Martes 11 de septiembre Cambio Climático Aciertos y fallas de los modelos climáticos globales de última generación en nuestro país

Transcripción

1 Martes 11 de septiembre Cambio Climático Aciertos y fallas de los modelos climáticos globales de última generación en nuestro país Benjamín Martínez López benmar@atmosfera.unam.mx

2 El sistema climático El sistema climático se define como un sistema muy complejo e interactivo, compuesto por la atmósfera, la superficie terrestre, el hielo y la nieve, los océanos, otros cuerpos de agua y los elementos vivos.

3 Propósito de los modelos reducción de sistemas complejos entendimiento sustituir a la realidad realismo

4 Los modelos climáticos son representaciones numéricas del sistema Tierra que se usan para estudiar cómo responde el clima ante cambios naturales y antropogénicos. Existen en una amplia variedad y complejidad. Este modelo, por ejemplo, nos permite entender la temperatura promedio que medimos en la Tierra.

5 Temperature (K) T(i+1)=T(i) + (dt/cw)*(342 - alf* *sig*tau*t(i).^4); alf - Albedo Tau=0.64; Sig= 5.67e-08; alf=0.3; Cw=2e+08; albedo = 0.1, Teq = 34 C albedo = 0.2, Teq = 25 C Cw = 2e+08 J/(m2 K) albedo = 0.4, Teq = 5 C albedo = 0.5, Teq = -8 C Years

6 Temperatura ( C) T(i+1)=T(i) + (dt/cw)*(342 - alf* *sig*tau*t(i).^4); Años 1.0

7 Gananci ? Número de realizaciones

8 N= VOLADOS 600 N=

9 Gananci Número de realizaciones

10 Ganancia Número de realizaciones

11 Propósito de los modelos reducción de sistemas complejos entendimiento sustituir a la realidad realismo

12 Existe confianza considerable en que los modelos proporcionan estimaciones cuantitativas creíbles del cambio climático futuro, especialmente en escalas continentales y superiores. La confianza en estos cálculos es mayor para algunas variables climáticas (por ejemplo, la temperatura) que para otras (por ejemplo, la precipitación).

13 Comparación de los cambios observados a escala continental y mundial en la temperatura de la superficie con resultados simulados por modelos climáticos mediante forzamientos naturales y antropógenos.

14 Campo de temperatura proveniente del modelo MirocHR

15 Campo de temperatura interpolado proveniente del modelo MirocHR

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17 MirocMR, anomalía de temperatura, julio WorldClim, anomalía de temperatura, julio Echam5, anomalía de temperatura, julio

18 En general, los modelos disponibles analizados reproducen aceptablemente la climatología de temperatura media. Hasta donde sabemos, no se ha realizado un estudio que compare las tendencias regionales observadas en nuestro país con las simuladas.

19 Tendencias anuales de temperatura CALENTAMIENTO ENFRIAMIENTO

20 Veamos ahora el desempeño de los modelos al simular la lluvia

21 MirocHR, precipitación, julio WorldCim, precipitación, julio MirocMR, precipitación, julio Echam5, precipitación, julio

22 MIROC Cómo se simula la lluvia en el siglo XXI en la región central de México? Tacubaya ECHAM En los dos modelos (ECHAM5 y MIROC32-HIRES), la precipitación muestra una evolución en el siglo XX muy diferente a la que se registró en el Observatorio de Tacubaya o en Cuernavaca. Lo preocupante: las tendencias simuladas son contrarias a la tendencia observada.

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25 Modelos climáticos regionales

26 mpi echam5 20c3m tas MPI model output prepared for IPCC Fourth Assessment climate of the 20th Century experiment (20C3M) X axis: whole world in steps, first point at 0.00 E, last point at E Y axis: Gaussian grid with 96 steps, first point at S, last point at N

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28 CS SE

29 350 SE, GPCC vs CRU Bases usadas para verificar las salidas de los modelos CS, GPCC vs CRU E F M A M J J A S O N D E F M A M J J A S O N D

30 Yearly precipitation, CS CRU GPCC MPEH5 MPIESM

31 Yearly precipitation, CS Cru GPCC MIHR Miroc

32 GPCC 600 MPEH5 MPIESM GPCC MIHR MIROC

33 CS, MPIESM vs MPEH5 MPIESM MPEH5 CRU GPCC E F M A M J J A S O N D

34 CS, Miroc5 vs MirocHR Miroc5 MirocHR CRU GPCC E F M A M J J A S O N D

35 2200 Yearly precipitation, SE CRU GPCC MPEH5 MPIESM

36 2200 Yearly precipitation, SE Cru GPCC MIHR Miroc5

37 300 SE, MPIESM vs MPEH5 250 MPIESM MPEH5 CRU GPCC SE, Miroc5 vs MirocHR E F M A M J J A S O N D Miroc5 MirocHR CRU GPCC E F M A M J J A S O N D

38 Modelos climáticos regionales Condiciones de frontera provienen de modelos globales NARCAPP Modo atmosférico México acoplado

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40 La configuración mostrada de MPI-OM se usó para estudiar las interacciones entre los márgenes continentales europeos y el océano Atlántico. EMPI-OM se acopló al modelo regional climático REMO. Para la generación de escenarios regionales para México se pretende usar la misma configuración del modelo oceánico. El dominio que será usado para acoplarlo a REMO se muestra en la siguiente transparencia.

41 El modelo oceánico usa una malla curvilínea ortogonal, mayor resolución en la zona del Pacífico ecuatorial y el Atlántico del Norte, zonas de gran importancia por ENSO y formación de agua profunda, respectivamente.

42 Utilización de modelos climáticos regionales Modelo oceánico global (MPI-OM) acoplado a un modelo atmosférico regional de alta resolución (REMO). Primera etapa: 50 km de resolución 15 Temperatura a 2 m 30 Segunda etapa: 10 km Tercera etapa: Modelo atmosférico no hidrostático para simulaciones usando una malla espacial menor a los 10 km Simulación con una duración de algunos días en el cluster del CCA

43 Observed precipitation and simulated precipitation from both regional models and global forcing models along a West-East transect of the State of Washington at 47.8 N latitude. Terrain height is indicated by the thick grey line. Regional Climate Model Projections for the State of Washington Eric P Salathé Jr1, L Ruby Leung2, Yun Qian2, and Yongxin Zhang1 1) JISAO Climate Impacts Group, University of Washington, Seattle, Washington 2) Atmospheric Science and Global Change Division, Pacific Northwest National Laboratory, Richland, Washington Contact: E Salathé, salathe@washington.edu Salathé EP, Steed R, Mass CF, and Zahn P (2008) A high-resolution climate model for the U.S. Pacific Northwest: Mesoscale feedbacks and local responses to climate change. J Clim 21:

44 It is well recognized that if the global models, from which lateral boundary conditions for regional models are prescribed, do not have reliable simulation of planetary waves and the statistics of tropical and extratropical storms, blocking and other regional phenomena, the use of high resolution regional models to downscale regional climate change is questionable. Is there a less questionable alternative? Are time-slice experiments using very high resolution (as high as regional models) global atmospheric models with surface boundary conditions from global change experiments, less questionable than regional downscaling?

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47 La incertidumbre asociada a las proyecciones climáticas es grande, la cual, en parte, tiene su origen en los escenarios de emisiones, pero también es debida a la incapacidad de los modelos de simular correctamente la precipitación. Lo anterior es particularmente grave en el sureste del país. La falta de series largas de temperatura y precipitación, que desgraciadamente es la regla en nuestro país, elimina casi por completo la utilización de técnicas estadísticas de reducción de escala. Utilizar de modelos dinámicos regionales para la generación de escenarios de cambio climático de alta resolución nos ayudará a disminuir la incertidumbre y podremos estimar de una manera más confiable el ciclo anual. La variabilidad del mismo, está todavía más allá de lo realizable.