Stream thermalscape scenarios for British Columbia, Canada

被引:8
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作者
Weller, J. Daniel [1 ]
Moore, R. D. [2 ]
Iacarella, Josephine C. [1 ]
机构
[1] Fisheries & Oceans Canada, Cultus Lake Lab, Cultus Lake, BC, Canada
[2] Univ British Columbia, Dept Geog, Vancouver, BC, Canada
关键词
Stream temperature; British Columbia; thermalscape; August mean temperature; freshwater habitat; CLIMATE-CHANGE; FRASER-RIVER; TEMPERATURE MODEL; REGIMES; FLOW; UNCERTAINTY; VARIABILITY; POPULATIONS; SENSITIVITY; RANGE;
D O I
10.1080/07011784.2023.2267028
中图分类号
TV21 [水资源调查与水利规划];
学科分类号
081501 ;
摘要
Water temperature is a key feature of freshwater ecosystems but comprehensive datasets are severely lacking, a limiting factor in research and management of freshwater species and habitats. An existing statistical stream temperature model developed for British Columbia (BC), Canada, was refit to predict August mean stream temperatures, a common index of stream thermal regime also used in thermalscapes developed for the western United States (US). Thermalscapes of predicted August mean stream temperature were produced for 680,000 km of stream network at approximately 400 m intervals. Temperature predictions were averaged for 20-year periods from 1981-2100 to produce 86 scenarios: one for each historical period (i.e. 1981-2000, 2001-2020), and 21 for each future period (i.e. six global climate models and an ensemble average under three representative concentration pathways). The final model performance was consistent with other published regional-scale statistical models (R2 = 0.79, RMSE = 1.53 degrees C, MAE = 1.18 degrees C), performing well given the relative paucity of data, large geographic extent, and range of climatic and physiographic conditions. Model results suggested an average increase of August mean stream temperature of 2.9 +/- 1.0 degrees C (RCP 4.5 ensemble mean +/- SD) by end of century, with significant heterogeneity in predicted temperatures and warming rates across the province. Compared to stream temperature predictions from the western US, the predictions for BC showed good agreement at cross-border streams (Pearson's r = 0.91), suggesting the possible integration of both products for a thermalscape covering much of western North America. These stream thermalscapes for BC address a major data deficiency in freshwater ecosystems and have potential applications to stream ecology, species distribution modelling, and evaluation of climate change impacts. La temperature de l'eau est une caracteristique importante des ecosystemes d'eau douce, mais les ensembles de donnees complets sont largement insuffisants, ce qui limite la recherche et la gestion des especes et des habitats d'eau douce. On a adapte un modele statistique existant de la temperature des cours d'eau developpe pour la Colombie-Britannique pour predire les temperatures moyennes des cours d'eau en aout, un indice commun du regime thermique des cours d'eau aussi utilise dans les paysages thermiques elabores pour l'ouest des etats-Unis. On a produit les paysages thermiques de la temperature moyenne prevue au mois d'aout pour 680000km de reseau de cours d'eau a des intervalles d'environ400metres. On a calcule la moyenne des previsions de temperature pour des periodes de 20ans de 1981 a 2100 en vue de produire 86scenarios: un pour chaque periode passee (c.-a-d. de 1981 a 2000 et de 2001 a 2020) et 21 pour chaque periode future [c.-a-d. six modeles climatiques globaux et une moyenne de l'ensemble de trois profils representatifs d'evolution de la concentration (RCP)]. La performance finale du modele etait coherente avec d'autres modeles statistiques a l'echelle regionale qui ont ete publies (R2 = 0,79; ecart moyen quadratique = 1,53 degrees C, EMA = 1,18 degrees C), et elle s'est averee satisfaisante compte tenu de la rarete relative des donnees, de la vaste etendue geographique et de la gamme de conditions climatiques et physiographiques. Les resultats du modele indiquent une augmentation moyenne de la temperature moyenne des cours d'eau en aout de 2,9 +/- 1,0 degrees C (moyenne de l'ensemble des RCP 4.5 +/- ecart-type) d'ici la fin du siecle, avec une heterogeneite importante dans les temperatures predites et les taux de rechauffement dans la province. Lorsqu'on les compare aux previsions de temperature des cours d'eau de l'ouest des etats-Unis, les previsions pour la Colombie-Britannique ont montre une bonne concordance pour les cours d'eau transfrontaliers (r de Pearson = 0,91), ce qui indique l'integration possible des deux produits pour un paysage thermique couvrant une grande partie de l'ouest de l'Amerique du Nord. Ces paysages thermiques des cours d'eau de la Colombie-Britannique comblent une lacune importante dans les donnees sur les systemes d'eau douce et ont des applications potentielles pour l'ecologie des cours d'eau, la modelisation de la repartition des especes et l'evaluation des repercussions des changements climatiques.
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