Clémentine Junquas Post-doc IGP/IRD K. Takahashi,, J-C Espinoza

Transcripción

1 Clémentine Junquas Post-doc IGP/IRD K. Takahashi,, J-C Espinoza Foro Internacional Cambio Climático, Chiclayo, 16/05/2014

2 Sumario 1 2 del IPCC Proyecciones futuras 3 América del Sur Andes tropicales 4

3 Sumario

4 El efecto invernadero

5 Consecuencia térmica del efecto invernadero

6 Composición química de la atmósfera

7 Evolución de los gases de efecto invernadero (GEI) antropogénicos > Aumento de los GEI desde el principio de la revolución industrial.

8 Modelisación de la respuesta climática a escenarios de emisiones de GEI

9 Sumario 1 del IPCC Proyecciones futuras 2 del IPCC Proyecciones futuras 3 4

10 Qué es un modelo climático? del IPCC Proyecciones futuras Los modelos numéricos (GCM) se basan en la resolución de complejos sistemas de ecuaciones (dinámicas y termodinámicas) a múltiples escalas temporales y espaciales. Estos modelos brindan proyecciones de multiples variables atmosféricas y oceánicas.

11 Qué es un modelo climatico? del IPCC Proyecciones futuras Caracteristicas del sistema climático Sistema muy heterogéneo : distintos tipos de modelo para distinto componente del sistema climático : Atmósfera, Océano, Hielo, Hidrología, vegetación... Procesos fuertemente acoplados, en un espectro muy ancho de escalas temporales

12 Qué es un modelo climatico? del IPCC Proyecciones futuras Caracteristicas del sistema climático Sistema muy heterogéneo : distintos tipos de modelo para distinto componente del sistema climático : Atmósfera, Océano, Hielo, Hidrología, vegetación... Procesos fuertemente acoplados, en un espectro muy ancho de escalas temporales

13 Qué es un modelo climático? del IPCC Proyecciones futuras Principales fuentes de error Resolución espacial (malla muy gruesa) Parametrisaciones físicas (aproximaciones de procesos que influyen adentro de una malla) > ej. parametrisaciones de nubes : turbulencias, térmicas, bolsos frios, convección,...

14 Qué es un modelo climático? del IPCC Proyecciones futuras Principales fuentes de error Resolución espacial (malla muy gruesa) Parametrisaciones físicas (aproximaciones de procesos que influyen adentro de una malla) > ej. parametrisaciones de nubes : turbulencias, térmicas, bolsos frios, convección,...

15 Los modelos del IPCC del IPCC Proyecciones futuras IPCC= International Panel for Climatic changes (= grupo de expertos intergovernamental sobre la evolución del clima) Creado en 1988 por la WMO (organización mundial de meteorología) y la UNEP (programa de las naciones unidas para el medioambiente) Primer reporte de evaluación (FAR) : 1990 Segundo (SAR) : 1995 (bases para el protocolo de Kyoto) 3ero (TAR) en rto (AR4) en 2007 Uso de 23 modelos 5to (AR5) salio en Uso de mas de 50 modelos

24 : Evolución de sus complejidades del IPCC Proyecciones futuras

27 : Evolución de sus resoluciones del IPCC Proyecciones futuras

28 : Clasificaciones del IPCC Proyecciones futuras > No todos los modelos son necesariamente un "mundo" independiente; Existen "familias" de modelos

29 Simulaciones climáticas del IPCC del IPCC Proyecciones futuras Programas de intercomparacián de modelos WCRP/CMIP5 Las simulaciones de los modelos del IPCC son disponibles a traves del programa WCRP (World Climate Research Program)/CMIP (Coupled Model Intercomparison Project), fase 5 (CMIP5) El objetivo de este programa es evaluar el realismo de los modelos, a través de una comparación entre las simulaciones del pasado recienet (último siglo), y las observaciones disponibles

30 Simulaciones climáticas del IPCC del IPCC Proyecciones futuras Programas de intercomparacián de modelos WCRP/CMIP5 Las simulaciones de los modelos del IPCC son disponibles a traves del programa WCRP (World Climate Research Program)/CMIP (Coupled Model Intercomparison Project), fase 5 (CMIP5) El objetivo de este programa es evaluar el realismo de los modelos, a través de una comparación entre las simulaciones del pasado recienet (último siglo), y las observaciones disponibles

31 Simulaciones climáticas del IPCC del IPCC Proyecciones futuras Simulaciones climáticas futuras El WCRP/CMIP5 también pone a disposición simulaciones futuras : de corto plazo (hasta 2035), que pueden servir para predicciones decadales, y de largo plazo (hasta 2100 y mas alla), que sirven de proyecciones para variables climatológicas Experimentos cortos Experimentos largos

34 Simulaciones climáticas del IPCC del IPCC Proyecciones futuras Simulaciones climaticás futuras Las simulaciones son forzadas por distintos escenarios de emisiones de gaz a efecto inverdanero Para el AR4 (2007), eran basados sobre escenarios socio-economicos (SRES A1B, A2, B1,...) Para el AR5 (2013), son nuevos escenarios (RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0, RCP8.5), basados sobre la evolución del forzante radiativo correspondiente IPCC 2013

37 Simulaciones climáticas del IPCC del IPCC Proyecciones futuras Limites de las simulaciones Las simulaciones del clima reciente son realizadas con condiciones iniciales que son calculadas a partir de las observaciones actuales disponibles > problemas donde hay faltas de observaciones (ej. Amazonia, Andes) Los límites de las proyecciones futuras son condicionados a dos factores principales: 1) El escenario de emisiones escogido como forzante y 2) La capacidad del modelo en reproducir el clima actual y el clima perturbado.

41 Proyecciones futuras del IPCC Proyecciones futuras (a) (en o C) Cambio en la temperatura media global en superficie 6,0 4,0 2,0 histórica RCP2,6 RCP8,5 39# modelos Media en el período ,0 32 Pasado Futuro 2,0 (observaciones) (modelos CMIP5) IPCC 2013 RCP2,6 RCP4,5 RCP6,0 RCP8,5

42 Proyecciones futuras del IPCC Proyecciones futuras 1,0 0,8 0,6 Elevación media mundial del nivel del mar Pesimista Media en el período (m) 0,4 33 cm RCP8,5 0,2 Optimista RCP2,6 RCP4,5 RCP6,0 0, Año

43 Proyecciones futuras del IPCC Proyecciones futuras Figure SPM.8a,b Maps of CMIP5 multi-model mean results IPCC, 2013

44 De modelos a impactos locales Como estudiar el clima de una region y sus impactos a partir de simulaciones del clima? (pregunta abierta) del IPCC Proyecciones futuras ej. o disminución de escala climaticos ( km de resolución) climaticos regionales (10-50km de resolución) de impactos (hasta algunos metros)

45 Sumario América del Sur Andes tropicales América del Sur Andes tropicales 4

46 estadístico para América del Sur América del Sur Andes tropicales Primer paso : Validación de los modelos 4 factores a tomar en cuenta : Variable: Atmosféricas (lluvia, viento, humedad...), oceánicas (SST..).. Estación: verano, invierno...? Región: definir los límites geograficos. Escala temporal: Variabilidad intraestacional, interanual, decadal, multidecadal, etc..

50 Ejemplo: Precipitación en Sudamérica Medias estacionales para el período , contornos: 1 mm/día Obs América del Sur Andes tropicales JFM AMJ JAS OND Vera et al. 2006

51 Ejemplo: Precipitación en Sudamérica Medias estacionales para el período , contornos: 1 mm/día Obs América del Sur Andes tropicales JFM AMJ JAS OND Vera et al. 2006

52 Precipitación de verano austral en Sudamérica Lista de 20 GCM estudiados América del Sur Andes tropicales Vera and Gonzalez, 2007

53 Precipitación de verano austral en Sudamérica Biases de los modelos en 5 regiones de Sudamérica CMAP obs América del Sur Andes tropicales Ensemble mean Vera and Gonzalez, 2007

54 Precipitación de verano austral en Sudamérica Diferencia de precipitación media ( )-( ) en 5 regiones de Sudamérica (escenario sresa1b) América del Sur Andes tropicales Cambio de precipitación proyectado, media de los 20 modelos Vera and Gonzalez, 2007

55 ej. de selección de modelos Señal de cambio de precipitaciones de verano en 18 modelos del CMIP3 Diferencia DJF ( )-( ) (mm/día) 9 modèles identifiés América del Sur Andes tropicales 18 modèles SESA SESA SACZ 9 autres modèles Junquas et al modelos fueron seleccionados como los que representan mejor a procesos físicos de precipitaciones en el Sur-Este de Sur America (SESA) La media de estos 9 modelos muestra claramente unas proyecciones futuras muy distintas a la media de los 9 otros modelos

58 ej. de selección de modelos América del Sur Andes tropicales El análisis de proyecciones climaticas no se debe hacer con un solo modelo Tampoco con el promedio del conjunto de modelos Es necesario hacer una selección de modelos a partir de sus capacidades a simular la realidad

59 El clima de los Andes tropicales América del Sur Andes tropicales ej. de Metodología : Uso de un modelo climático regional (downscaling dinámico) La región de los Andes tropicales es caracterisada por dos principales dificultades : Los procesos atmosféricos que ocurren en los tropicos son en general peor entendidos que los procesos de latitudes medias (falta de conocimiento) La topografía compleja de los Andes necesita tener una resolución muy fina y un modelo que simula bien los procesos orográficos

60 El clima de los Andes tropicales América del Sur Andes tropicales Procesos orográficos : brisas de valle y montaña En la tarde la humedad es transportada en las cumbres con vientos anabáticos En la noche la humedad baja en los valles con vientos catabáticos Tarde Madrugada Brisa de valle Brisa de montaña Wallace y Hobbs, 2006

61 El clima de los Andes tropicales América del Sur Andes tropicales Otros mecanismos de precipitaciones orográficos Stable condensation in forced ascent La sensibilidad del cambio climático dependera del mecanismo Ascent and condensation forced by flow around a mountain Convection triggered by forced ascent Roe, 2005 Convection triggered by convergence of anabatic winds Convection triggered by convergence of katabatic winds and moist air Houze 2012

62 El clima de los Andes tropicales América del Sur Andes tropicales Simulación regional de las precipitaciones en la región de Cusco El uso de un modelo regional mejora la representación de la orografía Las observaciones no son suficientes para validar toda la información que da la simulación regional Modelo WRF 27km mm/day Modelo WRF 9km mm/day 01/ / /2010 Junquas et al., en preparación

63 El clima de los Andes tropicales América del Sur Andes tropicales Simulación regional de las precipitaciones en la región de Cusco El uso de un modelo regional mejora la representación de la orografía Las observaciones no son suficientes para validar toda la información que da la simulación regional Modelo WRF 27km mm/day Modelo WRF 9km mm/day Estaciones SENAMHI 01/ / / /2010 Junquas et al., en preparación

64 Junquas et al., en preparación El clima de los Andes tropicales América del Sur Andes tropicales Comparación con datos de radar El modelo muestra un mínimo de lluvias en las valles, mientras que el radar muestra el contrario Parece que el modelo no simula a los procesos orográficos como en la realidad Modelo regional 9km mm/day MODELO 01/2010 Precipitaciones medias Precipitaciones medias (mm/dia) - rojo = mas - violeta = menos

65 Junquas et al., en preparación El clima de los Andes tropicales América del Sur Andes tropicales Comparación con datos de radar El modelo muestra un mínimo de lluvias en las valles, mientras que el radar muestra el contrario Parece que el modelo no simula a los procesos orográficos como en la realidad Modelo regional 9km mm/day MODELO 01/2010 Precipitaciones medias Precipitaciones medias (mm/dia) - rojo = mas - violeta = menos RADAR

66 El clima de los Andes tropicales América del Sur Andes tropicales Estudio de procesos físicos Las anomalías de precipitación muestran una diferencia diurno que parecen coherentes con procesos de brisas de valles/ montañas > Entender los procesos físicos atmosféricos es clave para interpretar las simulaciones climáticas de los modelos

67 Sumario

68 Modelisación climática regional Los modelos se pueden para estudiar los impactos locales a través de técnicas de downscaling (estadísticos y dinámicos) Un tal uso debe realisarse en conjunto con un estudio de procesos físicos atmosféricos de la region estudiada, para poder interpretar los resultados conseguidos. Futuras estrategías propuestas 1) Mejorar la disponibilidad de datos observados para la validación 2) Mejorar los modelos, que en general no representan todos los procesos físicos del clima regional 3) Estrechar las relaciones entre científicos sudamericanos, en particular de la región tropical.