dessous de 500 m, et un hiver sur deux entre 500 et 800 m (scénario RCP8.5). Dans le même temps, le seuil de –12°C pourrait devenir rare au-dessous de 800 m (moins d’un hiver sur six) et être atteint moins d’un hiver sur deux entre 800 et 1700 m. Concernant les températures moyennes, nos résultats montrent une augmentation légèrement supérieure pendant la saison de développement (avril-septembre) qu’en moyenne annuelle. Le nombre de growing degree days (GDD) au-dessus de 10°C (seuil de développement pour les ravageurs ciblés dans notre étude) a augmenté de 60 par décennie en moyenne, avec des tendances plus fortes à basse altitude (+128 GDD par décennie à basse altitude au sud des Alpes). D’ici la fin du siècle, le nombre de GDD sur le Plateau pourrait correspondre à ce qui est observé actuellement au sud des Alpes, et le nombre de GDD à moyenne altitude (800-1400 m) pourrait atteindre les valeurs actuelles sur le Plateau, selon le scénario RCP8.5. Avec le scénario RCP2.6, la situation reste beaucoup plus stable au cours du XXIe siècle, tant pour les températures minimales hivernales que pour les températures moyennes pendant la saison de développement ; mais les valeurs sont manifestement sous-estimées, en tout cas pour la décennie 2020. Sur la base de ces résultats, on peut s’attendre à une installation plus facile sur le Plateau pour des ravageurs invasifs sensibles au froid, et à une élévation de l’aire de répartition pour certains ravageurs indigènes, notamment en forêt. Les ravageurs polyvoltins devraient bénéficier des saisons de développement plus chaudes pour produire davantage de générations annuelles. Ainsi, les changements climatiques en cours sont susceptibles d’entraîner une augmentation des dégâts causés par ces espèces dans les prochaines décennies. Pour en déterminer l’ampleur, il faut prendre en considération la complexité des effets des changements climatiques sur les écosystèmes agricoles et forestiers, avec des impacts multiples sur les différentes espèces et sur leurs interactions ; ainsi que les moyens de lutte développés pour lutter contre ces ravageurs. La compréhension de ces mécanismes est fondamentale afin de développer des plans d’adaptation efficaces pour les forêts et l’agriculture face aux changements climatiques attendus pour les prochaines décennies.
Impacts of rainfall shocks on out-migration are moderated more by per capita income than by agricultural output in Türkiye
Evolution observée du manteau neigeux des Alpes suisses dans le contexte des changements climatiques entre 1970 et 2016
Les régions de montagne sont des zones particulièrement exposées aux variations du climat. L’augmentation significative des températures de l’air observée au cours du XXe siècle dans les Alpes a eu des répercussions notables sur l’évolution spatiale et temporelle du manteau neigeux, engendrant d’importantes modifications au niveau des écosystèmes, des cycles hydrologiques ou encore des activités économiques humaines. Dans ce contexte de réchauffement de l’air, il est important de développer les connaissances actuelles sur la variabilité du manteau neigeux alpin, afin de mieux appréhender les conséquences de ces changements sur l’environnement direct. Cette thèse de doctorat a pour objectif d’étudier la relation entre le changement climatique de ces dernières décennies (1970-2016) et l’évolution temporelle du manteau neigeux continu dans les Alpes suisses au-delà de 1100 m d’altitude, ainsi que l’influence de cette couverture neigeuse sur le risque d’exposition au gel des plantes alpines au moment du démarrage de leur croissance après la fonte des neiges. L’analyse portée sur l’évolution temporelle (1970-2015) des principales caractéristiques annuelles du manteau neigeux continu (épaisseur, durée, saisonnalité) entre 1100 et 2500 m d’altitude dans les Alpes suisses dévoile un recul généralisé de la couverture neigeuse au cours de cette période, que ce soit dans son épaisseur ou dans sa durée et quel que soit l’altitude, la zone géographique examinée ou les conditions climatiques locales. L’étude montre notamment que la durée du manteau neigeux continu s’est réduite en moyenne de 38 jours entre 1970 et 2015 et que cette réduction est plus particulièrement attribuable à une date de fonte des neiges de plus en plus précoce au printemps (-26 jours), plutôt qu’à un début d’enneigement continu plus tardif à l’automne (+12 jours). La combinaison entre une date de fonte des neiges de plus en plus précoce avec une forte dépendance du démarrage de la croissance des plantes alpines à celle-ci, pose la question d’un éventuel risque accru d’exposition au gel de ces plantes, à une période où celles-ci y sont particulièrement vulnérables. L’analyse du risque d’exposition au gel de ces plantes lors de leur période de début de croissance illustre l’existence d’une solide relation entre la date de fonte des neiges et la fréquence ou l’intensité de gel lors des jours avoisinant cette période. En effet, il est observé en moyenne que plus la fonte des neiges est précoce, plus les fréquences et intensités de gel augmentent au cours de la période de démarrage de la croissance des plantes alpines et ce, quelle que soit l’altitude (1418-2950 m), la zone géographique ou encore la période temporelle analysée (1998-2016 ou 1970-2016) dans les Alpes suisses. Néanmoins, avec une augmentation moyenne des températures de l’air printanières de 0,6°C par décennie entre 1970 et 2016 dans les zones alpines et subalpines, aucun changement significatif n’a été observé dans le même temps quant à la fréquence ou à l’intensité de gel pendant cette période de début de croissance. Ce réchauffement a permis de contrebalancer les effets d’un déneigement du sol plus précoce, en décalant au même rythme les dernières occurrences de gel et le démarrage de la croissance des plantes alpines, limitant ainsi leur risque d’exposition au gel au cours de leur période de début de croissance. L’ensemble des analyses menées dans cette thèse démontrent l’importance de la saisonnalité du manteau neigeux sur le démarrage de la croissance des plantes alpines, ainsi qu’une grande homogénéité spatiale des résultats à travers les Alpes suisses. En effet, qu’il s’agisse de l’évolution du manteau neigeux ou du risque d’exposition au gel tardif pour les plantes alpines, les résultats de ce travail se retrouvent sans distinction significative à travers l’ensemble du gradient d’altitude représentant les étages alpins et subalpins, au sein de zones géographiques diverses et éloignées ainsi que dans des conditions climatiques locales variées, indiquant qu’il s’agit de phénomènes d’ampleur supérieure à celle des Alpes suisses., Mountain regions are particularly exposed to climate change. The significant increase of air temperatures observed during the XXth century in the Alps had strong impacts on the spatial and temporal variability of snow cover, causing major changes on ecosystems, hydrological cycles or human economic activities. In this context of global warming, it is important to improve knowledge on snowpack variability in order to better understand the consequences of these changes on the surrounding environment. This PhD thesis aims to explore the relationship between recent climate change (1970-2016) and the temporal evolution of continuous snowpack in the Swiss Alps over 1100 m asl, as well as the influence of this snowpack on the risk of frost exposure for alpine plants during their most vulnerable period to frost, i.e. at the beginning of their growth period shortly after the time of snowmelt. The analysis of the main annual characteristics of the continuous snow cover (thickness, duration, seasonality) from 1100 to 2500 m asl in the Swiss Alps over the 1970-2015 period reveal a general decline of the snowpack, whether for its depth or its duration and irrespective of elevation, geographical location or local climatic conditions. This study also demonstrate that the snow cover duration has been shortened at all sites on average by 38 days between 1970 and 2015 and that this shortening is mainly driven by an earlier time of snowmelt (-26 days) rather than a later time of snow onset (+12 days). The combination between an earlier time of snowmelt and a strong dependence of the beginning of growth of alpine plants to this snowmelt raises the question of a potential higher risk of frost exposure for these plants, during a period when they are particularly vulnerable to freezing events. The analysis of the risk of frost exposure for alpine plants during the beginning of their growth period illustrate the existence of a strong relationship between the time of snowmelt and the frequency or intensity of freezing events during the days surrounding this vulnerability period for plants. On average, an early time of snowmelt generally leads to an increasing frequency and intensity of frost during the vulnerable period for alpine plants, irrespective of elevation (1418-2950 m), geographical location or the temporal period analyzed (1998-2016 or 1970-2016) in the Swiss Alps. However, with an average spring air temperature increase of 0,6°C decade-1 between 1970 and 2016 in alpine and subalpine regions, the frequency and intensity of frost during the vulnerable period for alpine plants remained unchanged. This warming allowed a compensatory effect of an earlier time of snowmelt by shifting the last occurrence of frost and the beginning of alpine plants growth period to a same extent, thus limiting their exposure to late frost events during the beginning of their growth period. All analyses conducted in this PhD thesis demonstrate the importance of snowpack seasonality on alpine plants growth period, as well as a strong spatial homogeneity of the results over the Swiss Alps. Whether for the snowpack evolution or the risk of exposure to late frost events for alpine plants, results may indeed be found without any significant distinction across all elevations, various geographical locations and a large panel of local climatic conditions, indicating that they could be extended beyond the Swiss Alps.
Zeitliches und räumliches Wintersturmschadrisiko in den Wäldern der Schweiz.: Bilanzierung von Waldfläche, Holzvorrat, Sturmschaden und Wettermessungen im Wandel der gesellschaftlichen Bedingungen von 1865 - 2014
La présente thèse avait pour objectif d’étudier les tempêtes hivernales, le plus grand risque naturel pour les forêts suisses, en suivant l’évolution des forêts et des dommages qu’elles ont subis dans un contexte de changements climatiques et de transformations sociales. À partir du milieu du XIXe siècle, les tempêtes hivernales ont provoqué des dégâts sensibles. A la même époque, les structures administratives de la Confédération se sont consolidées et la recherche scientifique a été institutionnalisée dans tout le pays. Ces trois éléments expliquent pourquoi un grand nombre de documents concernant les forêts, les conditions météorologiques, les dommages et leurs conséquences ont été rédigés et conservés. Pour constituer la base des recherches présentées ici, des données ont été collectées sur une période d’environ 150 ans (1865-2014). Ces données ont permis d’analyser l’évolution et la répartition spatiale des dommages provoqués par les tempêtes hivernales dans les forêts, ainsi que les conditions météorologiques. Pour l’ensemble des 26 événements ayant causé le plus de dommage, avec chacun plus de 70 000 m3 de bois abattus, les résultats de la présente thèse montrent une augmentation progressive de l’amplitude absolue et relative des dommages ainsi que de leur fréquence. Les quantités de chablis provoqués par la plus grande tempête du XXe siècle (« Lothar », le 26 décembre 1999) se sont avérées 25 fois supérieures à celles de la plus grande tempête du XIXe siècle. Depuis environ 1840, la surface forestière s’est étendue de 62 % (Inventaire forestier national (IFN)) ou de 63 % (Statistique forestière), les stocks sur pied ont augmenté de 184 % (IFN). Pendant la même période, les températures hivernales ont augmenté d’environ 2 °C, et les précipitations hivernales d’environ 50 % dans les régions concernées par les dommages. À de rares exceptions près, au moment des 215 tempêtes hivernales considérées, dont les 26 les plus graves et 189 autres ayant causé des dommages plus restreints, les sols n’étaient pas gelés à basse altitude, et plus humidifiés que la moyennes. Une corrélation significative a été observée entre les 12 dommages importants et les vitesses maximales de vent (p = 0.0015). Par ailleurs, les résultats ont montré que la fréquence relative des vitesses de vent dépassant 30 m s-1 est passée de 0.21 à 2.51 jours par an entre les périodes 1891-1929 et 1969-2007, tandis que le maximum observé pour chaque période est passé de 32.2 m s-1 à 44.1 m s-1. Les résultats de l’étude des vitesses de vent constituent des séries de données de longueur exceptionnelle, qui ont été homogénéisées en se concentrant sur les jours de vent fort: les maxima journalier de la moyenne horaire pour le semestre d’hiver à partir de 1891 (pour toute l’année de 1930 à 1936), les moyennes journalières de la vitesse du vent de 1891 à 1965 et les vitesses maximales des rafales des jours de vent fort en hiver d’au moins 30 m s-1 à partir du 29.11.1933. Les valeurs moyennes horaires présentent des maxima élevés de fréquence et de valeur absolue aux tournants du XIXe au XXe siècle, et du XXe au XXIe siècle, ainsi qu’un maximum un peu moins important au milieu du XXe siècle. Une tendance positive des fréquences et des maxima des rafales journalières a été relevée. Le volume des chablis en proportion des stocks sur pied s´est avéré significativement corrélé avec les vitesses maximales des rafales. La corrélation spatiale entre les dommages et les vitesses du vent a été déterminée pour deux études de cas (ouragans « Vivian » et « Lothar ») en utilisant d’ une part les surfaces concernées par les dommages, de tailles et de formes différentes, et, d’autre part leur point central où les données anémométriques ont été dérivées des mesures de MétéoSuisse. Les résultats confirment que les proportions de chablis et les vitesses des rafales sont significativement corrélées, lorsque les surfaces forestières concernées se trouvent à proximité du point de mesure de vent. La corrélation entre les proportions de dommages des surfaces de 1 km et de 2 km de rayon autour des stations anémométriques et les vitesses des rafales dans le cas de l’ouragan « Vivian » présentait des coefficients relativement élevés (R2 = 0.79 et R2 = 0.67) ainsi qu’un bon degré de signification (p = 0.045 et p = 0.003). Les valeurs moyennes des dommages relatifs par évènement pour la période d’observation 1865-2014 se sont établies à 0.9 m3 ha-1 en moyenne suisse mais varient fortement d’un canton à l’autre, allant de 3.1 m3 ha-1 dans le canton de Nidwald à 0.0 m3 ha-1 dans les cantons du Tessin et de Genève. Ceci confirme l’hypothèse que les dommages des tempêtes hivernales ne se répartissaient pas régulièrement dans l’espace. Les reliefs comme le Jura et les Alpes en Europe centrale ont joué un rôle déterminant dans l’évolution des tempêtes hivernales, pouvant se traduire aussi bien par une augmentation des dommages, notamment sur le Plateau et les Préalpes, que par une atténuation de ceux-ci dans les régions intra-alpines et sur le versant sud des Alpes. Exceptionnellement, des dommages importants ont pu se produire également dans les régions intra-alpines habituellement protégées des tempêtes hivernales, dans le cas de situations météorologiques rares, comme le passage d’un front froid du nord au sud qui a marqué l’ouragan « Vivian ». L’analyse des mesures anémométriques homogénéisées de Zurich a confirmé, d’une part, que les dommages provoqués par les tempêtes hivernales dans les forêts suisses étaient fortement corrélées aux vitesses des rafales et, d’autre part, que la répartition spatiale des dommages importants dus aux tempêtes hivernales n’était pas non plus homogène au niveau régional. L’ensemble des résultats de la présente thèse montre que l’augmentation du volume de bois sur pied, celle de la vitesse des rafales de vent, ainsi que, dans une moindre mesure, celle des températures et des précipitations, se sont conjuguées pour contribuer à l’augmentation observée des chablis. Les résultats de cette thèse ont pu alimenter les modèles pour des évaluations à l’échelle locale ou régionale du risque de dommages lors des tempêtes. Ils ont également déjà pu être pris en compte dans la pratique, pour la planification forestière. Dans les Préalpes, sur le Plateau et dans le Jura, on a ainsi par exemple pu donner une importance plus grande au choix du type d’essence ou à la détermination du diamètre ciblé pour l’exploitation que dans les régions intra-alpines ou sur le versant sud des Alpes. Ces choix devraient renforcer la résistance des peuplements aux tempêtes dans les régions dont cette thèse a montré qu’elles étaient particulièrement vulnérables., The goal of this dissertation was to study winter storms as the greatest natural risk for Swiss forests on the basis of long-term data on forest development, storm damage, climate change and social transformation. In the mid-nineteenth century, winter storms began to cause noticeable damage to forests. At the same time, the administrative structures of both the Swiss Confederation and scientific research were institutionalized throughout Switzerland. These three preconditions resulted in the archiving and preservation of a multitude of documents concerning forests, weather, storm damage and the related consequences. For this study, respecting information for a period of 150 years (1865-2014) was gathered and prepared. The data served to analyze temporal trends and the spatial distribution of winter storm damage and weather conditions in Switzerland. Referring to storm events that produced the 26 largest damages with more than 70'000 m3 damage wood each, both the amount and the frequency of storm damages increased during the investigation period. The most severe winter storm towards the end of this period (“Lothar”, 26.12.1999) ,produced a twenty-four-fold higher volume of damaged timber compared to the damage of the most severe event in the 19th century. Since about 1840, the forest area expanded by 62% according to the National Forest Inventory (Landesforstinventar (LFI)) or 63% following the Swiss forestry statistics (Forststatistik), while the growing stock rose by 184% (LFI). During the same period, winter temperatures increased by around 2° C in the storm-damaged areas and winter precipitation rose by circa 50%. In the majority of 215 winter storm events analyzed, i.e. the 26 most severe and 189 additional ones causing smaller damages, soils at low elevations were not frozen but moister than average. A significant correlation was found between the observed severe storm damage and the maximum gust wind speeds (p = 0.0015). In addition, the relative frequency of wind speeds of above 30 m s-1 increased from 0.21 to 2.51 days per year between the period of 1891-1929 and the recent period 1969-2007, with maximum gusts rising from 32.2 m s-1 to 44.1 m s-1, respectively. The study of wind speeds resulted in unusually long data series which were homogenised with an emphasis on days with strong winds: Series daily maxima of hourly average for the winter half years from 1891 onwards (1930 to 1936 with daily maxima), daily average of wind speeds from 1891 to 1965 and maximum gusts on winter days with strong winds of at least 30 m s-1 from 29.11.1933 onwards. For hourly average values of wind speed, both frequencies as well as absolute maximum values peaked at highest levels roughly in 1905 and roughly in 2000, while a smaller peak emerged also roughly in 1955. Daily gust speeds showed an increasing trend regarding both frequency and maximum values. The proportion of growing stocks damaged by storms significantly correlated with maximum wind gust speeds. Spatial correlations of storm damage and wind pressures were determined in two case studies (storms Vivian, 1990, and Lothar, 1999) using buffer areas of varying size and form as source of the damage data, and their center points as source of the wind data. Results proved that the proportions of damaged forest areas tended to correlate significantly with the pressures of measured gust speeds when the forest areas under examination were located in close proximity to the place where wind was measured. Correlations between the proportions of damaged forest within a radius of 1 km and 2 km around the wind gauges as well as the wind gust pressures occurring during Vivian exhibited high coefficients of determination (R2 = 0.79, p=0.045 and R2 = 0.67, p=0.003, respectively). Average values of the relative storm damage per event varied strongly in the observed period from 1865 to 2014, from 3.1 m3 ha-1 in Canton Nidwalden to 0.0 m3 ha-1 in the cantons of Ticino and Geneva, with an average value of 0.9 m3 ha-1. The hypothesis claiming a spatially uneven distribution of storm damages in Switzerland was therefore confirmed. Mountain ranges such as the Jura and the Alps in Central Europe clearly have affected the course of winter storms, and amplified damages in the Swiss Plateau and the Prealps, as mitigated wind damage in the Central Alps and on the south side of the Alps. An exception to this was created by the rare meteorological constellation of a cold front move from north to south, as was the case for winter storm Vivian, leading to the occurrence of major damage in the Central Alps, an area otherwise escaping from winter storms. On the basis of the homogenized wind measurements in Zurich, the results of this study showed that winter storm damage in Swiss forests is closely correlated to wind gusts. In addition, severe winter storm damage in the area under study was not evenly distributed on the regional level. The main results of this thesis showed that the increase of growing stock and wind gust speedsas well as, to a minor extent, the rise of temperatures and precipitations contributed to the observed increase of storm damages. These results could be integrated into models used for small-scale estimations of storm damage risk and could be taken into consideration in forest planning. In the Prealps, the Central Plateau and the Jura regions, emphasis could be given to the choice of tree species or on the definition of the target diameter required than in the Central Alps or on the south side of the Alps to make forest stands more resistant against winter storms especially in the most vulnerable regions shown in the present thesis., Die vorliegende Dissertation hatte zum Ziel, Winterstürme als die grösste Naturgefahr für die Wälder der Schweiz anhand der Entwicklung der Sturmschäden und der Wälder vor dem Hintergrund des Klimawandels und der gesellschaftlichen Transformationen zu untersuchen. Ab der Mitte des 19. Jahrhunderts verursachten Winterstürme empfindliche Schäden. Zur selben Zeit konsolidierten sich die Verwaltungsstrukturen in der Eidgenossenschaft und wissenschaftliche Forschung wurde schweizweit institutionalisiert. Diese drei Voraussetzungen ergaben, dass eine Vielzahl von Dokumenten zu Wald, Wetter, Schäden und ihren Auswirkungen angelegt und aufbewahrt wurden. Für die hier vorgelegte Studie wurden Informationen aus einem Zeitraum von rund 150 Jahren (1865-2014) gesammelt und aufbereitet. Auf dieser Grundlage wurden Auswertungen der Beobachtungen zur Entwicklung und räumlichen Verteilung von Wintersturmschäden im Wald sowie der Wettererscheinungen im betroffenen Gebiet vorgenommen. Bei den hier vorgestellten Untersuchungen wurde über alle 26 schweren Ereignisse mit jeweils mehr als 70,000 m3 Schadholz ein Anstieg des absoluten wie relativen Schadumfangs und der Schadhäufigkeit über die Zeit festgestellt. Die Schadholzmengen des schwersten Wintersturms des 20. Jahrhunderts („Lothar“, 26.12.1999) erwiesen sich als 25 mal so gross wie die Schäden des schwersten Ereignisses des 19. Jahrhunderts. Seit etwa 1840 dehnte sich die Waldfläche um 62% (Landesforstinventar (LFI)) bzw. 63% (Forststatistik) aus, der stehende Vorrat erhöhte sich um 184% (LFI). Im selben Zeitraum stiegen die Wintertemperaturen in den Sturmschadgebieten um rund 2°C und die Winterniederschläge um etwa 50%. Mit wenigen Ausnahmen waren die Böden zur Zeit aller betrachteten 215 Winterstürme, der 26 schweren Ereignisse sowie 189 Ereignissen mit geringeren Schäden, in den Tieflagen ungefroren und überdurchschnittlich durchfeuchtet. Es wurde ein signifikanter Zusammenhang zwischen den beobachteten schweren Sturmschäden und den maximalen Windspitzen festgestellt (p = 0.0015). Zudem stellte sich heraus, dass die relative Häufigkeit von Windgeschwindigkeiten über 30 m s-1 zwischen den Perioden 1891-1929 und 1969-2007 von 0.21 auf 2.51 Tage pro Jahr zugenommen hatte, wobei das beobachtete Perioden-Maximum von 32.2 m s-1 auf 44.1 m s-1 anstieg. Ergebnisse der Studie zu Windgeschwindigkeiten waren Datenreihen seltener Länge, die mit Schwerpunkt auf Starkwindtage homogenisiert wurden: Reihen der täglichen Maxima der Stundenmittel der Winterhalbjahre ab 1891 (1930 bis 1936 ganzjährig), der Tagesmittel der Windgeschwindigkeit 1891 bis 1965 und der maximalen Windspitzen der winterlichen Starkwindtage von mindestens 30 m s-1 ab dem 29.11.1933. Die stündlichen Mittelwerte zeigten grosse Maxima der Häufigkeit wie auch der absoluten Werte um das Jahr 1905 und das Jahr 2000 sowie ein jeweils kleineres Maximum um das Jahr 1955. Die täglichen Windspitzen besassen eine ansteigende Tendenz bezüglich ihrer Häufigkeit und Maxima. Die Ausmasse der im Sturm geschädigten Anteile der stehenden Vorräte standen mit den Druckkräften der maximalen Windspitzen in einem signifikanten Zusammenhang. Die räumlichen Zusammenhänge von Sturmschäden und Winddrücken wurden in zwei Fallstudien (Orkane „Vivian“ und „Lothar“) mittels unterschiedlich grosser und verschieden geformter Umgebungsflächen (Herkunft der Schadendaten) und ihren Zentrumspunkten (Herkunft der Winddaten) ermittelt. Die Ergebnisse belegten, dass Schadflächenanteile der Wälder und Drücke der gemessenen Windspitzen tendenziell dann in signifikantem Zusammenhang miteinander standen, wenn sich die betrachteten Waldflächen in räumlicher Nähe zur Windmessung befanden. Die Zusammenhänge der Schadanteile der Flächen mit 1 km und 2 km Radius um die Wind-Messstellen mit den Drücken der Windspitzen im Falle des Orkans „Vivian“ besassen sowohl relativ hohe Bestimmtheitsmasse (R2 = 0.79 und R2 = 0.67) als auch Signifikanz (p = 0.045 und p = 0.003). Die Mittelwerte der relativen Sturmschäden pro Ereignis im Betrachtungszeitraum von 1865 bis 2014 variierten stark, von 3.1 m3 ha-1 im Kanton Nidwalden bis 0.0 m3 ha-1 in den Kantonen Tessin und Genf, wobei der Schweizerische Mittelwert bei 0.9 m3 ha-1 lag. Damit wurde die Hypothese bestätigt, dass Wintersturmschäden langfristig räumlich nicht gleichmässig verteilt waren. Massenerhebungen wie der Jura und die Alpen in Mitteleuropa übten offensichtlich einen erheblichen Einfluss auf den Verlauf von Winterstürmen aus, der sowohl schadverstärkende Wirkungen zeigte, wie im Mittelland und in den Voralpen, als auch schadmildernd wirkte, wie in den Inneralpen und auf der Alpensüdseite. Eine Ausnahme bildete die Dynamik seltener meteorologischer Konstellationen mit einem Kaltfrontdurchgang von Norden nach Süden wie beim Orkan „Vivian“, wodurch Hauptschäden auch in den sonst wintersturmgeschützten Inneralpen anfallen konnten. Die Resultate dieser Studie zeigten anhand der homogenisierten Windmessungen in Zürich, dass Wintersturmschäden im Schweizer Wald in einem engen Zusammenhang zu Windspitzen standen. Zudem waren schwere Wintersturmschäden im Untersuchungsgebiet auf regionaler Ebene nicht gleichverteilt. Die Gesamtheit der Ergebnisse der hier präsentierten Studie zeigte, wie das Anwachsen des Vorrats und der Geschwindigkeit der Windspitzen sowie, in geringerem Masse, das der Temperaturen und der Niederschläge, gemeinsam zum Anwachsen der beobachteten Schäden beigetragen hat. Diese Ergebnisse könnten in Modelle für kleinräumige Abschätzungen des Sturmschadrisikos einfliessen und bei forstlichen Planungen Berücksichtigung finden. So könnte in den Voralpen, im Mittelland und im Jura bei der Baumartenwahl oder der Bestimmung des wirtschaftlichen Zieldurchmessers ein grösserer Einfluss geltend gemacht werden als in den Inneralpen oder auf der Alpensüdseite. Diese Auswahl sollte die Resistenz der Bestände in den Regionen verstärken, die in dieser Studie als besonders gefährdet aufgezeigt wurden.
Impacts of rainfall shocks on out-migration are moderated more by per capita income than by agricultural output in Türkiye
Rural populations are particularly exposed to increasing weather variability, notably through agriculture. In this paper, we exploit longitudinal data for Turkish provinces from 2008 to 2018 together with precipitation records over more than 30 years to quantify how variability in a standardized precipitation index (SPI) affects out-migration as an adaptation mechanism. Doing so, we document the role of three potential causal channels: per capita income, agricultural output, and local conflicts. Our results show that negative SPI shocks (droughts) are associated with higher out-migration in rural provinces. A mediated-moderator approach further suggests that changes in per capita income account for more than one quarter of the direct effect of droughts on out-migration, whereas agricultural output is only relevant for provinces in the upper quartile of crop production. Finally, we find evidence that local conflict fatalities increase with drought and trigger out-migration, although this channel is distinct from the direct effect of SPI shocks on out-migration.
Le tourisme face aux changements climatiques : comment articuler une démarche de durabilité ?: Le cas des Alpes Vaudoises et de la stratégie « Alpes Vaudoises 2020 »
La démarche Alpes Vaudoises 2020 vise à solutionner l’apparition pour le tourisme « d’enjeux spécifiques » liés au réchauffement climatique. Les stations de ski de moyenne altitude sont particulièrement concernées par la réduction de l’enneigement. Or, la transition vers un tourisme moins dépendant de la neige est au centre de politiques publiques fédérales et cantonales. Leur but consiste à permettre aux régions spécialement axées sur le tourisme hivernal de poursuivre des activités économiquement rentables tout en prenant en compte l’évolution climatique qui affecte ce secteur.
Dans le Canton de Vaud, les acteurs du tourisme et le Département de l’économie et du sport ont dès lors présenté une Vision pour le développement futur du tourisme dans les Alpes Vaudoises. En juillet 2013, un rapport final, qui synthétise les options offertes par les experts et les groupes de travail, a été présenté au Conseil d’Etat. En mars 2015, ce dernier a proposé sa version d’un développement futur du tourisme pour les Alpes Vaudoises. Il s’inspire directement de la philosophie fédérale prônant un usage rationalisé des aides étatiques au profit de projets régionaux rentables et générant de la croissance économique en tenant compte de la variabilité climatique. La démarche entreprise vise à entamer une transition progressive vers un tourisme annuel moins tributaire de la neige. La stratégie souhaitée par les autorités cantonales se développe autour de 5 thématiques d’action : le tourisme 4-saisons, la mobilité, l’hébergement, le soutien aux remontées mécaniques et à l’enneigement artificiel ainsi que des mesures d’accompagnement environnementales. A ce plan d’adaptation au changement climatique s’ajoute en outre l’obligation légale d’intégrer une démarche de durabilité. En effet, il s’agit d’une prérogative constitutionnelle qui concerne l’ensemble des politiques publiques suisses.
Mon mémoire analyse donc la traduction des constats scientifiques liés aux changements climatiques en mesures concrètes sur le terrain, suite à l’adoption d’une politique d’adaptation aux changements climatiques dans les Alpes Vaudoises. La région est au cœur d’un vaste plan de restructuration économique qui, associé à des mesures de durabilité, vise à préserver les ressources naturelles et les écosystèmes et valoriser le capital culturel et socioéconomique local.
Je souhaite donc expliciter comment le maintien du ski et les mesures initiant la transition du tourisme hivernal vers une diversification de l’offre touristique 4-saisons peuvent s’articuler dans un contexte de durabilité.
Future climatic conditions may threaten adaptation capacities for vineyards along Lake Neuchâtel, Switzerland
In Switzerland, as elsewhere in the world, climate change is challenging viticulture. Knowledge of the potential impacts is essential for preparing adaptation measures. Two aspects directly impacted by increasing temperatures are the choice of grapevine varieties and the location of vineyards. To help address these impacts, we analysed future trends in two bioclimatic indices, average growing season temperature (GST) and Huglin’s heliothermal index (HI), in the Swiss canton of Neuchâtel. We conducted our analysis based on regional climate change scenarios referring to the emission pathways RCP4.5 and RCP8.5. Under the assumption of RCP8.5, trends in GST and HI indicate that the climate in this region will become too hot for most grapevine varieties currently cultivated, especially Pinot noir. Moreover, adaptation problems under RCP8.5 are expected to originate from an increase in climate extremes in both temperature and precipitation. Results based on RCP4.5 indicate a broader scope for adaptation, as the climate will remain suitable for a larger number of grapevine varieties within the current altitudinal limits of the Neuchâtel vineyards. In theory, an altitudinal shift of Pinot noir would also be possible under this emission pathway. In practice, however, the possibility of establishing vineyards above 600 m would be limited by the presence of protected forests and rocky areas. Our results highlight that vineyards in this region will need important adaptation measures if anthropic greenhouse gas emissions do not decrease rapidly and considerably, limiting the global temperature increase to < 1.5 °C.
Effects of climate change on bioclimatic indices in vineyards along Lake Neuchatel, Switzerland
In this study, we investigated the consequences of climate change on bioclimatic indices in vineyards along the edge of Lake Neuchatel in Switzerland. Like in other vineyards all around the world, the typicity of wines and the phenology of vines have changed, particularly since the 1970s. Trends in the growing season average temperature and in Huglin’s heliothermal index show that the climate in the Neuchatel vineyards changed from very cool or cool to temperate during the last decades. Trends in the cool night index and in the prior to harvest cool night index both indicate that in the near future this wine region will frequently experience temperate instead of cool nights during the weeks leading up to harvest. Our results highlight the need for adaptation strategies, such as an upward elevational shift for Pinot Noir, as climatic conditions will become too warm at its current location in the next decades. They also show that conditions in this region are already favorable for more thermophilic varieties such as Merlot. In the context of global warming, this kind of analysis should be conducted throughout winegrowing regions in order to develop efficient adaptation strategies at the microclimatic scale.
Climate change adaptation of the tourism sector in the Bolivian Andes
Over the last 40 years, warmer temperatures have caused a considerable decrease in snow cover on glaciers and high rates of glacial melt, particularly in tropical mountains. In the Bolivian Andes, the Chacaltaya glacier (5400 masl) had been a tourist destination known as the highest ski slope in the world since 1939. As a result of climate change, skiing has not been possible after 1987 and the glacier definitely disappeared in 2009. However, since 2005, the place has become a new attraction for tourists. Travel agencies in La Paz now offer day trips to the Chacaltaya site. In order to understand the present attraction of the site and its potential for reproduction elsewhere, 25 semi-structured interviews were conducted with various categories of stakeholders involved in the tourism industry in La Paz, and archives and images were analysed. Our results show that the multifunctional character of this tourist site, including easy access to a summit, beautiful views, acclimatisation to altitude and opportunity to experience snow, are key factors in its renewed attraction for visitors, together with, to a lesser extent, the incentive of being able to watch a famous and evident full disappearance of a glacier and former ski slope. The stakeholders' groups share general views and perceptions about environmental changes and about the qualities of the site, but they also differ in terms of projects and evaluation of potential attractiveness. In particular, the development of the visibility of climate change impacts on mountain environment is valued by experts or by members of the Andean Club, but not by travel agencies. The example of Chacaltaya shows that multifunctional tourist sites may still be attractive in the future.