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Simulating the response of natural ecosystems and their fire regimes to climatic variability in Alaska

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Abstract:

The dynamic global vegetation model MC1 was used to examine climate, fire, and ecosystems interactions in Alaska under historical (1922–1996) and future (1997–2100) climate conditions. Projections show that by the end of the 21st century, 75%–90% of the area simulated as tundra in 1922 is replaced by boreal and temperate forest. From 1922 to 1996, simulation results show a loss of about 9 g C·m–2·year–1 from fire emissions and 360 000 ha burned each year. During the same period 61% of the C gained (1.7 Pg C) is lost to fires (1 Pg C). Under future climate change scenarios, fire emissions increase to 11–12 g C·m–2·year–1 and the area burned increases to 411 000 – 481 000 ha·year–1. The carbon gain between 2025 and 2099 is projected at 0.5 Pg C under the warmer CGCM1 climate change scenario and 3.2 Pg C under HADCM2SUL. The loss to fires under CGCM1 is thus greater than the carbon gained in those 75 years, while under HADCM2SUL it represents only about 40% of the carbon gained. Despite increases in fire losses, the model simulates an increase in carbon gains during the 21st century until its last decade, when, under both climate change scenarios, Alaska becomes a net carbon source.

Le modèle de végétation dynamique adapté à l'échelle globale MC1 a été utilisé pour étudier les interactions entre le climat, les feux et les écosystèmes sous des conditions climatiques passées (1922–1996) et futures (1997–2100) en Alaska. Les projections montrent que 75 % à 90 % de la superficie de la toundra simulée en 1922 sera remplacée par une forêt boréale ou tempérée vers la fin du 21e siècle. Selon les résultats de la simulation, de 1922 à 1996, les feux auraient détruit annuellement une superficie de 360 000 ha et les émissions associées aux feux auraient causé des pertes d'environ 9 g C·m–2·an–1. Pendant la même période, 61 % des gains en carbone (1,7 Pg C) ont été consumés par le feu (1 Pg C). Selon des scénarios de changements climatiques futurs, les émissions provoquées par le feu augmenteraient à 11–12 g C·m–2·an–1 et la superficie brûlée augmenterait à 411 000 – 481 000 ha·an–1. Le gain en carbone prévu entre 2025 et 2099 s'élèverait à 0,5 Pg C selon le scénario de changements climatiques le plus chaud (CGCM1) et à 3,2 Pg C selon le scénario HADCM2SUL. Les pertes attribuables aux feux avec le scénario CGCM1 sont donc plus grandes que les gains en C au cours de cette période de 75 ans alors qu'avec le scénario HADCM2SUL, elles ne représentent qu'environ 40 % des gains en C. Malgré l'augmentation des pertes attribuables aux feux, les simulations du modèle montrent une augmentation des gains en C au cours du 21e siècle jusqu'à sa dernière décade lorsque l'Alaska devient une source nette de carbone selon les deux scénarios de changements climatiques.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2005-09-01

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  • Published since 1971, this monthly journal features articles, reviews, notes and commentaries on all aspects of forest science, including biometrics and mensuration, conservation, disturbance, ecology, economics, entomology, fire, genetics, management, operations, pathology, physiology, policy, remote sensing, social science, soil, silviculture, wildlife and wood science, contributed by internationally respected scientists. It also publishes special issues dedicated to a topic of current interest.
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