Research in global change ecology relies heavily on global climatic grids derived from estimates of air temperature in open areas at around 2 m above the ground. These climatic grids thus fail to reflect conditions below vegetation canopies and near the ground surface, where critical ecosystem functions are controlled and most terrestrial species reside. Here we provide global maps of soil temperature and bioclimatic variables at a 1-km² resolution for 0-5 and 5-15 cm depth. These maps were created by calculating the difference (i.e., offset) between in-situ soil temperature measurements, based on time series from over 1200 1-km² pixels (summarized from 8500 unique temperature sensors) across all of the world's major terrestrial biomes, and coarse-grained air temperature estimates from ERA5-Land (an atmospheric reanalysis by the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts). We show that mean annual soil temperature differs markedly from the corresponding 2 m gridded air temperature, by up to 10°C (mean = 3.0 ± 2.1°C), with substantial variation across biomes and seasons. Over the year, soils in cold and/or dry biomes are substantially warmer (3.6 ± 2.3°C warmer than gridded air temperature), whereas soils in warm and humid environments are on average slightly cooler (0.7 ± 2.3°C cooler). The observed substantial and biome-specific offsets underpin that the projected impacts of climate and climate change on biodiversity and ecosystem functioning are inaccurately assessed when air rather than soil temperature is used, especially in cold environments. The global soil-related bioclimatic variables provided here are an important step forward for any application in ecology and related disciplines. Nevertheless, we highlight the need to fill remaining global gaps by collecting more in-situ measurements of microclimate conditions to further enhance the spatiotemporal resolution of global soil temperature products for ecological applications.

ResumoO desmatamento elevado no Bioma Caatinga vem gerando processos de desertificação em diversas áreas, alterando diretamente a biota, o microclima e os solos, sendo fundamental o desenvolvimento de técnicas de pesquisa capazes de incorporar informações que identifiquem o estado dos recursos naturais, apontando os seus relacionamentos e alguns caminhos a serem tomados para uma intervenção eficiente que gere a recuperação e o aproveitamento sustentável das terras nesse ambiente. O MTLFC constitui-se em um conjunto de técnicas utilizado pela primeira vez no Brasil para analisar áreas submetidas à desertificação, apresentando indicadores biogeográficos, climatológicos, geomorfológicos e hidrológicos. Através da aplicação do mé-todo em uma área do município de São Domingos do Cariri (PB), foi identificada uma diversidade vegetal muito baixa (13 espécies e 489 indivíduos), dominância de poucas espécies (5) e baixa abundância, com maior número de indivíduos nos estratos arbustivo alto e arbustivo, tendo como causa a retirada excessiva de vegetação, as queimadas e o uso contínuo pelo gado caprino. O Balanço Hídrico apresentou-se negativo, havendo indicação de que a atividade vegetativa depende da precipitação oculta. Os solos apresentaram crosta superficial de origem antrópica, tornando a aridez edáfica ainda mais acentuada, associada aos baixos níveis de fertilidade, particularmente o potássio e a matéria orgânica. Palavras-chave:Desertificação; MTLFC; Indicadores naturais; Uso dos solos. AbstractHigh deforestation in the Caatinga Biome has been generating processes of desertification in several areas, directly altering the biota, the microclimate and the soils, being essential the development of research techniques able to incorporate information which identify the state of natural resources, pointing their relationships and some paths to be taken for an effective intervention which may generate the recovery and sustainable use of land in this environment. The MTLFC consists of a set of techniques used in Brazil for the first time to analyze areas subjected to desertification, presenting biogeographic, climatological, geomorphological and hydrological indicators. By applying the method in an area of the city of São Domingos do Cariri (PB), it has been identified a very low plant diversity (13 species and 489 individuals), dominance of a few species (5) and low abundance, with the largest number of individuals in tall shrub and shrub strata, caused by the excessive removal of vegetation, fires and continuous use by the goats. The Water Balance was negative so that it indicated that the vegetative activity depends on hidden precipitation. The soils have presented surface crust of an anthropic origin, making edaphic aridity even more pronounced, associated with low fertility levels, particularly potassium and organic matter.Key words: Desertification; MTLFC; Natural indicators; Land Use. ResumenLa deforestación en el Bioma Caatinga ha generado procesos de desertificación en varias áreas, alterando directamente la biot...

Research in environmental science relies heavily on global climatic grids derived from estimates of air temperature at around 2 meter above ground1-3. These climatic grids however fail to reflect conditions near and below the soil surface, where critical ecosystem functions such as soil carbon storage are controlled and most biodiversity resides4-8. By using soil temperature time series from over 8500 locations across all of the world’s terrestrial biomes4, we derived global maps of soil temperature-related variables at 1 km resolution for the 0–5 and 5–15 cm depth horizons. Based on these maps, we show that mean annual soil temperature differs markedly from the corresponding 2 m gridded air temperature, by up to 10°C, with substantial variation across biomes and seasons. Soils in cold and/or dry biomes are annually substantially warmer (3.6°C ± 2.3°C) than gridded air temperature, whereas soils in warm and humid environments are slightly cooler (0.7 ± 2.3°C). As a result, annual soil temperature varies less (by 17%) across the globe than air temperature. The effect of macroclimatic conditions on the difference between soil and air temperature highlights the importance of considering that macroclimate warming may not result in the same level of soil temperature warming. Similarly, changes in precipitation could alter the relationship between soil and air temperature, with implications for soil-atmosphere feedbacks9. Our results underpin that the impacts of climate and climate change on biodiversity and ecosystem functioning are inaccurately assessed when air rather than soil temperature is used, especially in cold environments.

A desertificação é a degradação das terras nas zonas secas do mundo, tendo como causas tanto a ação do clima como as atividades humanas. No Brasil, a região do Cariri paraibano, além das fortes estiagens a que está submetida, tem sido palco de um processo secular de desertificação, atingindo principalmente as caatingas existentes, o que compromete atualmente a maior parte do seu território. Os solos, a exceção de algumas áreas submetidas a irrigação, a despeito das modificações intensas que tem ocorrido na cobertura vegetal, devido as suas características naturais e elevada presença de Pavimento Desértico, permanecem com os níveis de fertilidade química sem grandes alterações, embora aspectos relacionados as modificações da sua temperatura, em virtude do desmatamento intenso, e os efeitos desse processo na vegetação, devam ser levados em consideração ao se pensar numa regeneração espontânea das caatingas e o uso dessas terras para empreendimentos agropecuários.Palavras-chave: Desertificação, Cariris Velhos, Desmatamento, Solos. ABSTRACTDesertification is the degradation of lands in worldwide dry areas, having the climate influence and human activities as main causes. In Brazil, the cariri region in Paraiba, besides the strong shortages periods which it is submitted, has become the scene of a heavy process of desertification, reaching principally the existing caatingas, currently compromising the largest part of its territory. Despite of their natural characteristics and a high presence of desert areas, the soils, except for some areas submitted to irrigation, have remained at the levels of chemical fertility without great amendments. However aspects related to changes in the temperature of these soils, due to intense deforestation, and the effects of the process in the vegetation, should be taken into consideration when thinking about a spontaneous regeneration of the caatingas and the use of these lands as agriculture and farming ventures.Keywords: Desertification, Old Cariris, Deforestation, Soils. RESUMENLa desertificación es la degradación de las tierras em las zonas sequias del mundo, tenendo como causas tanto el acción del clima como las actividades humanas. En el Brasil, en la región del Cariri paraibano, además de las fuertes estiajes a las quales está sumetida, tiene sido palco de um proceso secular de desertificación, atingindo principalmente las caatingas existentes, comprometendo atualmente gran parte de su território. Los suelos, a excepción de algunas áreas sumetidas a irrigación, no obstante las modificaciones intensas que han ocurrido em la cubierta vegetal, devido a sus características naturales y presencia de Pavimiento Desértico, permanecen con los niveles de fertilidad química sin grandes alteraciones, aunque aspectos relacionados a las modificaciones de su temperatura, em virtude de la retirada intensa de la vegetación, devan ser llevados em consideración para se pensar en una regeneración espontánea de las caatingas y el uso de esas tierras para proyectos agropecuários.Palabras Clave: Deser...

O fenômeno da desertificação na região semi-árida do Nordeste do Brasil é estudado a partir da análise de variáveis representativas do clima, vegetação, solos e aspectos socioeconômicos na bacia hidrográfica do Taperoá, no Estado da Paraíba - Brasil. As séries temporais da precipitação anual de 32 pluviômetros foram examinadas e um mapa de tendência da pluviosidade anual foi traçado. As variáveis mencionadas acima são estimadas para os municípios de São João do Cariri e Cabaceiras, respectivamente. Os resultados mostram, de modo diferenciado para os dois municípios, a susceptibilidade à desertificação. No primeiro município, todas as variáveis analisadas contribuem para afirmar que um processo bastante significativo de desertificação está em curso, inclusive associado a uma diminuição das precipitações anuais.

Plant resource utilization in backyard areas in a rural community located around the Sete Cidades NationalPark, Piauí, Northeast Brazil. Agroforestry systems consist of traditional practices of land use with the main purposes of cultivating plant species for subsistence purposes and increasing household income. This study was conducted in the Community of Cachoeira in the Municipality of Brasileira, Piauí State, Brazil, and aimed to identify the knowledge and use of plant species grown in rural homegardens and characterize the dynamics of this practice in these spaces. Semi-structured interviews were conducted with breadwinners who work in the maintenance of these yards (17 maintainers). The semi-structured questionnaire addressed questions on socioeconomic and specific issues related to homegardens, such as regarding the species found in the area, use purposes, form of maintenance, and size of the homegarden. The use value (UV) of the species was calculated to list the local importance of the plants according to informants. Sixty-two plants were recorded, among which, it was possible to identify 51 species, 46 genera and 29 families. The results showed there are sociocultural relationships between the people and the plants in the study area, involving the knowledge and use of plant species, economic aspects, resulting in the sale of surplus resources, both plants and animals raised in these areas; and ecological aspects, comprising the cultivation and management of native and/or exotic species. The data presented here may be used for conservation strategies and sustainability of plant resources.

<p>A desertificação é reconhecida como uma das principais ameaças a zonas de clima seco em todo mundo. No Brasil, esse fenômeno tem atingido especialmente o bioma Caatinga, para o qual ainda existe pouca informação acerca de suas consequências na composição florística. O presente trabalho objetivou avaliar este efeito em sítios inseridos em três municípios da Paraíba (Nordeste, Brasil). Sítios de amostragem foram previamente selecionados por imagens de satélite usando a técnica IVDN, seguido de um levantamento vegetacional in locu (método transecto) abrangendo ambientes não-desertificados e desertificados. Análises univariadas (teste U) e multivariadas (nMDS) foram usadas a verificar diferenças nas variáveis vegetacionais e demonstrar padrões de dissimilaridades entre os ambientes contrastantes, respectivamente. A riqueza e diversidade de plantas diferiram significativamente entre os ambientes. O nMDS identificou três grupos de plantas: i) espécies associadas a áreas não-desertificadas (Anadenanthera columbrina, Bauhinia cheilantha e Tabebuia impetiginosa), ii) espécies relacionadas a áreas desertificadas (Aspidosperma pyrifolium, Jatropha molissima, Mimosa tenuiflora e Pilosocereus gounellei) e iii) espécies presentes nos dois tipos de ambientes (Croton sonderianus, Piptadenia stipulacea e Poincianella pyramidalis). Os resultados apontaram que a desertificação desencadeou mudanças severas na composição florística da Caatinga, indicando também que as intervenções humanas foram determinantes no estabelecimento dos diferentes ambientes.</p>

No abstract