ESCENARIOS DE CAMBIO CLIMÁTICO EN CASTILLA-LA MANCHA

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1 ESCENARIOS DE CAMBIO CLIMÁTICO EN CASTILLA-LA MANCHA Clemente Gallardo Andrés 1 1 Insituto de Ciencias Ambientales, Facultad de Ciencias del Medio Ambiente, Universidad de Castilla-La Mancha. Avda. Carlos III, s/n, Toledo. clemente.gallardo@uclm.es 31

2 RIESGOS NATURALES Y CAMBIO CLIMÁTICO Clima actual en Castilla-La Mancha Las características geográficas y orográficas de la Península Ibérica hacen que esta región del planeta albergue numerosos climas diferentes en una extensión relativamente reducida. Además, la variabilidad interanual de sus climas es alta debido a que se encuentra situada en una zona de transición entre las latitudes medias y las subtropicales. Figura 1. Las cinco provincias de Castilla-La Mancha resaltadas en verde. Castilla-La Mancha se ubica en la parte meridional del centro de la Península Ibérica (figura 1) de hecho, forma parte de lo que tradicionalmente se denomina Submeseta Sur Esta región se encuentra delimitada por el Sistema Central, el Sistema Ibérico y Sierra Morena. Su territorio es en gran medida una llanura a unos 600 metros sobre el nivel del mar surcada por los cursos alto y medio de los ríos Tajo y Guadiana, que tienen separadas sus cuencas por los Montes de Toledo. Estas características confieren a la región una temperatura y una precipitación bastante homogéneas. Las temperaturas medias anuales se encuentran en el rango de 12,5 ºC a 15 ºC en casi toda su superficie (figura 2) mientras que en los extremos son habituales en la llanura algunos episodios con temperaturas de unos 40 ºC en verano y de unos pocos grados por debajo de 0 ºC en invierno. En las localidades más elevadas las máximas anuales suelen estar algo por encima de 30 ºC y las mínimas bajan con frecuencia de los -10 ºC. La amplitud térmica anual (diferencia entre la temperatura medía de los meses más cálido y más frío) es elevada en toda la región (entre 18 ºC y 20 ºC) Esto se debe a la lejanía de mares y océanos y, por tanto, a la ausencia del efecto atemperador del clima que tiene la proximidad de las grandes masas de agua. 32

3 ESCENARIOS DEL CAMBIO CLIMÁTCIO EN CASTILLA-LA MANCHA Figura 2. Temperatura media anual climatológica en la Península Ibérica (ºC) según el Atlas Climático Regional de la Península Ibérica (Ninyerola et al., 2005). Las precipitaciones acumuladas a lo largo del año suelen estar en la mayor parte de Castilla-La Mancha entre los 350 y los 550 mm, aunque en las zonas más elevadas se superan con facilidad los 800 mm (figura 3) El patrón anual de precipitación posee un registro mínimo en verano y dos máximos, uno en primavera y otro en otoño o invierno dependiendo de la zona. A modo de ejemplo, en la figura 4 se puede observar la distribución climatológica de precipitación en la ciudad de Toledo. Figura 3. Precipitación acumulada anual climatológica en la Península Ibérica (mm) según el Atlas Climático Regional de la Península Ibérica (Ninyerola et al., 2005). 33

4 RIESGOS NATURALES Y CAMBIO CLIMÁTICO Otra característica pluviométrica de la región es la gran variabilidad interanual de las precipitaciones. Esto deriva en episodios de sequía recurrentes alternando con años relativamente húmedos. En la tabla 1 se enumeran las principales sequías que ocurrieron en Toledo en la segunda mitad del siglo XX (Galán, 2004) Figura 4. Climograma de la ciudad de Toledo. Las características climatológicas de Castilla-La Mancha que hemos descrito anteriormente coinciden con el clima conocido como Mediterráneo continental, que es una variedad del clima Mediterráneo con una amplitud térmica grande. Como podemos ver en la figura 5 es, efectivamente, el clima Mediterráneo (Csa y Csb según la clasificación climática de Köppen (1936)) el más abundante en la región, pero también aparecen otros climas, entre los que destaca el Semiárido frío (BSk) en las zonas más secas. En la parte más montañosa de las provincias de Cuenca y Guadalajara aparece el clima Oceánico (Cfb) caracterizado, al contrario que el clima Mediterráneo, por carecer de periodo seco en verano. Tabla 1. Duración e intensidad de los periodos de sequía en la segunda mitad del siglo XX en la estación de Toledo. Se consideran los episodios de al menos un año de duración. El Índice Estandarizado de Sequía Pluviométrica (IESP) se utiliza como criterio para definir la sequía (IESP < 0). 34

5 ESCENARIOS DEL CAMBIO CLIMÁTCIO EN CASTILLA-LA MANCHA Al coincidir el periodo seco del clima Mediterráneo con la época más calurosa del año, en las zonas donde se da este clima se genera un importante estrés hídrico. Esto, unido a las sequías cíclicas típicas de estas zonas, implica que las especies vegetales que allí crecen deban poseer especiales mecanismos contra una evaporación excesiva. Además, en la variedad continental de este clima, que es mayoritaria en Castilla-La Mancha, la vegetación debe estar adaptada a una gran amplitud térmica y poder resistir desde la helada hasta temperaturas que ronden los 40ºC. Figura 5. Distribución de climas en Castilla-La Mancha y alrededores según la distribución climática de Köppen. El clima mediterráneo continental está muy cercano a la aridez, por eso en las regiones más secas de la región se traspasa la frontera de lo mediterráneo, dándose el clima semiárido (BSk en la clasificación de Köppen) Así ocurre en el valle del Tajo en la provincia de Toledo, en la parte oriental de Ciudad Real y en la parte central de la provincia de Albacete. Este clima es aun más exigente con la vegetación, no siendo viables en él algunas de las especies típicas del clima mediterráneo. Sin embargo, en estas zonas surge la oportunidad para especies más adaptadas al clima árido que hacen cambiar el paisaje respecto al mediterráneo. 35

6 RIESGOS NATURALES Y CAMBIO CLIMÁTICO Tendencias climáticas observadas Siguiendo la tendencia a escala planetaria, las temperaturas en Castilla-La Mancha han aumentado apreciablemente desde la década de los 70 del siglo XX. Galán et al. (2001) estudia la evolución de las temperaturas máximas y mínimas en la Meseta sur de la Península Ibérica partiendo de series de datos de 24 estaciones de la región durante el periodo Las máximas han subido en ese tiempo 0,71ºC, el aumento de las mínimas no es significativo. El estudio también diferencia tres subperiodos, en el primero se registra un calentamiento y va del inicio de la serie a mediados de siglo XX para las máximas y hasta principios de los 60 para las mínimas. Una segunda fase de enfriamiento, que es significativa sólo para las mínimas, va de principios de los 60 a principios de los 70. Finalmente, en el subperiodo que va de principios de los 70 hasta 1996 hay un significativo e importante calentamiento tanto en máximas como en mínimas (tabla 2) Este aumento de temperaturas desde los 70 del siglo XX en Castilla-La Mancha es ligeramente superior que el registrado en media de todo el planeta. Tabla 2. Tendencias totales y por subperiodos de las temperaturas máxima y mínima anual climatológica en la submeseta sur de la Península Ibérica según Galán et al. (2001). En negrita los datos estadísticamente significativos. Al contrario que en las temperaturas, la tendencia en las precipitaciones en las últimas décadas en Castilla-La Mancha no es nada clara. El trabajo de Milián (1996) y el de Galán et al. (1999) indican la ausencia de tendencia significativa en la precipitación anual de la región a lo largo de un periodo superior a un siglo, mientras que otra investigación (Esteban-Parra et al., 1998) apunta a una ligera disminución de las precipitaciones en la década de los 80 del siglo XX respecto a épocas anteriores. 36

7 ESCENARIOS DEL CAMBIO CLIMÁTCIO EN CASTILLA-LA MANCHA Proyecciones de clima futuro El impacto que un cambio climático significativo tendría en los ecosistemas y en las actividades y procesos sociales, económicos y políticos puede ser muy alto (Stern, 2007) De esto se deriva la importancia de analizar las distintas posibilidades de evolución del clima en las próximas décadas, pues de esa manera podremos calibrar mejor la magnitud del problema y enfrentarnos a él con mejor criterio. Hoy en día, la herramienta más potente y fiable para estudiar cómo se comportará el clima en el futuro son los modelos atmosféricos de circulación general con océano acoplado (AOGCMs en sus siglas en inglés) Los AOGCMs tienen una gran consistencia teórica y han demostrado gran capacidad para reproducir el clima actual y el pasado. Estos modelos resuelven matemáticamente las leyes físicas que gobiernan la atmósfera y los océanos, y simulan los procesos atmosféricos y oceánicos así como sus interacciones. También incorporan módulos que tienen en cuenta la influencia del resto de los componentes del sistema climático (criosfera, litosfera y vegetación). Los AOGCMs se han usado en las últimas décadas para cuantificar los efectos sobre el sistema climático de diversas actividades realizadas por humanos. En especial, se han utilizado para estudiar la influencia en el clima de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) asociadas a algunas de nuestras actividades (producción de energía, procesos industriales, usos forestales, agrícolas y ganaderos, etc.) En estos trabajos los AOGCMs necesitan que se especifiquen las concentraciones de GEI y de aerosoles. Para estudios del clima en épocas pasadas esto se puede hacer recurriendo a la multitud de mediciones que se tienen de esas concentraciones. Sin embargo, para proyecciones del clima futuro es evidente que se necesitan estimaciones de cómo evolucionarán los niveles de esos gases y partículas. Las emisiones futuras dependerán de los cambios que se produzcan en las sociedades. Para tenerlo en cuenta se han elaborado distintos posibles escenarios futuros, en cada uno de ellos se suponen diferentes evoluciones de distintas variables demográficas, sociales, económicas, políticas, científicas y tecnológicas (Nakićenović y Swart, 2000) En la figura 6 se resumen las más importantes características de seis escenarios. Los usos y costumbres de cada uno de estos escenarios implican unas emisiones de GEI (figura 7) y aerosoles, que, a su vez, acarrean determinadas concentraciones de los mismos en la atmósfera. Estas concentraciones de cada uno de los escenarios son las que se utilizan como forzamiento para las simulaciones en las que los AOGCMs proyectan las distintas posibilidades de clima futuro. Los escenarios expuestos en el informe especial del Grupo Intergubernamental de expertos sobre Cambio Climático (IPCC en inglés) (Nakićenović y Swart, 2000) se conocen como escenarios SRES (del inglés Special Report on Emission Scenarios), y los más utilizados son los denominados A1B, A2, B1 y B2. 37

8 RIESGOS NATURALES Y CAMBIO CLIMÁTICO Figura 6. Tendencias de los más importantes factores para la evolución de las emisiones de GEI en distintos escenarios SRES. Figura 7. Emisiones mundiales de GEI (en Gt CO2-eq anuales) en ausencia de políticas climáticas adicionales: seis ejemplos de escenarios SRES. Las emisiones abarcan los gases CO2, CH4 y N2O y CFCs (Tomado de IPCC (2007)). En las últimas décadas se han realizado numerosas simulaciones con AOGCMs con el principal objetivo de proyectar el clima del siglo XXI. Un extenso resumen y análisis de estos trabajos se puede encontrar en IPCC (2001) e IPCC (2007b) Quizá el estudio de los resultados de estas simulaciones más apropiado en el contexto de Cas- 38

9 ESCENARIOS DEL CAMBIO CLIMÁTCIO EN CASTILLA-LA MANCHA tilla-la Mancha sea el presentado en Castro et al. (2005) En él se analizan las proyecciones de clima para el siglo XXI de seis AOGCMs (CCGM, CSIRO, HadCM3, NIES2, ECHAM4 y GFDL) en el centro de la Península Ibérica. Se detallan estas proyecciones para tres periodos distintos del siglo XXI ( , y ) por estaciones y según dos escenarios de emisiones SRES (A2 y B2) Figura 8. Cambios en la temperatura media (ºC) proyectados por seis AOGCM en la parte central de la Península Ibérica. Los resultados son promedios estacionales (DEF invierno, MAM primavera, JJA verano y SON otoño) y se corresponden con los escenarios SRES de emisiones A2 (columna izquierda) y B2 (columna derecha). Se presentan los cambios respecto al clima actual para tres periodos distintos del siglo XXI ( , y ) En los recuadros se muestran los valores promedio del conjunto de los seis modelos considerados. 39

10 RIESGOS NATURALES Y CAMBIO CLIMÁTICO Como se puede ver en la figura 8 los seis modelos proyectan aumentos de las temperaturas en todos los casos. A lo largo del siglo XXI las temperaturas van aumentando de una forma más rápida en el escenario SRES A2 que en el SRES B2, especialmente en el último tercio del siglo. Estacionalmente, las temperaturas tienen su máximo aumento en verano y el mínimo en invierno. El comportamiento cualitativo de todos los AOGCMs es igual y, por tanto, la señal de cambio climático para la temperatura es muy consistente. Figura 9. Igual que la figura 8 pero para precipitación (mm/día). 40

11 ESCENARIOS DEL CAMBIO CLIMÁTCIO EN CASTILLA-LA MANCHA En la figura 9 se observa como en la mayoría de los casos se proyecta una disminución de la precipitación respecto al periodo , sin embargo, esta tendencia ya no es unánime para todos los modelos, estaciones, escenarios y periodos, como lo era en el caso de las temperaturas. En primavera la señal de disminución de la precipitación es más consistente, mientras que el invierno es la época en la que hay mayores discrepancias entre modelos. En primavera se dan los mayores descensos de precipitación en media de los seis modelos. En el escenario SRES A2 la disminución de la precipitación aumenta paulatinamente a lo largo del siglo, lo cual no ocurre en el escenario SRES B2. Parte de las discrepancias entre los seis AOGCMs se pueden explicar por su diferente resolución horizontal y la distinta localización de la celdilla representativa del centro de la Península Ibérica, como se puede observar en la figura 10. Figura 10. Mallas de los seis AOGCMs considerados en el estudio de Castro et al. (2005) en el entorno de la Península Ibérica. Se encuentran sombreadas las celdillas que representan el centro de la Península Ibérica. La resolución horizontal de los AOGCMs utilizados para estudios climáticos va en la actualidad de 150 km a 600 km aproximadamente. Los resultados obtenidos con estas mallas tienen un limitado uso en estudios de carácter regional y no se pueden utilizar directamente para estudios de impacto. Para solucionar este problema se han propuesto varias técnicas que consiguen aumentar la resolución espacial de los resultados de los AOGCMs. Entre estas técnicas destaca la de los Modelos Regionales de Clima (RCMs en su acrónimo en inglés) también conocida como regionalización dinámica o downscaling dinámico Un RCM es un modelo conceptualmente similar a un modelo de circulación general, pero que se aplica a una región limitada del planeta (figura 11) Esto hace necesario aportar condiciones de contornos laterales a partir de observaciones o de la salida de AOGCMs, pero como contrapartida permite una mayor resolución horizontal (típicamente unas pocas decenas de kilómetros) sin un gasto computacional excesivo. 41

12 RIESGOS NATURALES Y CAMBIO CLIMÁTICO Figura 11. Técnica de regionalización dinámica ( downscaling dinámico ) o de los Modelos Regionales de Clima. En un estudio realizado por Dequé et al. (2007) en el que se analizaron los resultados para Europa de tres AOGCMs, nueve RCMs y dos escenarios de emisiones, se calcularon los cambios proyectados por el conjunto de modelos utilizados para temperatura y precipitación en las tres últimas décadas del siglo XXI. En la figura 12 podemos ver los cambios medios para Europa occidental para el escenario SRES A2. Se observa como en Castilla-La Mancha el aumento de temperaturas es de algo más de 3ºC en invierno y alrededor de 6ºC en verano. Por otro lado, se proyecta una ligera disminución de la precipitación en invierno y otra más intensa en verano. Figura 12. Valores medios proyectados para el periodo según SRES A2 en un estudio que incluye 9 RCMs anidados en 3 AOGCMs (Dequé, comunicación personal) a) de cambio de temperatura (en ºC) y b) de cambio de precipitación (en mm/día) Las proyecciones de clima para finales del siglo XXI nos indican que Castilla- La Mancha será una de las regiones de Europa más afectadas, especialmente en verano, como se puede ver en la figura 13 (Giorgi y Lionello, 2007). 42

13 ESCENARIOS DEL CAMBIO CLIMÁTCIO EN CASTILLA-LA MANCHA Figura 13. Cambios proyectados para verano por un conjunto de 17 AOGCM en Europa y norte de África según el escenario de emisiones SRES A1B a) Cambios en la temperatura media (ºC) y b) Cambios en la precipitación (en porcentaje de la media del periodo ). Estos cambios en temperatura y precipitación implicarían un aumento del estrés climático sobre la flora y la fauna de la región. El estudio de Castro et al. (2007) cuantifica este aspecto utilizando la clasificación climática de Köppen (1936) En la figura 14 se pueden ver los climas resultantes de la media de las simulaciones de clima actual de nueve RCMs y también la distribución de climas para las simulaciones del escenario SRES A2 al final del siglo XXI. Se aprecia como el clima semiárido avanza claramente por el sur de la Península Ibérica, haciendo que en Castilla-La Mancha los climas predominantes en la actualidad (mediterráneo y oceánico templado, según Trewartha (1968)) se vean desplazados por el semiárido en el futuro. Como consecuencia, estaría fuertemente comprometida la existencia en la región de muchas especies adaptadas a su clima actual. Figura 14. Distribución de climas de la Clasificación de Köppen (1936) modificada por Trewartha (1968) en Europa según la media de nueve RCMs (a) para clima actual y (b) para finales del siglo XXI en el escenario SRES A2 (Castro et al, 2007) BW: árido, BS: semiárido, Cs subtropical de verano seco, Cr: Subtropical húmedo, DO: templado oceánico, DC: templado continental, EO: subártico oceánico, EC: subártico continental y FT: Tundra. 43

14 RIESGOS NATURALES Y CAMBIO CLIMÁTICO Bibliografía Castro M., Gallardo, C., Jylhä K. y Tuomenvirta H., The use of a climatetype classification for assessing climate change effects in Europe from an ensemble of regional climate models. Clim. Change, 81, Supplement 1, Castro, M., Martín-Vide, J. y Alonso, S El clima de España: pasado, presente y escenarios del clima para el siglo XXI. En: Moreno, J.M. (coord.) Evaluación Preliminar de los Impactos en España por Efecto del Cambio Climático, 1-64, MMA y UCLM. Déqué, M., Rowell, D.P., Lüthi, D., Giorgi, F., Christensen, J.H., Rockel, B., Jacob, D., Kjellström, E., de Castro M. y van den Hurk, B An intercomparison of regional climate simulations for Europe: assessing uncertainties in model projections. Climatic Change, 81, Esteban-Parra M.J., Rodrigo F.S. y Castro-Díez Y Spatial and temporal patterns of precipitation in Spain for the period International Journal of Climatology 18, Galán E., Cañada R., Rasilla D., Fernández F. y Cervera B Evolución de las precipitaciones anuales en la Meseta meridional durante el siglo XX. En: Raso y Martín-Vide (eds.) La Climatología española en los albores del siglo XXI. Vilassar Oikos-tau Asociación Española de Climatología Serie A nº 1, Galán E., Cañada R., Fernández F. y Cervera B Annual Temperature Evolution in the Southern Plateau of Spain from the Construction of Regional Climatic Time Series. En: Brunet y López (eds.) Detecting and Modelling Regional Climate Change. Springer. Berlín, Galán E Sequías climáticas en la Meseta Meridional. En: Historia, clima y paisaje: estudios geográficos en memoria del profesor Antonio López Gómez. Valencia, Universidad de Valencia, Giorgi F. y Lionello, P Climate Change Projections for the Mediterranean Region Global and Planetary Change doi: /j.gloplacha IPCC, 2001: Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Houghton, J.T.,Y. Ding, D.J. Griggs, M. Noguer, P.J. van der Linden, X. Dai, K. Maskell, and C.A. Johnson (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 881pp. 44

15 ESCENARIOS DEL CAMBIO CLIMÁTCIO EN CASTILLA-LA MANCHA IPCC, 2007: Cambio climático 2007: Informe de síntesis. Contribución de los Grupos de trabajo I, II y III al Cuarto Informe de evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático [Equipo de redacción principal: Pachauri, R.K. y Reisinger, A. (directores de la publicación)]. IPCC, Ginebra, Suiza, 104 págs. IPCC, 2007b: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 996 pp. Köppen, W Das geographisca System der Klimate. En: Köppen, W. y Geiger, G (eds.) Handbuch der Klimatologie, Vol.1. C. Gebr, Borntraeger, Milián, T Variaciones seculares de las precipitaciones en España. Tesis doctoral. Departamento de Geografia Física y Análisis Geográfico Regional. Universidad de Barcelona. Nakićenović, N. y R. Swart (eds.) 2000: Special Report on Emissions Scenarios. A Special Report of Working Group III of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 599 pp. Ninyerola M, Pons X y Roure JM Atlas Climático Digital de la Península Ibérica. Metodología y aplicaciones en bioclimatología y geobotánica. ISBN Universidad Autónoma de Barcelona, Bellaterra. Stern, N., The Economics of Climate Change: The Stern Review. Cambridge, UK, Cambridge University Press. Trewartha, G.T An introduction to climate. New York, McGraw-Hill, 408 pp., 45