Published November 24, 2022 | Version v1
Publication Open

Drivers of mangrove vulnerability and resilience to tropical cyclones in the North Atlantic Basin

Creators

  • 1. Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences
  • 2. University of Colorado Boulder
  • 3. Universidade Federal de Viçosa
  • 4. Goddard Space Flight Center
  • 5. East Carolina University
  • 6. University of Florida
  • 7. Smithsonian Institution
  • 8. Smithsonian Marine Station
  • 9. Instituto de Estudios Avanzados
  • 10. Centro Agronomico Tropical de Investigacion y Ensenanza Catie
  • 11. Conservation International
  • 12. Technical University of Munich
  • 13. University of Évora
  • 14. Museo Nacional de Ciencias Naturales
  • 15. Wageningen University & Research

Description

Abstract The North Atlantic Basin (NAB) is seeing a significant increase in the frequency and intensity of tropical cyclones since the 1980s, with record-breaking seasons such as 2017 and 2020. However, little is known about how coastal ecosystems, particularly mangroves in the Gulf of Mexico and the Caribbean, are responding to these new "climate normals" at regional and subregional scales. Wind speed, rainfall, pre-cyclone forest structure, and hydro-geomorphology are known to influence mangrove damage and recovery following cyclones in the NAB. However, these studies have focused on site-specific responses and individual cyclonic events. Here, we analyze 25 years (1996-2020) of mangrove vulnerability (damage after a cyclone) and short-term resilience (recovery after damage) for the entire NAB and its subregions, using multi-annual, remote sensing-derived databases. We applied machine learning to characterize the influence of 22 potential drivers that include previously researched variables and new ones such as human development and long-term climate trends. The characteristics of the cyclones mainly drive vulnerability at the regional level, while resilience is largely driven by site-specific conditions. These include long-term climate conditions, such as air temperature and drought trends, pre-cyclone habitat conditions, such as canopy cover and height and soil organic carbon stock, and human interventions on the land. Rates and drivers of mangrove vulnerability and resilience vary across subregions in the NAB, and hotspots for restoration and conservation actions are highlighted within subregions. The impacts of increasing cyclone activity need to be framed in the context of climate change compound effects and heavy human influences in the region. There is an urgent need to value the restoration and conservation of mangroves as fundamental Nature-based Solutions against cyclone impacts in the NAB.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يشهد حوض شمال الأطلسي (NAB) زيادة كبيرة في تواتر وشدة الأعاصير المدارية منذ الثمانينيات، مع مواسم قياسية مثل عامي 2017 و 2020. ومع ذلك، لا يُعرف سوى القليل عن كيفية استجابة النظم الإيكولوجية الساحلية، ولا سيما أشجار المانغروف في خليج المكسيك ومنطقة البحر الكاريبي، لهذه "المعايير المناخية" الجديدة على الصعيدين الإقليمي ودون الإقليمي. من المعروف أن سرعة الرياح وهطول الأمطار وهيكل الغابات قبل الأعاصير والجيومورفولوجيا المائية تؤثر على تلف أشجار المانغروف والانتعاش بعد الأعاصير في ناب. ومع ذلك، ركزت هذه الدراسات على الاستجابات الخاصة بالموقع والأحداث الإعصارية الفردية. هنا، نقوم بتحليل 25 عامًا (1996-2020) من ضعف غابات المانغروف (الضرر بعد الإعصار) والمرونة على المدى القصير (التعافي بعد الضرر) لكامل NAB ومناطقها الفرعية، باستخدام قواعد بيانات متعددة السنوات مستمدة من الاستشعار عن بعد. طبقنا التعلم الآلي لتوصيف تأثير 22 محركًا محتملًا تتضمن متغيرات تم بحثها سابقًا ومتغيرات جديدة مثل التنمية البشرية والاتجاهات المناخية طويلة الأجل. تؤدي خصائص الأعاصير بشكل أساسي إلى الضعف على المستوى الإقليمي، في حين أن المرونة مدفوعة إلى حد كبير بالظروف الخاصة بالموقع. وتشمل هذه الظروف المناخية طويلة الأجل، مثل درجة حرارة الهواء واتجاهات الجفاف، وظروف الموائل قبل الإعصار، مثل غطاء المظلة وارتفاعها ومخزون الكربون العضوي في التربة، والتدخلات البشرية على الأرض. تختلف معدلات ودوافع ضعف غابات المانغروف ومرونتها عبر المناطق دون الإقليمية في منطقة شمال غرب المحيط الهادئ، ويتم تسليط الضوء على النقاط الساخنة لإجراءات الاستعادة والحفظ داخل المناطق دون الإقليمية. يجب تأطير آثار زيادة نشاط الأعاصير في سياق الآثار المركبة لتغير المناخ والتأثيرات البشرية الشديدة في المنطقة. هناك حاجة ملحة لتقييم استعادة أشجار المانغروف والحفاظ عليها كحلول أساسية قائمة على الطبيعة ضد تأثيرات الأعاصير في ناب.

Translated Description (French)

Résumé Le bassin de l'Atlantique Nord (BAN) connaît une augmentation significative de la fréquence et de l'intensité des cyclones tropicaux depuis les années 1980, avec des saisons record telles que 2017 et 2020. Cependant, on sait peu de choses sur la façon dont les écosystèmes côtiers, en particulier les mangroves du golfe du Mexique et des Caraïbes, réagissent à ces nouvelles « normales climatiques » à l'échelle régionale et sous-régionale. La vitesse du vent, les précipitations, la structure de la forêt avant le cyclone et l'hydrogéomorphologie sont connues pour influencer les dommages et la récupération des mangroves après les cyclones dans le Nab. Cependant, ces études se sont concentrées sur les réponses spécifiques au site et sur les événements cycloniques individuels. Ici, nous analysons 25 ans (1996-2020) de vulnérabilité de la mangrove (dommages après un cyclone) et de résilience à court terme (rétablissement après dommages) pour l'ensemble de la BNA et de ses sous-régions, en utilisant des bases de données pluriannuelles dérivées de la télédétection. Nous avons appliqué l'apprentissage automatique pour caractériser l'influence de 22 facteurs potentiels qui incluent des variables précédemment étudiées et de nouvelles telles que le développement humain et les tendances climatiques à long terme. Les caractéristiques des cyclones entraînent principalement la vulnérabilité au niveau régional, tandis que la résilience est largement due aux conditions spécifiques au site. Il s'agit notamment des conditions climatiques à long terme, telles que les tendances de la température de l'air et de la sécheresse, des conditions de l'habitat avant le cyclone, telles que la couverture de la canopée et la hauteur et le stock de carbone organique du sol, et des interventions humaines sur le terrain. Les taux et les facteurs de vulnérabilité et de résilience des mangroves varient selon les sous-régions du BNA, et les points chauds pour les actions de restauration et de conservation sont mis en évidence au sein des sous-régions. Les impacts de l'augmentation de l'activité cyclonique doivent être encadrés dans le contexte des effets composés du changement climatique et des fortes influences humaines dans la région. Il est urgent de valoriser la restauration et la conservation des mangroves en tant que solutions fondamentales basées sur la nature contre les impacts des cyclones dans le NAE.

Translated Description (Spanish)

Resumen La cuenca del Atlántico Norte (Nab) está experimentando un aumento significativo en la frecuencia e intensidad de los ciclones tropicales desde la década de 1980, con temporadas récord como 2017 y 2020. Sin embargo, se sabe poco sobre cómo los ecosistemas costeros, particularmente los manglares en el Golfo de México y el Caribe, están respondiendo a estas nuevas "normales climáticas" a escala regional y subregional. Se sabe que la velocidad del viento, las precipitaciones, la estructura del bosque preciclónico y la hidrogeomorfología influyen en el daño y la recuperación de los manglares después de los ciclones en el Nab. Sin embargo, estos estudios se han centrado en respuestas específicas del sitio y eventos ciclónicos individuales. Aquí, analizamos 25 años (1996-2020) de vulnerabilidad de los manglares (daño después de un ciclón) y resiliencia a corto plazo (recuperación después del daño) para toda la Nab y sus subregiones, utilizando bases de datos plurianuales derivadas de la teledetección. Aplicamos el aprendizaje automático para caracterizar la influencia de 22 impulsores potenciales que incluyen variables previamente investigadas y otras nuevas como el desarrollo humano y las tendencias climáticas a largo plazo. Las características de los ciclones impulsan principalmente la vulnerabilidad a nivel regional, mientras que la resiliencia está impulsada en gran medida por las condiciones específicas del sitio. Estos incluyen las condiciones climáticas a largo plazo, como la temperatura del aire y las tendencias de sequía, las condiciones del hábitat antes del ciclón, como la cobertura del dosel y la altura y las reservas de carbono orgánico del suelo, y las intervenciones humanas en la tierra. Las tasas y los impulsores de la vulnerabilidad y la resiliencia de los manglares varían de una subregión a otra en los Nab, y los puntos críticos para las acciones de restauración y protección se destacan dentro de las subregiones. Los impactos del aumento de la actividad ciclónica deben enmarcarse en el contexto de los efectos compuestos del cambio climático y las fuertes influencias humanas en la región. Existe una necesidad urgente de valorar la restauración y la protección de los manglares como soluciones fundamentales basadas en la naturaleza contra los impactos de ciclones en el Nab.

Files

2022.11.22.517275.full.pdf.pdf

Files (1.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:69022937d33dd9f1e9a4649eaf138094
1.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
عوامل ضعف أشجار المانغروف ومرونتها أمام الأعاصير المدارية في حوض شمال المحيط الأطلسي
Translated title (French)
Facteurs de vulnérabilité et de résilience des mangroves aux cyclones tropicaux dans le bassin de l'Atlantique Nord
Translated title (Spanish)
Impulsores de la vulnerabilidad y resiliencia de los manglares a los ciclones tropicales en la cuenca del Atlántico Norte

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4309995044
DOI
10.1101/2022.11.22.517275

Is supplement to
https://openalex.org/W4226322758 (Other)
https://openalex.org/W3032872040 (Other)
https://openalex.org/W3005993945 (Other)
https://openalex.org/W2978047058 (Other)
https://openalex.org/W2606526000 (Other)
https://openalex.org/W2391552356 (Other)
https://openalex.org/W2384240321 (Other)
https://openalex.org/W2382685033 (Other)
https://openalex.org/W2039554343 (Other)
https://openalex.org/W1992168857 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Venezuela

References

  • https://openalex.org/W152936007
  • https://openalex.org/W1645858368
  • https://openalex.org/W1964432931
  • https://openalex.org/W2022563475
  • https://openalex.org/W2044113552
  • https://openalex.org/W2055987558
  • https://openalex.org/W2098567981
  • https://openalex.org/W2107429431
  • https://openalex.org/W2110660663
  • https://openalex.org/W2122825721
  • https://openalex.org/W2134915045
  • https://openalex.org/W2154998026
  • https://openalex.org/W2159357575
  • https://openalex.org/W2165621928
  • https://openalex.org/W2334587275
  • https://openalex.org/W2494556023
  • https://openalex.org/W2725897987
  • https://openalex.org/W2755067212
  • https://openalex.org/W2799877102
  • https://openalex.org/W2802570838
  • https://openalex.org/W2884993104
  • https://openalex.org/W2890492318
  • https://openalex.org/W2896252587
  • https://openalex.org/W2897360633
  • https://openalex.org/W2903301943
  • https://openalex.org/W2905441664
  • https://openalex.org/W2911964244
  • https://openalex.org/W2948136335
  • https://openalex.org/W2948382167
  • https://openalex.org/W2953753279
  • https://openalex.org/W3008247813
  • https://openalex.org/W3014025113
  • https://openalex.org/W3016432527
  • https://openalex.org/W3018625857
  • https://openalex.org/W3037895712
  • https://openalex.org/W3041234790
  • https://openalex.org/W3048752267
  • https://openalex.org/W3080335484
  • https://openalex.org/W3125006594
  • https://openalex.org/W3180764721
  • https://openalex.org/W3183248893
  • https://openalex.org/W3199293657
  • https://openalex.org/W4214845195