High-resolution projections of climate change over the Iberian Peninsula using a mesoscale model

Resumen

Las proyecciones climáticas globales indican que en el futuro pueden producirse cambios sustanciales como consecuencia del calentamiento global. Tales cambios podrían tener importantes repercusiones medioambientales, sociales y económicas. Sin embargo, la respuesta climática al calentamiento global varía enormemente de una región a otra y por tanto, es necesario realizar estudios a escalas espaciales que los Modelos de Circulación General (GCM) no pueden resolver. En esta Tesis, mediante el modelo de mesoscala Weather Research and Forecasting (WRF) se ha realizado lo que se conoce como un downscaling dinámico de la información proporcionada por los GCMs y se han generado proyecciones de escenarios de cambio climático físicamente consistentes y de alta resolución sobre la península Ibérica (IP). Con el objetivo de analizar el impacto del calentamiento global en la precipitación y la temperatura a escalas regionales, se han realizado un conjunto de simulaciones climáticas sobre la IP a una resolución de 10 kilómetros. De esta manera, es posible incorporar en las simulaciones el efecto de elementos topográficos que, aún siendo localizados, constituyen un factor fundamental en la distribución de los regímenes climáticos. Además, nos permite identificar las diferentes áreas de la Península que se verán afectadas en distinto grado. Este estudio ha prestado particular atención a la configuración del modelo y su evaluación con respecto al clima presente. En primera instancia, se completaron 8 simulaciones decadales (1990-1999) para llevar a cabo un examen de sensibilidad y determinar qué combinación de opciones físicas se adaptaba mejor a las características del clima Ibérico. Las salidas de lo modelos se compararon con las observaciones usando una metodología objetiva de regionalización compuesta por varios análisis sucesivos. Esto permitió evitar los problemas asociados a la disparidad espacial que existe entre las estimaciones de los modelos y las observaciones puntuales. Ninguna de las combinaciones examinadas proporciona mejores resultados que el resto en todas las condiciones posibles (región, época del año, variable). Asimismo, no todos los esquemas de parametrizaciones son igualmente decisivos. Estos dos hechos nos llevan a seleccionar una solución de compromiso que tenga en cuenta tanto los resultados con respecto a cada una de las variables en las diferentes regiones, pero también si efectivamente existe un beneficio al usar esquemas significativamente más complejos (y por tanto computacionalmente más caros). La evaluación del modelo consistió en la valoración de su capacidad para simular el clima presente en términos de precipitación y temperatura, usando para la comparación la base de datos observaciones en rejilla Spain02. Se completaron tres simulaciones del clima presente (1970-1999) que cubrían completamente la IP y dirigidas por tres conjuntos de datos de contorno diferentes (ERA-40, ECHAM5 y CCSM3.0). Estas simulaciones hicieron posible determinar si el modelo era apropiado para estudiar el clima Ibérico. La validación pone de manifiesto que, a pesar de la existencia de errores no despreciables, el modelo logra reproducir la mayoría de las principales características de la precipitación y la temperatura de la región. En concreto, WRF proporciona excelentes resultados en la simulación de las distribuciones de probabilidad y de los percentiles altos. Por ultimo, las proyecciones de cambio climático de alta resolución se obtuvieron a partir de un ensemble de simulaciones de clima futuro (2070-2099) sobre la Península. En particular, se seleccionaron tres escenarios de emisiones (B1, A1B y A2) y dos GCMs (ECHAM5 y CCSM3.0) para reducir la incertidumbre asociada a las condiciones de contorno. Las salidas de los modelos para temperatura y precipitación se compararon con las obtenidas para el clima presente y se analizaron los cambios proyectados. No sólo se estudiaron los cambios en las medias climáticas, sino que también se investigaron los posibles cambios en los estadísticos de alto orden, incluyendo varios índices de extremos para caracterizar las colas de las distribuciones. Las proyecciones de escenarios de cambio climático de alta resolución sobre la península Ibérica sugieren que la precipitación anual media sufrirá importantes disminuciones, aunque la magnitud de los cambios variará heterogéneamente a lo largo de la IP. Por otra parte, los eventos extremos de precipitación no parecen estar sujetos a cambios significativos en el futuro, según las simulaciones. En cuanto a la temperatura, es bastante probable que ocurra un ascenso muy marcado sobre toda la Península, en especial para los extremos de la temperatura máxima. Las áreas más afectadas por los cambios de precipitación parecen estar localizadas sobre las regiones montañosas, mientras que las afectadas por incrementos de temperatura más acusados se extienden sobre áreas mayores en el interior de la IP. Esta Tesis representa una valiosa contribución para la comprensión e interpretación del impacto que el calentamiento global podrá tener sobre el clima de la península Ibérica. La resolución espacial que se utilizó en las simulaciones permitió la generación de proyecciones de cambio climático con un grado de detalle sin precedentes en la Península. Además, este estudio proporciona una descripción exhaustiva de los cambios proyectados, incluyendo incluso los eventos extremos, cuyo impacto será probablemente mayor que el de los cambios en las medias climáticas