Impactos del cambio climático en el balance hídrico y ecosystemas. Pablo Imbach 24/Enero/2012 Turrialba, Costa Rica

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Ángela Peña Sáez
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2 Impactos del cambio climático en el balance hídrico y ecosystemas Pablo Imbach 24/Enero/2012 Turrialba, Costa Rica

3 Contenidos Cambio climático en Mesoamérica Observaciones Escenarios futuros Impactos en el balance hídrico y los ecosistemas MAPSS: calibración y validación Impactos: magnitud e incertidumbres Perspectivas 2/29

, 2005) Proyecciones «Hotspot» en CA (Giorgi 2006) + Temperatura y precipitación (Neelin et al.

4 Cambio climático % de escenarios con reducción en precipitación Observaciones Aumento de Temperatura Aumento en intensidad de precipitación (Aguilar et al., 2005) Proyecciones «Hotspot» en CA (Giorgi 2006) + Temperatura y precipitación (Neelin et al. 2006) + Sequías (Scheffield & Wood 2008) Canícula (Rauscher et al. 2008) Imbach et al., 2011 JHM SIID: simple daily intensity index (total prec./# wet days) Rauscher et al. 2008

CC observado en América Central Calentamiento general de la región Incremento en los extremos calientes de

precipitación Con aumentos en la intensidad de la precipitación y días húmedos y muy húmedos TX90p: warm

/# wet days) 1961 2003 1971 2003 CWD: consecutive wet days TX10p: cool days R95p: very wet days CDD:

5 CC observado en América Central Calentamiento general de la región Incremento en los extremos calientes de temperaturas máximas y mínimas Decrecimiento de extremos fríos Sin aumentos significativos en la precipitación Con aumentos en la intensidad de la precipitación y días húmedos y muy húmedos TX90p: warm days TN90p: warm nights PRECPTOT: annual tot. wet day prec. SIID: simple daily intensity index (total prec./# wet days) CWD: consecutive wet days TX10p: cool days R95p: very wet days CDD: consecutive dry days Aguilar et al., 2005 TN10p: cool nights (% of days with the variable in X percetntile) R99p: extremely wet days

6 CC observado en América Tropical Series CRU Malhi & Wright, 2004

7 CC observado en AC Satélites Neelin et al., 2006

8 Dificultades Malhi & Wright, 2004

9 CC en América Latina World Climate Research Programme s (WCRP s) Coupled Model Intercomparison Project phase 3 (CMIP3) RCCI: Regional Climate Change Index (T, PPT y variabilidad interanual) Centroamérica es el hotspot más grande de CC en los trópicos Disminución en la precipitación de verano Incremento en la variabilidad de la precipitación en 20 AOGCM y 3 SRES Es una de las señales más consistentes de los modelos Giorgi 2006

10 CC en América Central: escenarios Scheffield & Wood 2008 Imbach et al., 2011 JHM % de escenarios con reducción en precipitación

11 Canícula en AC Estación lluviosa de Mayo a Octubre Distribución bimodal con máximas en Junio y Septiembre/Octubre Sequía de medio verano, veranillo o canícula en Julio/Agosto (MSD: mid summer drought) principalmente en la costa pacífica Comparan simulaciones del MSD con observaciones y analizan escenarios futuros ECHAM, HADGEM y MIROCH seleccionados por su alta resolución (topografía de la región) y representación del MSD Rauscher et al., 2008

12 Rauscher et al., 2008 Rauscher et al., 2008

13 RCM s Mayor calentamiento en la época humeda que en la seca y sobretodo en Yucatán Reducción de ppt en la época húmeda y en la época seca en zonas con lluvias orográficas (5,6) (bosques nubosos y flujo base) Karmalkar et al., 2011

14 Impactos en el balance hídrico Estudios locales sobre disponibilidad de agua superficial y subterránea Simulaciones globales con resolución pobre (0.5 ) Scholze et al Fekete et al. 2002

15 Preguntas de investigación Cuáles serán los impactos del cambio climático en el balance hídrico y la vegetación en Centroamérica? e incertidumbres? Herramienta Modelo para simular el balance hídrico/vegetación a escala regional Requerimiento de datos: climatologías Baja demanda computacional Validado

el LAI según humedad y energía disponible Evaluación de cambios e incertidumbres en el balance hídrico

16 Impactos en el balance hídrico y ecosistemas Mapped Atmosphere Plant Soil System (MAPSS) (Neilson 1995) Modelo estático biogeográfico Equilibrio entre balance hídrico y vegetación Vegetación maximiza el LAI según humedad y energía disponible Evaluación de cambios e incertidumbres en el balance hídrico y LAI Calibración y validación Simulaciónes para un rango de modelos y escenarios de emisiones Neilson 1995

17 Base de datos: suelos y precipitación Imbach et al HESS

18 Base de datos: escorrentía Escorrentía/Precipitación < 1, cuerpos de agua < 1%, record > 15yr Runoff database Cuencas seleccionadas Imbach et al. Imbach 2010 HESS et al HESS

19 Pasos Parámetros Profundidad de suelos Conductancia estomática PMP Validación Escorrentía mensual y anual Índice de área foliar (LAI)

20 Validación Modeled LAI Annual runoff for each catchment (N=138) Modeled LAI MODIS LAI Imbach et al. Imbach 2010 HESS et al HESS

21 Long term equilibrium Versión calibrada y validada para Mesoamerica Cómo cambiaría este equilibrio con el cambio climático? Cuál sería el efecto de la fertilización de CO2? Imbach et al HESS

22 Impacts of climate change Magnitud del cambio y su incertidumbre Escenarios futuros: 136 AR4 (48/B1, 52/A1B, 36/A2) Distribución de las variables en los escenarios Probabilidad de cambio (i.e. 20%) (IPCC 2005) Efecto del CO 2 en la eficiencia de uso del agua (WUE)

$escenarios muestran un incremento de al menos 20% : Una fracción de los escenarios$ muestra in incremento/decremento de al menos 20% : Ningún escenario muestra un

muestra in incremento/decremento de al menos 20% : Ningún escenario muestra un

23 : Todos los escenarios muestran una reducción de al menos 20% : Todos los escenarios muestran un incremento de al menos 20% : Una fracción de los escenarios muestra in incremento/decremento de al menos 20% : Ningún escenario muestra un cambio de al menos 20% Runoff Evapotranspiration LAI Life form A2 B1 Imbach et al., JHM in review

24 CO 2 y WUE Evidence of WUE increase for plant or plot experiments Uncertain effects at ecosystem scale for tropical areas Hypothesis: 35% decrease in stomatal conductance for 2xCO 2 A2 B1 Runoff LAI Imbach et al., JHM in review 16/29

25 Imbach et al., JHM in review

26 Water balance: projections spread Escorrentía Evapotranspiración Max p25 Max p25 p75 Min p75 Min p50 Actual p50 Actual

27 LAI: projections spread Max p25 p75 Min p50 Actual

28 Resumen Bajo escenarios generales de aumento de temperatura y precipitación existen sensibilidades diferenciadas en los ecosistemas y su balance hídrico Importancia de considerar los cambios en la vegetación para evaluar los impactos del cambio climático en el balance hídrico Fertilización del CO 2 puede reducir los impactos en la vegetación, pero no (tanto) en la escorrentía

29 Perspectivas Escenarios con reducción de escala Evaluación de cambios transitorios con DGVMs (i.e ORCHIDEE) Cambio de uso de la tierra y CC Evaluación de la vulnerabilidad y estrategias de adaptación Plattner, 2009

30 Muchas gracias!

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