Variabilidad climática a escala regional

Transcripción

1 Variabilidad climática a escala regional Cursos de verano de la Universidad de Cantabria Proyección Regional de Escenarios de Cambio Climático. Técnicas y Proyectos en Curso Suances, 23 julio 2007 Mariona Pons Instituto Nacional de Meteorología CMT Cantabria y Asturias 1

2 Contenido de la Charla 1. Concepto de variabilidad: Sistema climático y sus escalas Variabilidad espacial y temporal Modos de variabilidad y su estudio matemático 2. Variabilidad regional del clima Uso potencial de la información regional 3. Es regional el cambio climático? Teleconexiones y correlaciones con la gran escala Distribución del forzamiento y retroalimentación Proyecciones regionales de cambio climático 2

3 Componentes del Sistema Climático + Forzamientos Atmósfera + Hidrosfera + Criosfera + Litosfera + Biosfera 3

4 Escalas espaciales y temporales del sistema climático Las escalas espacial y temporal de los fenómenos que ocurren en el sistema climático no son independientes; fenómenos de gran escala espacial varían/fluctúan con grandes períodos. WMO-No

5 Circulación termohalina 5

6 Variabilidad Espacial Temperatura Invierno Precipitación Invierno Temperatura Verano Precipitación Verano Jones & Moberg,

7 Clasificación de Köppen -la vegetación natural constituye un indicador del clima -los climas son definidos por los valores medios anuales y mensuales de las temperaturas y las precipitaciones A : Clima tropical lluvioso. Todos los meses la temperatura media es superior a 18º C. No existe estación invernal y las lluvias son abundantes. B : Climas secos. La evaporación es superior a la precipitación y no hay excedente hídrico. C : Climas templados y húmedos. El mes más frío tiene una temperatura media comprendida entre 18º y - 3º C, y la media del mes más cálido supera los 10º C. D : Climas templados de invierno frío. la temperatura media del mes más frío es inferior a -3º C y la del mes más cálido está por encima de 10º C. E : Climas polares. No tienen estación cálida y el promedio mensual de las temperaturas es siempre inferior a 10º C. ET Tundra (el mes más cálido oscila entre 0 y 10º C de temperatura media) EF Hielo (ningún mes supera los 0º C de media) Subdivisión en base a la distribución estacional de la precipitación: S: semiárido (estepa) W: árido (desértico) f : lluvioso todo el año, ausencia de período seco. s : estación seca en verano. w : estación seca en invierno. m : precipitación de tipo monzónico. Para matizar el régimen térmico se hace uso de una tercera letra: a : temperatura media del mes más cálido superior a 22º C b : temperatura media del mes más cálido inferior a 22º C, pero con temperaturas medias de al menos cuatro meses superiores a 10º C c : menos de cuatro meses tienen temperatura media superior a 10º C d : el mes más frío está por debajo de -38º C h : temperatura media anual superior a 18º C k : temperatura media anual inferior a 18º C 7

8 Variabilidad Espacial del Clima 8

9 Variabilidad Temporal y Tendencias (Cambio Climático) Tmedia 9

10 (AR4-IPCC, 2007) 10

11 Media Cte. con tendencia con salto Media Cte. con tendencia con salto Varianza constante Aumento de varianza Las series reales son más complejas: tendencias no lineales, periódicas, etc. Temperatura mínima anual 11

12 Variabilidad Espacio-Temporal Anomalías de temperatura respecto a la media del periodo

13 Metodología Matemática: Variabilidad espacio + tiempo Datos Gaussianos Análisis de Componentes Principales j X = FX j X j = n k = 1 e k x j k = Maximizar varianza n f k k = 1 x j k d f k k = 1 x j k Solución: autovectores matriz de varianzas autovalores 13

14 EOF 1 EOF 2 EOF EOF 3 EOF 4 EOF

15 15

16 Patrones Interdecenales 16

17 Patrón ENSO (2-7 años) (Garreud and Battisti, 1999) 17

18 18

20 Efecto de la escala temporal 20

21 SEMANAL

22 Variabilidad Regional del Clima 22

23 GICA, Universidad de Salamanca 23

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25 ZONIFICACIÓN AGRO-ECOLÓGICA DE CANTABRIA: UN ESTUDIO DEL POTENCIAL REGIONAL PARA EL DESARROLLO DE ACTIVIDADES AGROGANADERAS DE CANTABRIA. DIRECCIÓN GENERAL DE DESARROLLO RURAL. CONSEJERÍA DE GANADERÍA, AGRICULTURA Y PESCA. CITIMAC. UNIVERSIDAD GOBIERNO DE CANTABRIA Diciembre de

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27 Modelo digital de elevaciones. Píxel de 25 x 25 metros Modelo digital de pendientes Modelo digital de insolación potencial en verano Modelo digital de orientaciones Modelo digital de insolación potencial en invierno 27

28 Mapa EDAFOLÓGICO Mapa de Suelos 28

29 TIPO DE INVIERNO TEMPERATURAS DEL MES MAS FRIO MEDIA DE LAS MÍNIMAS ABSOLUTAS MEDIA DE LAS MÍNIMAS MEDIA DE LAS MÁXIMAS 7 ; - 2,5 < - 2,5 ; > ; - 29 > - 4 < ; 10 < 10 ; > 5 5 ; 0 TIPO DE INVIERNO 29

30 TIPO DE VERANO DURACIÓN DE LA ESTACIÓN LIBRE DE HELADAS 4 MESES MAS CÁLIDOS MES MAS CÁLIDO 2 MESES MAS CÁLIDOS DISPONIBLE MEDIA MÍNIMA MEDIAS DE LAS MEDIAS DE LAS MÁXIMAS MEDIA DE MÁXIMAS MEDIA DE MÍNIMAS MEDIA DE LAS MEDIAS DE LAS MÍNIMAS > 4,5 2,5 ; 4,5 < 2,5 > 1 < 1 12 > 4,5 4 > 17 > 10 > 33,5 0 > 20 < 20 5 TIPO DE VERANO 30

31 REGIMEN RÉGIMEN TERMICO TÉRMICO TIPO DE INVIERNO TIPO DE VERANO REGIMEN TERMICO 31

32 REGIMEN HÍDRICO ETP ANUAL PRECIPITACIONES MEDIAS ANUALES REGIMEN HIDRICO 32

33 TIPOS DE CLIMA (Papadakis) REGIMEN TERMICO REGIMEN HIDRICO 33

34 Aptitud Agrícola CLASES CLIMATICAS CAPACIDAD DE USOS Orientación de Usos Agrarios Orientación de Usos Agrarios AIR: Agricultura Intensiva de regadío. AIS: Agricultura Intensiva de Secano. AE: Agricultura Extensiva. AGI: Agroganadería Extensiva. GE: Ganadería Extensiva. F: Forestal Productivo FL: Forestal con limitaciones. PB: Protección de la Biodiversidad. 34

35 Aptitud para los cultivos 35

37 Relationship between a strong positive NAO and precipitation and temperature. Positive correlation means that an area is wetter or warmer than normal, negative correlation means an area is drier or colder than normal. (Lamont-Doherty Earth Observatory) 37

38 Relación entre el ENSO y el clima en Europa LA NIÑA EL NIÑO 1st tercile (dry) / Spring 1st tercile (dry) / Winter 3rd tercile (hot) / Winter 3rd tercile (hot) / Spring 38

39 Interacciones y procesos de retroalimentación 39

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41 Regiones en las cuales fenómenos locales específicos pueden dar lugar a cambios abruptos de gran escala en las condiciones climáticas regionales o globales (Schellnhuber y Held, 2002). 41

42 Distribución del forzamiento 42

43 Emisiones de CO2 del sector industrial (GtCo2, incluyendo electricidad, rojo oscuro: emisiones históricas, rojo claro: proyecciones según escenario B2 Sin embargo la concentración del CO2 es homogénea en todo el globo, independientemente de dónde se han producido las máximas emisiones (AR4-IPCC, 2007) 43

44 La concentración de aerosoles de sulfato sí depende de la distribución geográfica de las emisiones Geographic distribution of sulfur emission fluxes: (a) (b) Anthropogenic emissions of sulfur (SO2 plus primary sulfate) (b) biogenic sulfur (DMS plus H2S) emissions; white denotes areas with no emissions. Dynamical influences on the distribution and loading of SO2 and sulfate over North America, the North Atlantic, and Europe in April 1987 Carmen M. Benkovitz, Mark A. Miller, and Stephen E. Schwartz 44

45 Variabilidad Regional del Cambio Climático (tendencias) bal-scale changes in surface temperature with results simulated by climate models using na period (black line) plotted against the centre of the decade and relative to the co an 50%. Blue shaded bands show the 5 95% range for 19 simulations from 5 climate mode how the 5 95% range for 58 simulations from 14 climate models using both natural and anth (AR4-IPCC, 2007) 45

46 (AR4-IPCC, 2007) 46

47 Climate into the 21st Century, WMO

48 (AR4-IPCC, 2007) 48

49 (AR4-IPCC, 2007) 49

50 Comparación del periodo con el periodo de control (21 modelos globales y escenario de emisión A1B) (AR4-IPCC, 2007) 50

51 Cambios de temperatura y precipitación en respecto a (21 modelos, escenario A1B) Última fila: número de modelos que predicen aumento de precipitación (AR4-IPCC, 2007) 51

52 Annual Tendencia de la temperatura media de la Península Ibérica (anomalías respecto del periodo de referencia ) La Climatología española. Pasado, presente y futuro, Cuadrat Prats, José M., Martín Vide, Javier (capítulo de Manola Brunet) -Más o menos acuerdo en distinguir 3 zonas distintas en España: Sureste y centro-este peninsular: las tendencias más altas Suroeste peninsular: tendencias intermedias Norte y Noroeste peninsular: tendencias más bajas -Diferentes resultados respecto a las temperaturas máximas y las mínimas Importancia de la base de datos que se utilice para el estudio! (charla de Sixto Herrera hoy) 52

53 Funciones Empírico Ortogonales de la precipitación anual con datos del INM. Distribución espacial de los modos rotados más significativos (a, c, y e) y las series temporales asociadas (b, d, y f). Primera Función Empírico Ortogonal de la precipitación de invierno con datos del INM (a) y serie temporal asociada (b). Correlación entre la NAO de enero y la precipitación de invierno (c) y serie temporal de la NAO de enero del Climate Prediction Center (US) (d). La Climatología española. Pasado, presente y futuro, 2007 Cuadrat Prats, José M., Martín Vide, Javier (capítulo de Concepción Rodríguez-Puebla) 53

54 Tendencia de la precipitación anual promedio para toda la Península Ibérica y significación de la tendencia mediante triángulos según datos INM (a y b) y LeWi (c y d). La Climatología española. Pasado, presente y futuro, 2007 Cuadrat Prats, José M., Martín Vide, Javier (capítulo de Concepción Rodríguez-Puebla) 54

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57 Regionalización de Escenarios de Cambio Climático Escenarios de emisión GCM Escenarios globales 57

58 Manola Brunet(5), M. Jesús Casado(1), Manuel de Castro(4), Pedro Galán(4), José A.Lopez(1), José M. Martín(1), Asunción Pastor(1), Eduardo Petisco(1), Petra Ramos(2), JaimeRibalaygua(3), Ernesto Rodríguez(1), Luis Torres(3) Método estadístico Método dinámico Comparación del cambio de temperatura máxima media anual para el período ( ) respecto al periodo de control ( ) Escenario A2 (charla de Ernesto Rodríguez el miércoles) 58