Climate-change projections in the Iberian PeninsulaA study on the hydrological impacts

Resumen

Las proyecciones globales de cambio climático indican una intensificación del ciclo hidrológico como consecuencia del calentamiento global. Sin embargo, aún existen importantes incertidumbres sobre la magnitud de dicho cambio, más aún, a escala regional. Si dichas predicciones son ciertas, tremendos impactos pueden producirse en la sociedad, por lo que es esencial un mayor estudio del posible comportamiento del sistema climático ante tal calentamiento global con el objetivo de mitigar sus posibles efectos. En esta Tesis, se han seleccionado técnicas de downscaling dinámico con el objetivo de realizar proyecciones regionales de cambio climático en una área especialmente vulnerable, la Península Ibérica (IP), mediante el uso del modelo climático regional Weather Research & Forecasting (WRF). Así, mediante este modelo el estudio del clima puede realizarse a una escala adecuada (10 km) para capturar los efectos de la topografia. Para la realización de las proyecciones climáticas en la IP, WRF fue conducido por dos modelos climáticos globales (GCM), el CCSM4 y el MPI-ESM-LR, los cuales han demostrado representar adecuadamente el clima en esta región. Sin embargo, todo GCM posee errores sistemáticos. Por esta razón, con el objetivo de evitar errores heredados de los modelos globales, fue aplicada una técnica de corrección de sesgo sobre las salidas de los modelos globales. Así mismo, un estudio adecuado de impacto del cambio climático requiere un análisis exhaustivo de la habilidad del modelo para representar el clima actual. Para ello ha de realizarse lo que se conoce como la evaluación del modelo. Dicha evaluación consistió en comparar las salidas del modelo con valores observacionales en términos de distintas variables hidrológicas (precipitación y temperaturas máxima y mínima, evapotranspiración superficial y contenido de humedad del suelo) a distintas escalas temporales. Los resultados de este análisis evidenciaron que el modelo WRF, aunque muestra ciertas dificultades, es capaz de capturar adecuadamente las características climáticas principales de la IP, tanto en términos de valores medios como para valores extremos. Por tanto, puede considerarse que WRF es adecuado para realizar proyecciones climáticas en la Península Ibérica. Adicionalmente se evaluó la capacidad del modelo para detectar eventos de sequía. En este contexto, la caracterización de dicha sequía se realizó mediante el uso de dos índices ampliamente conocidos, el índice estandarizado de precipitación (SPI) y el índice estandarizado de precipitación evapotranspiración (SPEI). Para tal análisis, los valores de precipitación y temperaturas extremas (temperaturas máximas y mínimas) fueron utilizados en el cálculo de los índices. Además, dicho análisis se enfocó en determinar si WRF proporcionaba un valor añadido con respecto a sus datos de entrada. En este análisis, los resultados sugirieron que el modelo WRF captura razonablemente bien la variabilidad espacio-temporal de las sequías en España, una región topográficamente compleja, proporcionando un valor añadido con respecto a sus condiciones iniciales y de contorno. Finalmente, se realizaron diferentes proyecciones climáticas para distintas variables hidrológicas mediante el uso de las salidas de los GCMs corregidas en sesgo. Para analizar los efectos en el sistema climático a diferentes concentraciones de gases de efecto invernadero (GHGs, del inglés greenhouse gasses) se contemplaron dos escenarios de emisión (RCP, del inglés representative concentration pathway), el RCP4.5 que corresponde a un escenario intermedio de emisiones GHGs, y el RCP8.5 el cual contempla las mayores concentraciones de GHGs. Dichas proyecciones se realizaron para dos periodos distintos, el llamado futuro cercano (2021-2050) y para el un futuro lejano (2071-2100). De esta forma, mediante la comparación entre los diferentes periodos se puede dilucidar la tendencia del clima a lo largo del siglo XXI. Los resultados aquí encontrados sugieren que es muy probable que la IP sufra fuertes cambios en términos de precipitación, temperaturas, evapotranspiración superficial y contenido de humedad del suelo, lo cual puede generar un aumento de los fenómenos de sequía. Es decir, se esperan reducciones substanciales de precipitación para finales de este siglo, al menos en valores medios, así como un incremento importante de las temperaturas. Además, estos resultados sugieren que, ante tal tendencia climática, se producirá una reducción de la evapotranspiración superficial debida a una disminución de contenido de la humedad del suelo provocando una mayor aridez en la IP. En dicho contexto, la IP probablemente sufrirá un aumento en el riesgo de megasequías. Los resultados de este estudio representan una valiosa contribución para un mejor entendimiento de los efectos del cambio climático sobre el ciclo hidrológico en un área especialmente vulnerable como es la IP.