Applying the velocity of climate change in conservation

Anthony  J.    Richardson (1,2),    Chris    J.    Brown (3),    Michael    T.    Burrows (4),    Simon    Ferrier (5),    Tom    Harwood (5),    Carissa    J.    Klein (6), Jorge  Garcia-­‐Molinos (7),    Eve    McDonald-­‐Madden (6,8), Pippa  Moore (9,10), John  Pandolfi (11),    Elvira    S.    Poloczanska (1,12),    Dave    Schoeman (13),    James    Watson (14)

1    CSIRO    Oceans    and    Atmosphere,    Ecosciences    Precinct,    Boggo    Road,    Brisbane,    Queensland    4001,    Australia.

2    Centre    for    Applications    in    Natural    Resource    Mathematics    (CARM),    School    of    Mathematics    and    Physics,    The    University    of    Queensland,    St    Lucia,    Queensland    4072,    Australia

3    The    Global    Change    Institute,    The    University    of    Queensland,    Brisbane,    Queensland    4072,    Australia

4    Scottish    Association    for    Marine    Science,    Oban,    Argyll    PA37    1QA,    UK

5    CSIRO    Land    and    Water,    Canberra,    ACT    2601,    Australia

6  Australian    Research    Council    Centre    of    Excellence    for    Environmental    Decisions,    School    of    Biological    Sciences,    University    of    Queensland,    St.    Lucia,    QLD    4072,    Australia

7    Center    for    Environmental    Biology    and    Ecosystem    Studies,    National    Institute    for    Environmental    Studies,    16-­‐2    Onogawa,    Tsukuba,

Ibaraki    305-­‐8506,    Japan

8    CSIRO    Ecosystem    Sciences,    Ecosciences    Precinct,    Dutton    Park,    Queensland,    Australia

9    Institute    of    Biological,    Environmental    and    Rural    Sciences,    Aberystwyth    University,    Aberystwyth    SY23    3DA,    UK

10    Centre    for    Marine    Ecosystems    Research,    Edith    Cowan    University,    Perth    6027,    Australia.

11    School    of    Biological    Sciences,    Australian    Research    Council    Centre    of    Excellence    for    Coral    Reef    Studies,    The    University    of    Queensland,    Brisbane,    Queensland    4072,    Australia

12    The    Global    Change    Institute,    The    University    of    Queensland,    Brisbane,    Queensland    4072,    Australia.

13    School    of    Science    and    Engineering,    University    of    the    Sunshine    Coast,    Maroochydore,    Queensland    4558,    Australia

14    School    of    Geography,    Planning    and    Environmental    Management,    University    of    Queensland,    Brisbane,    Australia


Climate      change      is      one      of      the      largest      threats      to     biodiversity      this      century.      Understanding      how      species,    communities     and    ecosystems     will    be    reorganised    under    a    warmer    climate    will    need    to    inform    effective    conservation     and     management   options.   Predictions   about   distribution     shifts   from   complex   models   require    extensive     knowledge     of   individual   species   and   have   high     uncertainty.   Simple   metrics   offer   the   prospect   of    broader     utility.   One   such    simple     approach    is     the   velocity   of   climate   change  –     the   local   speed   and   direction    of     shifting   climate   isotherms.   This   represents   the   expectation     of   how   a   species’   distribution     would     have   to    shift     to   track   the   location   of   their   thermal   niche.   Here   we   review   the   literature   on   the   velocity   of     climate    change,        what      it      has      been      used      for,      its      underlying      assumptions,      the      strengths      and      weaknesses      of      the    approach,     and   the     time     and   space     scales   it   might   best   be     applied   over.   We     also   contrast   the     velocity   of    climate    change    with    other    approaches    such    as    species    distribution    models    and    climate    analogues.    We    then    use     this   information     to     discuss   various   ways   that   it   could     be   used     in     conservation     applications,     concluding    that    it    offers    considerable    potential    in    this    field.    It    is    hoped    that    this    review    will    stimulate    new    applications    of    velocity    in    climate    change    ecology    and    conservation    research.