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Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV: Termopluviometría anual Maialen Iturbide, Óscar del Hierro y Miriam Pinto ÍNDICE: 1. EL CLIMA DEL PAÍS VASCO......................................................................................................................... 1 1.1 SU LATITUD .................................................................................................................................................. 1 1.2 DISTANCIA AL OCÉANO ................................................................................................................................... 1 1.3 SU RELIEVE .............................................................................................................................................. 2 1.4 CLASIFICACIÓN DE TERRITORIOS CLIMÁTICOS....................................................................................................... 3 LA VERTIENTE ATLÁNTICA: ............................................................................................................................... 3 LA ZONA MEDIA: ............................................................................................................................................ 4 EL SUR: ........................................................................................................................................................ 4 2. ESCENARIOS CLIMÁTICOS: INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES. .................................................................. 6 2.1 ESCENARIOS DE EMISIONES. ¿QUÉ ES UN ESCENARIO Y A QUÉ FINALIDAD RESPONDE? ..................................................... 9 2.2. PROYECCIONES DE LA TENDENCIA FUTURA DEL CLIMA. ............................................................................................ 11 2.2.1. Proyecciones de la tendencia futura del clima: proyectos PRUDENCE y ENSEMBLES. ..................... 12 3. PROYECCIÓN DE ESCENARIOS DE CAMBIO CLIMÁTICO EN LA CAPV. ........................................................ 17 3.1. SIMULACIÓN DE ESCENARIOS............................................................................................................................. 17 3.2. VARIABLES CLIMÁTICAS. ................................................................................................................................... 19 3.3. DESCARTE DE LOS RCMS CON COMPORTAMIENTO DEFICIENTE. ............................................................................... 20 3.4. SERIES TEMPORALES Y CÁLCULO DE LA MEDIA DE LOS DATOS DE LOS DIFERENTES RCMS................................................ 21 3.5. CÁLCULO DE LAS ANOMALÍAS (DELTAS) DE PRECIPITACIÓN Y TEMPERATURA PARA CADA PERIODO. .................................. 22 3.7. CONSTRUCCIÓN DE LAS COBERTURAS GEOGRÁFICAS. .............................................................................................. 24 4. CLIMATOLOGÍA INTERPOLADA DE ALTA RESOLUCIÓN DEL PAÍS VASCO. .................................................. 26 3.1. CLIMATOLOGÍA BASE DE REFERENCIA Y CLIMATOLOGÍA FUTURA DE ALTA RESOLUCIÓN. .................................................. 26 5. CONCLUSIONES. ..................................................................................................................................... 29 6. REFERENCIAS. ......................................................................................................................................... 32 ANEXO ....................................................................................................................................................... 33 FIGURA 17: TEMPERATURA MEDIA ANUAL PARA EL PERIODO DE REFERENCIA (1971-2000). ............................................... 34 FIGURA 18: INCREMENTO DE LA TEMPERATURA MEDIA ANUAL PARA EL PERIODO 2011-2040 BAJO EL ESCENARIO A1B. .......... 35 FIGURA 19: INCREMENTO DE LA TEMPERATURA MEDIA ANUAL PARA EL PERIODO 2041-2070 BAJO EL ESCENARIO A1B. .......... 36 FIGURA 20: INCREMENTO DE LA TEMPERATURA MEDIA ANUAL PARA EL PERIODO 2071-2100 BAJO EL ESCENARIO A1B. .......... 37 FIGURA 21: PRECIPITACIÓN ANUAL PARA EL PERIODO DE REFERENCIA (1971-2000) BAJO EL ESCENARIO A1B. ....................... 38 FIGURA 22: DISMINUCIÓN DE LA PRECIPITACIÓN ANUAL PARA EL PERIODO 2011-2040 BAJO EL ESCENARIO A1B. .................. 39 FIGURA 23: DISMINUCIÓN DE LA PRECIPITACIÓN ANUAL PARA EL PERIODO 2041-2070 BAJO EL ESCENARIO A1B. .................. 40 FIGURA 24: DISMINUCIÓN DE LA PRECIPITACIÓN ANUAL PARA EL PERIODO 2071-2100 BAJO EL ESCENARIO A1B. .................. 41 FIGURA 25: TEMPERATURA MEDIA ANUAL PARA EL PERIODO DE REFERENCIA 1971-2007 (CUADRÍCULA DE 1 X 1 KM). ............ 42 FIGURA 26: TEMPERATURA MEDIA ANUAL PARA EL PERIODO 2011-2040 BAJO EL ESCENARIO A1B (CUADRÍCULA DE 1 X 1 KM). 43 FIGURA 27: TEMPERATURA MEDIA ANUAL PARA EL PERIODO 2041-2070 BAJO EL ESCENARIO A1B (CUADRÍCULA DE 1 X 1 KM). 44 FIGURA 28: TEMPERATURA MEDIA ANUAL PARA EL PERIODO 2071-2100 BAJO EL ESCENARIO A1B (CUADRÍCULA DE 1 X 1 KM). 45 FIGURA 29: PRECIPITACIÓN ANUAL PARA EL PERIODO DE REFERENCIA 1971-2007 (CUADRÍCULA DE 1 X 1 KM). ...................... 46 FIGURA 30: PRECIPITACIÓN ANUAL PARA EL PERIODO 2011-2040 BAJO EL ESCENARIO A1B (CUADRÍCULA DE 1 X 1 KM). ......... 47 FIGURA 31: PRECIPITACIÓN ANUAL PARA EL PERIODO 2041-2070 BAJO EL ESCENARIO A1B (CUADRÍCULA DE 1 X 1 KM). ......... 48 FIGURA 32: PRECIPITACIÓN ANUAL PARA EL PERIODO 2071-2100 BAJO EL ESCENARIO A1B (CUADRÍCULA DE 1 X 1 KM). ......... 49 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Diciembre de 2014 Edita: NEIKER-Tecnalia Los escenarios regionales de cambio climático en la CAPV para las variables de temperatura y precipitación, han sido desarrollados por NEIKER-Tecnalia con la colaboración de la empresa PREDICTIA, spin-off de la Universidad de Cantabria. La elaboración de este trabajo se ha desarrollado en el marco de los proyectos Adaptaclima I y Adaptaclima II, dentro del programa de cooperación territorial europea SUDOE, bajo la cofinanciación del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER). Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV 1. EL CLIMA DEL PAÍS VASCO. Se detallan a continuación las características geográficas que condicionan el clima del País Vasco. 1.1 SU LATITUD1 La latitud es, probablemente, el factor geográfico que más condiciona el clima del País Vasco. La latitud entre los 42º y los 43,5º al norte del Ecuador, sitúa al país dentro de la denominada zona templada. El papel que juega la latitud en el clima de una región es doble: en primer lugar, determina la cantidad de energía solar incidente y sus variaciones estacionales a lo largo del año; en segundo lugar, determina la dirección general y más frecuente de los vientos que la afectan. A rasgos generales, la latitud determina que la inclinación solar sobre el País Vasco varíe a mediodía entre un máximo de 70º en el solsticio de verano (21 de Junio) y un mínimo de 25º en el solsticio de invierno (21 de Diciembre), y que la duración del día, esto es, de la iluminación solar, oscile entre las 16 horas del máximo veraniego y las 9 horas aproximadamente del mínimo invernal. 1.2 DISTANCIA AL OCÉANO Gracias a la Corriente del Golfo, las costas europeas gozan de un invierno mucho más suave que el que les correspondería por su latitud. Si no fuese por el sistema de corrientes marinas del Atlántico el clima invernal de Euskadi sería muy distinto: mucho más frío y, probablemente, con precipitaciones bastante más escasas. Desde la Península Ibérica hasta Escandinavia, el viento prevaleciente del sector oeste hace que en invierno las masas de aire muy frías que provienen del norte de América vayan calentándose al pasar por encima de las templadas aguas atlánticas. De esta forma, el aire acondicionado por la superficie del mar llega a las costas de Europa relativamente templado. El agua superficial marina se enfría. Al enfriarse aumenta su densidad y se hunde, siendo sustituida por las aguas más cálidas y menos densas que trae desde el sur la corriente del Golfo. Es decir, que, a manera de una cinta transportadora, el sistema de corrientes del Atlántico acarrea continuamente hacia el norte el calor recibido en las latitudes tropicales, y luego, en las latitudes medias y altas, lo cede al aire, que los vientos del oeste se encargan de llevar a Europa. Otras influencias marinas que tienen una cierta importancia en el clima vasco son las que provienen de: 1 2 Fuente: EUSKALMET: Agencia Vasca de Meteorología: http://goo.gl/sV2c72 Fuente: EUSKALMET: Agencia Vasca de Meteorología: http://goo.gl/I5IxyH 1 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Mar Mediterráneo: Este influjo, proveniente del mar Mediterráneo, se manifiesta especialmente en la Rioja. Por ejemplo, en el reparto de las precipitaciones según la dirección del flujo en el período en que se producen, cobran cierta importancia relativa las que ocurren con vientos del este y del sureste. Muchas de estas situaciones deben corresponderse con la llegada, facilitada por el valle del Ebro, de masas de aire húmedas procedentes del Mediterráneo. Mar Cantábrico: Aparte de las grandes masas de aire que nos invaden desde el Atlántico, el propio mar Cantábrico tiene una influencia directa importante en el clima de la vertiente norte de Euskadi. 1. Los vientos flojos que penetran desde el Cantábrico son muy frecuentes en verano de esta forma se refuerzan las brisas marinas con lo que los índices de humedad en la costa alcanzan niveles altos precisamente en la estación estival. 2. El viento veraniego del norte favorece el estancamiento de las aguas en el Golfo de Bizkaia, en el vértice del Cantábrico, y se produce un claro recalentamiento estival que va a posibilitar una fuerte evaporación y la posibilidad de que ocurran grandes aguaceros en la costa vasca. 3 El relieve del País Vasco ocasiona diferencias notables en los parámetros climáticos de sus diversas zonas orográficas. También el relieve de la propia Península Ibérica influye en las características generales del clima vasco. El carácter macizo de la Península, con una importante altitud media -660 m.- y numerosos obstáculos montañosos, hace que los flujos atlánticos del suroeste, lleguen a Euskadi con sus características muy modificadas. El principal efecto, es que las masas de aire oceánico que atraviesan la Península en dirección SW-NE se desecan y, posteriormente, al descender hacia el Cantábrico y las llanuras del sudoeste de Francia, se calientan sensiblemente. Ocurre que, cuando una masa de aire asciende, en el proceso se expansiona y se enfría, y en ella se produce en consecuencia, saturación, condensación y precipitaciones. Cuando el flujo es del NW, la particularidad de los montes vascos determina que el país sea un paso predilecto de las masas de aire atlánticas, que velozmente pasan sobre este territorio rumbo hacia el Mediterráneo. Soplan fuertes vientos y el relieve vasco, actuando a modo de rampa ascendente, actúa de disparador de la condensación, de las nubes y de las precipitaciones. Es así como, con diferencia, la costa vasca es la más lluviosa de todo el Cantábrico. Pero, a la vez las áreas a sotavento de los relieves vascos y, especialmente, las tierras de la Rioja Alavesa y de toda la mitad sur de Navarra apenas reciben, si acaso, unas cuantas gotas. 3 Fuente: EUSKALMET: Agencia Vasca de Meteorología: http://goo.gl/tnQpmv 2 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Las citadas características geográficas originan que el País Vasco no se encuentre en una región climática homogénea. Se pueden distinguir a grandes rasgos tres zonas: 1.4 CLASIFICACIÓN DE TERRITORIOS CLIMÁTICOS4 La vertiente atlántica al norte, La zona media en el centro El extremo sur, entrando en la Depresión del Ebro y Rioja Alavesa Figura 1: Clasificación de Territorios Climáticos en el País Vasco: Vertiente atlántica al norte, zona media en el centro y extremo sur. Se detallan a continuación las principales características que definen las tres zonas climáticas del País Vasco (Figura 1). La vertiente atlántica: La vertiente atlántica comprende la totalidad de las provincias de Bizkaia, de Gipuzkoa y de Euskadi Continental y el norte de la de Araba, presenta un tipo de clima mesotérmico, moderado en cuanto a las temperaturas, y muy lluvioso. Se denomina clima templado húmedo sin estación seca, o clima atlántico. En este clima el océano Atlántico ejerce una influencia notoria. Las masas de aire, cuyas temperaturas se han suavizado al contacto con las templadas aguas oceánicas, llegan a la costa y hacen que las oscilaciones térmicas entre la noche y el día, o entre el verano y el invierno, sean poco acusadas. El factor orográfico explica la gran cantidad de lluvias de toda la vertiente atlántica del País Vasco, entre 1.200 y más de 2.000mm de precipitación media anual. En cuanto a las temperaturas es de destacar una cierta moderación, que se expresa fundamentalmente en la suavidad de los inviernos. De esta forma, a pesar de que los veranos son también suaves, las temperaturas medias anuales registran en la costa los valores más altos del País Vasco, unos 14ºC. Aunque los veranos sean frescos, son posibles, sin embargo, episodios cortos de fuerte calor, con subidas de temperatura de hasta 40ºC, especialmente durante el verano. 4 Fuente: EUSKALMET: Agencia Vasca de Meteorología: http://goo.gl/5bFBxA 3 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV La zona media: La zona media o zona de transición del País Vasco, que ocupa gran parte de Araba, se presenta como una zona de transición entre el clima oceánico y el clima mediterráneo, predominando las características atlánticas, ya que no existe un auténtico verano seco. 1. Clima Subatlántico: Comprende los Valles Occidentales de Araba y la Llanada Alavesa, continúa siendo del tipo atlántico, si bien con precipitaciones menores que en la vertiente atlántica. 2. Clima Submediterráneo: Más al sur, en una zona que comprende aproximadamente Trebiño, Montaña Alavesa, se va pasando a un tipo mediterráneo, es decir, a un clima templado con verano más cálido y algo más seco, y con lluvias anuales moderadas. El sur: En el sur del País Vasco, en la zona de la depresión del Ebro ocupada por la Rioja Alavesa, se pasa ya a un clima con verano claramente seco y caluroso del tipo mediterráneo. Normalmente, debido a sus inviernos bastante fríos y de escasas precipitaciones, se le ha denominado mediterráneo de interior o continental mediterráneo. Aquí, el mitigamiento de las influencias marinas hace que las oscilaciones térmicas estacionales comiencen a ser importantes. En verano se superan los 22ºC en las temperaturas medias de algunos meses y en invierno las bajas temperaturas posibilitan las heladas y favorecen las nieblas. Pluviométricamente, si bien cumplen los requisitos mediterráneos de tener meses estivales con precipitaciones inferiores a los 30mm, no aparece en la distribución estacional de las lluvias la clara y típica diferencia mediterránea entre los meses secos del verano y los más lluviosos del resto del año, sino que las medias pluviométricas mensuales son casi siempre más bien escasas, menos de 50mm, y bastante semejantes entre sí. De aquí que se pueda decir de él que es un clima un tanto continentalizado, aunque quede incluido dentro del tipo mediterráneo. En la tabla nº 1 se muestran los valores climatológicos normales para el País Vasco del periodo 19712000, en cuatro de sus estaciones meteorológicas, para las variables: Temperatura media mensual/anual (ºC), media mensual/anual de las temperaturas máximas diarias (ºC), media mensual/anual de las temperaturas mínimas diarias (ºC) y precipitación mensual/anual media (mm). 4 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Tabla 15: Estadísticos básicos climatológicos del periodo 1971-2000 para cuatro estaciones meteorológicas del País Vasco. Estación Variable Ene Feb Marzo Abr Mayo Jun Jul Agosto Sept Oct Nov Dic Año 9.0 9.8 10.8 11.9 15.1 17.6 20.0 20.3 18.8 15.8 12.0 10.0 14.3 8.2 8.8 9.7 10.7 13.8 16.2 18.6 19.1 17.7 14.9 11.1 9.3 13.2 4.7 5.9 7.9 9.2 12.9 15.9 18.7 19.1 16.6 12.4 7.9 5.6 11.5 (4) 8.6 9.5 10.9 12.4 15.7 18.2 20.6 21.0 19.0 15.8 11.5 9.6 14.4 (1) 13.2 14.5 15.9 16.8 20.1 22.6 25.2 25.5 24.4 20.8 16.4 14.0 19.1 10.8 11.6 12.8 13.8 17.1 19.3 21.6 22.2 21.0 18.0 13.8 11.8 16.2 8.3 10.5 13.3 14.5 18.7 22.0 25.3 25.7 23.2 17.5 12.1 9.0 16.8 (4) 12.8 13.9 15.4 16.8 20.0 22.3 24.7 25.2 23.7 20.4 15.8 13.7 18.7 (1) 4.7 5.16 5.7 7.1 10.1 12.6 14.8 15.2 13.2 10.8 7.6 6.0 9.4 5.5 6.0 6.6 7.6 10.5 13.1 15.5 16.1 14.4 11.9 8.3 6.7 10.2 1.0 1.4 2.4 3.9 7.1 9.8 12.1 12.5 10.1 7.2 3.6 2.2 6.1 (4) 4.4 5.1 6.4 8.0 11.3 14.0 16.4 16.7 14.3 11.2 7.2 5.5 10.0 (1) 126 97 94 124 90 64 62 82 74 121 141 116 1195 148 124 124 153 130 94 92 112 115 155 170 146 1565 76 65 61 86 70 51 43 45 42 74 89 80 779 168 150 144 168 138 96 98 112 138 174 186 167 1738 (1) (2) T (3) (2) TM (3) (2) Tm (3) (2) R (3) (4) Leyenda: (1) Bilbao Aeropuerto T Temperatura media mensual/anual (°C) (2) Donostia/San Sebastián, Igueldo TM Media mensual/anual de las temperaturas máximas diarias (°C) (3) Foronda-Txokiza Tm Media mensual/anual de las temperaturas mínimas diarias (°C) (4) Hondarribia, Malkarroa R Precipitación mensual/anual media (mm) Periodo 1971-2000 5 Fuente: AEMET, Agencia Estatal de Meteorología: http://goo.gl/mdUWSf 5 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV 2. ESCENARIOS CLIMÁTICOS: INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES. De acuerdo con el Cuarto Informe de Evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático o IPCC6 (siglas en inglés del Panel Intergubernamental de Cambio Climático), el calentamiento del sistema climático es inequívoco, como se desprende ya del aumento observado del promedio mundial de temperatura del aire y del océano, de la fusión generalizada de nieves y hielos, y del aumento del promedio mundial del nivel del mar (Figura 2). Figura 2: Cambios observados en: a) el promedio mundial de la temperatura en superficie; b) el promedio mundial del nivel del mar según datos mareográficos (azul) y satelitales (rojo); y c) la cubierta de nieve del Hemisferio Norte en el período marzo-abril. Todas las diferencias han sido obtenidas respecto de los promedios correspondientes al período 1961-1990. Las curvas alisadas representan promedios decenales, mientras que los círculos denotan valores anuales. Las áreas sombreadas representan los intervalos de incertidumbre estimados en base a un análisis completo de las incertidumbres conocidas (a y b) y de las series temporales c). Fuente: IPCC, 2007: Cambio climático 2007: Informe de síntesis. En ese mismo informe, el IPCC prevé que el futuro cambio climático tendrá graves impactos en los ecosistemas, los alimentos, costas, la industria, asentamientos, sociedad, salud y el agua. A nivel estatal, en el Plan Nacional de Adaptación al Cambio Climático (PNACC), marco nacional de referencia para la coordinación de las administraciones públicas en cuanto a las acciones de evaluación de impacto, vulnerabilidad y adaptación al cambio climático, se indican como algunos de sus principales objetivos: el desarrollo de escenarios climáticos regionales para la geografía española, 6 Fuente: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. http://goo.gl/0Wkp7P 6 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV y la elaboración y aplicación de métodos y herramientas para evaluar los impactos, la vulnerabilidad y la adaptación al cambio climático en diferentes sectores socioeconómicos y sistemas ecológicos. En el Quinto Informe de Evaluación del IPCC7, en términos generales, se puede decir que, en lo referente a las bases físicas, el AR5 confirma y refuerza, los resultados del anterior informe. Se basa en evidencias extraídas de un mayor número de observaciones, modelos climáticos mejorados, una mejor comprensión de los procesos y retroalimentaciones del sistema climático, y un mayor número de proyecciones de cambio climático. El cambio climático está teniendo lugar ya y continuará en las próximas décadas y siglos. Los humanos somos la causa principal de tal cambio. Si no hay una acción urgente y significativa para reducir nuestras emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI), los impactos del cambio climático serán más graves. En la Tabla 2 se muestran algunas de las principales conclusiones reflejadas en el Quinto Informe. Tabla 2: Algunas de las principales conclusiones reflejadas en el Quinto Informe del IPCC. IPCC, 2013: “Resumen para responsables de políticas. En: Cambio Climático 2013: Bases físicas. Contribución del Grupo de trabajo I al Quinto Informe de Evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático” [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex y P.M. Midgley (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, Reino Unido y Nueva York, NY, Estados Unidos de América 7 7 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Tabla 2 (Continuación): Algunas de las principales conclusiones reflejadas en el Quinto Informe del IPCC. 8 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV En este contexto, la generación de escenarios climáticos regionales supone el paso inicial obligado, para incrementar el conocimiento sobre el cambio climático en el País Vasco, y la identificación y evaluación de los Impactos, debilidades y posibles vías de adaptación al respecto. 8 Los escenarios de emisiones tratan de caracterizar la evolución futura de los factores antropogénicos que afectan al sistema climático, como la emisión de gases de efecto invernadero (GEI). Esta actividad está coordinada a nivel internacional por el IPCC, que ha presentado su cuarto informe en 2007 (IPCC Fourth Assessment Report: Climate Change 2007 (AR4)). Estos informes constituyen la referencia obligada para los estudios de cambio climático pues recopilan los resultados científicos (tanto publicaciones científicas como proyecciones globales y regionales de escenarios de cambio climático) más relevantes hasta la fecha (Gutiérrez J.M., 2009). Las emisiones futuras de gases de efecto invernadero (GEI) son el producto de muy complejos sistemas dinámicos, determinado por fuerzas tales como el crecimiento demográfico, el desarrollo socioeconómico o el cambio tecnológico. Su evolución futura es muy incierta. Los escenarios son imágenes alternativas de lo que podría acontecer en el futuro, y constituyen un instrumento apropiado para analizar de qué manera influirán las fuerzas determinantes en las emisiones futuras, y para evaluar el margen de incertidumbre de dicho análisis. . Los escenarios son de utilidad para el análisis del cambio climático, y en particular para la creación de modelos del clima, para la evaluación de los impactos y para las iniciativas de adaptación y mitigación9. Para cada línea evolutiva, el IPCC desarrolló varios escenarios distintos basados en diferentes planteamientos de los modelos, con objeto de examinar todos los posibles resultados que se obtendrían de una serie de modelos basados en unos supuestos similares sobre los factores determinantes. En el Cuarto Informe Especial del IPCC sobre escenarios de emisiones (IEEE, 2000), los escenarios están agrupados en cuatro familias (A1, A2, B1 y B2) que exploran vías de desarrollo alternativas incorporando toda una serie de fuerzas tales como el crecimiento demográfico, el desarrollo socioeconómico o el cambio tecnológico, junto con las emisiones de GEI. A continuación se han incorporado las descripciones del IPCC de las diferentes líneas evolutivas: La línea evolutiva y familia de escenarios A1 describe un mundo futuro con un rápido crecimiento económico, un máximo de la población mundial hacia mediados de siglo, y una rápida introducción de tecnologías nuevas y más eficientes. Se divide en tres grupos, que describen tres direcciones alternativas del cambio tecnológico en el sistema de energía: intensiva en combustibles fósiles (A1FI), energías de origen no fósil (A1T), o utilización equilibrada de todo tipo de fuentes (A1B). 8 Informe Especial del IPCC. Escenarios de Emisiones. https://www.ipcc.ch/pdf/special-reports/spm/sres-sp.pdf 2 Fuente: Informe especial del Grupo de Trabajo III del IPCC, 2000. Resumen para responsables de políticas 9 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV La familia de líneas evolutivas y escenarios A2 describe un mundo muy heterogéneo con crecimiento de población fuerte, desarrollo económico lento, y cambio tecnológico lento. La familia de líneas evolutivas y escenarios B1 describe un mundo convergente con la misma población mundial que A1, pero con una evolución más rápida de las estructuras económicas hacia una economía de servicios y de información. La familia de líneas evolutivas y escenarios B2 describe un mundo con una población intermedia y un crecimiento económico intermedio, más orientado a las soluciones locales para alcanzar la sostenibilidad económica, social y medioambiental. Cada escenario tiene asociado una concentración de CO2-eq aproximada como resultado de los GEI y aerosoles antropógenos en 2100. Así, en los escenarios B1, AIT, B2, A1B, A2 y A1FI del IEEE los valores de CO2-eq son de aproximadamente 600, 700, 800, 850, 1250, y 1500 ppm-s, respectivamente. En la Figura 3 se representa gráficamente el aumento de temperatura global correspondiente a cada escenario hasta el año 2100. Figura 3. Gráfica izquierda: las líneas continuas representan promedios mundiales multimodelo del calentamiento en superficie para los escenarios A2, A1B y B1, representados como continuación de las simulaciones del siglo XX. Estas proyecciones reflejan también las emisiones de GEI y aerosoles de corta permanencia. La línea rosa no es un escenario, sino que corresponde a simulaciones de MCGAO en que las concentraciones atmosféricas se mantienen constantes en los valores del año 2000. Las barras de la derecha indican la estimación óptima (línea continua dentro de cada barra) y el intervalo probable evaluado para los seis escenarios en el período 2090-2099. Imagen derecha: Proyección de los cambios de la temperatura superficial en el periodo temprano y tardío del siglo 21 en relación al período 1980-1999. Fuente: IPCC, 2007: Cambio climático 2007: Informe de síntesis. 10 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV 2.2. PROYECCIONES DE LA TENDENCIA FUTURA DEL CLIMA. Durante las últimas décadas se han venido realizando periódicamente proyecciones de la tendencia futura del clima, bajo los distintos escenarios descritos anteriormente, utilizando modelos físicomatemáticos de circulación global (GCMs, según sus siglas en inglés). Estos modelos simulan en un ordenador la dinámica del sistema climático (atmósfera, hidrosfera, criosfera, litosfera y biosfera). La resolución espacial de los modelos globales es todavía limitada (250 km en promedio para los modelos del AR4), por lo que los escenarios globales no permiten analizar la magnitud de los posibles impactos locales en los ecosistemas, la agricultura, la hidrología, etc., ya que no tienen en cuenta las heterogeneidades regionales. Por tanto, es necesario realizar un paso adicional para obtener escenarios regionales de cambio climático. Este problema, que se denomina genéricamente regionalización (o downscaling), ha cobrado un fuerte interés en los últimos años y es uno de los objetivos prioritarios de los proyectos actuales de cambio climático y de los distintos gobiernos, para poder llevar a cabo estudios de impacto y planes de adaptación adecuados (Gutiérrez J.M., 2009). Las técnicas de regionalización dinámica se basan en el uso de modelos regionales o de área limitada (RCM, del inglés Regional Climate Model). Para aumentar la resolución de los modelos climáticos globales se “acopla o anida” un modelo regional de mayor resolución en el interior del modelo global, únicamente en la zona de interés (Figura 4). El modelo regional toma como condiciones de contorno los valores del modelo global a lo largo de toda la integración. Las técnicas dinámicas tienen la ventaja de ser físicamente consistentes y la desventaja de necesitar una gran capacidad de cálculo, lo que limita actualmente las simulaciones a resoluciones de 25Km. Figura 4. (Arriba, izquierda) Rejilla de un modelo global (negro) y de un modelo regional (rojo) anidado sobre Europa; (derecha) orografía de la Península Ibérica. La fila inferior muestra la orografía de la rejilla utilizada por un modelo global (250km), junto con la orografía de un modelo regional (25km). Fuente: Gutiérrez J.M., 2009. 11 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV El problema de la regionalización de cambio climático ha sido tratado en distintos proyectos europeos usando modelos regionales dinámicos (PRUDENCE10), estadísticos (STARDEX11), o combinando ambos (ENSEMBLES12). ENSEMBLES es el más reciente de una serie de proyectos financiados por la Unión Europea relacionados con la regionalización sobre Europa de simulaciones climáticas a escala global: REGIONALIZATION (1993-1994), RACCS (1995-1996; Machenhauer et al. 1998), MERCURE (1997200), y PRUDENCE (2001-2004; Christensen et al. 2007). Estos proyectos sentaron las bases que culminaron en ENSEMBLES13, donde se han aplicado los más avanzados modelos climáticos regionales (RCMs) desarrollados en Europa, para generar proyecciones regionalizadas de cambio climático sobre una rejilla que abarca toda Europa con una resolución de 25x25km. Para el ámbito geográfico del País Vasco, en el marco del proyecto ADAPTACLIMA I14, se tenía como objetivo la generación de proyecciones de escenarios climáticos para su posterior utilización en modelos de simulación de crecimiento de cultivos y en modelos de nicho ecológico. Se generaron proyecciones a partir de los proyectos PRUDENCE (50x50km) y ENSEMBLES (25x25km). En el marco del proyecto ADAPTACLIMA II se han generado escenarios regionales de alta resolución (1x1km) 2.2.1. Proyecciones de la tendencia futura del clima: proyectos PRUDENCE y ENSEMBLES. En el proyecto PRUDENCE se utilizaron dos escenarios (A2 y B2) de un único modelo global (HadCM), al que se anidaron un conjunto de modelos regionales para obtener proyecciones regionales. Las simulaciones de un único modelo global no deben ser consideradas por sí solas para elaborar proyecciones de cambio climático dado que, según que modelo se seleccione podrían obtenerse resultados muy diferentes. Por el contrario, en ENSEMBLES, se utilizaron distintas combinaciones de modelos globales y regionales, para un único escenario (A1B), con el fin de explorar adecuadamente la incertidumbre del mismo. En este caso, las proyecciones no exploran los distintos escenarios futuros, pero pueden considerarse representativas del escenario seleccionado, ofreciendo así una información no completa, pero más fiable de las dos últimas componentes de la incertidumbre. Otra de las diferencias remarcables entre PRUDENCE y ENSEMBLES es la escala a la que se obtienen datos. En el caso de PRUDENCE, se obtiene un solo dato para cada variable en una cuadrícula de 50x50km. De forma que el cambio del clima proyectado en la CAPV no es representativo, ya que, como se explicaba anteriormente, no tiene en cuenta las heterogeneidades regionales. ENSEMBLES sin embargo ofrece proyecciones climáticas en una rejilla de 25x25km, lo cual supone un gran avance en los estudios del cambio climático a escala regional. En la Figura 5 se resumen las diferencias entre las proyecciones obtenidas mediante PRUDENCE y ENSEMBLES. 10 prudence.dmi.dk www.cru.uea.ac.uk/projects 12 www.ensembles-eu.org, 2004-2009 13 Ver Christensen et al., 2007 para una visión sinóptica de las proyecciones climáticas regionales. Se puede obtener información adicional sobre este proyecto en Van der Linden et al., 2009 (disponible en http://www.ensembles-eu.org). 14 http://www.adaptaclima.eu/ 11 12 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Figura 5. Comparación entre los proyectos PRUDENCE y ENSEMBLES: resolución, número de variables climáticas, escenarios y periodos considerados. En el caso de la Península Ibérica, en el año 2009 se publica un primer informe sobre los resultados de PRUDENCE a escala nacional, elaborado por la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET), la Fundación para la Investigación del Clima (FIC) y la Universidad de Castilla La Mancha (UCLM): “Generación de escenarios regionalizados de cambio climático para España, AEMET, 2009”. En dicho informe se aplica un modelo regional dinámico (el modelo PROMES) y dos métodos estadísticos para obtener un primer conjunto de escenarios regionales en España a partir de los modelos globales del IPCC-AR3, 2001. Se proporcionan resultados agregados anualmente a nivel de Comunidad Autónoma. En la Figura 6 se representan las tendencias de temperatura máxima, mínima y precipitación en el País Vasco para dos escenarios (A2 y B2). Las líneas muestran las medias del multimodelo mientras que las sombras muestran la incertidumbre asociada. Para la variable precipitación el multimodelo refleja una disminución de entre un 10% y un 20% para los escenarios B2 y A2, respectivamente. En el caso de la variable temperatura el multimodelo refleja un aumento en torno a los 2-4°C tanto para la temperatura máxima como para la mínima (en el caso de la temperatura mínima el cambio proyectado es menor al de la temperatura máxima). 13 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Figura 6. Tendencias de temperatura máxima, mínima y precipitación en el País Vasco para dos escenarios (A2 y B2) utilizando distintas técnicas de regionalización a partir de los modelos globales del IPCC-AR3, 2001. Las líneas muestran las medias del multimodelo mientras que las sombras muestran la incertidumbre asociada (FUENTE: Generación de escenarios regionalizados de cambio climático para España, AEMET, 2009). Los escenarios de emisión de GEI, que influyen en el forzamiento natural del sistema, están basados en distintas hipótesis sobre las futuras formas de desarrollo socio-económico. El escenario A2 se basa en la hipótesis de aumento de la población mundial continua, donde el crecimiento económico per cápita y el cambio tecnológico están más fragmentados y son más lentos que en otras líneas evolutivas. El escenario B2 se basa en la hipótesis de un mundo en el que la sostenibilidad económica, ambiental y social reside en soluciones locales. Es un mundo en continuo aumento de la población mundial a un ritmo menor que en A2. Estos escenarios se pueden consultar en la web oficial de AEMET15. Se muestra a continuación un resumen de las proyecciones de cambio para diferentes variables de temperatura y precipitación obtenidas según la metodología proporcionada por el proyecto ENSEMBLES y que se encuentran disponibles a nivel de Comunidad Autónoma en la página Web de AEMET (Figuras 7, 8 y 9). En la Figura 7 se observa que para el año 2050 el incremento de las temperaturas máximas estaría en torno a los 2°C, llegando a superarse los 4°C en el año 2100. Se observa, además, el notable incremento tanto en la duración de las olas de calor como en el número de días cálidos. En la Figura 8 se representan el aumento de la temperatura mínima (con un aumento menor que la temperatura máxima), así como la disminución en el número de días de heladas y el incremento en el número de noches cálidas. En la Figura 9 se representan los cambios en la precipitación, observándose una disminución en la precipitación media anual, un incremento en el número de precipitaciones intensas, un aumento en la duración de los periodos secos, así como una disminución en el número anual de días de lluvia. 15 http://www.aemet.es/documentos/es/elclima/cambio_climat/escenarios/Informe_Escenarios.pdf 14 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Figura 7. Tendencias de cambio en la temperatura máxima, en la duración de las olas de calor y en el número de días cálidos en el País Vasco para el escenario A1B utilizando regionalización dinámica. Las líneas muestran las medias del multimodelo mientras que las sombras muestran la incertidumbre asociada. FUENTE: AEMET. http://www.aemet.es/es/serviciosclimaticos. Figura 8 (continuación): Tendencias de cambio en la temperatura mínima en el País Vasco para el escenario A1B utilizando regionalización dinámica. Las líneas muestran las medias del multimodelo mientras que las sombras muestran la incertidumbre asociada. FUENTE: AEMET. http://www.aemet.es/es/serviciosclimaticos. 15 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Figura 9 (continuación): Tendencias de cambio en la duración de las olas de calor y en el número de días cálidos en el País Vasco para el escenario A1B utilizando regionalización dinámica. Las líneas muestran las medias del multimodelo mientras que las sombras muestran la incertidumbre asociada. Figura 10. Tendencias de cambio en la precipitación, en precipitaciones intensas, en la duración del periodo seco y en el número de días de lluvia en el País Vasco para el escenario A1B utilizando regionalización dinámica. Las líneas muestran las medias del multimodelo mientras que las sombras muestran la incertidumbre asociada. FUENTE: AEMET: http://www.aemet.es/es/serviciosclimaticos. 16 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV A partir de los datos generados en ENSEMBLES y, en el marco del proyecto ADAPTACLIMA II se han construido los escenarios climáticos en el País Vasco. Para ello, en colaboración con la empresa Predictia, spin-off de la Universidad de Cantabria, se han seguido una serie de procedimientos que se describen en los siguientes apartados. En el presente informe se muestran los mapas construidos que dan información sobre el territorio del cambio esperado en la precipitación y la temperatura (resolución de 25km) en tres periodos futuros de 30 años cada uno (2011-2040, 2041-2070 y 20712100), el mapa climatológico de referencia (resolución de 1km) construido a partir de observaciones reales de 37 años y los mapas que dan información sobre el total de precipitación y temperatura predichos en los periodos futuros mencionados (resolución de 1km). 3. PROYECCIÓN DE ESCENARIOS DE CAMBIO CLIMÁTICO EN LA CAPV. En la elaboración del escenario climático futuro, se han utilizado los datos climáticos para todo el ámbito de la CAPV que han calculado los Modelos Regionales del Clima (RCM) englobados en el proyecto ENSEMBLES. Ello supone una mejora importante con respecto a los escenarios generados en el marco del proyecto PRUDENCE. Como se ha mencionado anteriormente, ENSEMBLES considera un conjunto de 19 RCMs y el escenario de cambio climático A1B para un horizonte de simulación hasta el año 2100 y un gran número de variables climáticas (Figura 5). Dado que en los estudios del cambio climático las variables más importantes son las relacionadas con la temperatura y la precipitación, en el marco del proyecto ADAPTACLIMA II, se ha trabajado exclusivamente con esas dos variables en la elaboración del escenario resultante y de las coberturas geográficas y mapas correspondientes a cuatro periodos: 1971-2007, 2011-2040, 2041-2070 y 2071-2100. 3.1. SIMULACIÓN DE ESCENARIOS. La simulación de escenarios de cambio climático se caracteriza por la presencia de distintas fuentes de incertidumbre que afectan a todos los pasos del proceso, desde el establecimiento de escenarios de emisión, hasta la propia modelización de los GCMs (especialmente las parametrizaciones), y los métodos de regionalización. Estas incertidumbres se pueden describir en forma jerárquica: Escenarios: En el vértice de las incertidumbres se sitúan los escenarios de emisión de GEI, que influyen en el forzamiento natural del sistema, según distintas hipótesis sobre las futuras formas de desarrollo socio-económico (por ejemplo, escenarios B1, A2, A1B). Modelos globales: Los diferentes modelos climáticos existentes son formulaciones similares de las ecuaciones que describen la dinámica atmosférica y oceánica, pero tienen distintas resoluciones horizontales y verticales, esquemas numéricos, parametrizaciones de procesos físicos, etc. También añaden incertidumbre a los resultados de los modelos otros subsistemas del modelo climático, como las variaciones en usos de suelo y los modelos de suelo. A estas incertidumbres hay que añadir las asociadas al efecto de los GEI en la dinámica del sistema climático (ciclo del carbono, etc.), así como de otros componentes (aerosoles, etc.). Métodos de regionalización: Los métodos de regionalización añaden un elemento adicional en la escala de incertidumbre, según se utilicen métodos dinámicos o estadísticos. Los 19 RCM-s englobados en el proyecto ENSEMBLES y los GCM-s a los que se anidan, se resumen en la Tabla 4. 17 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Tabla 3: Matriz de RCMs del proyecto ENSEMBLES. Se indican los centros productores de las simulaciones, tanto globales (columnas) como regionales (filas), el periodo temporal para el cual simula el modelo y su resolución entre paréntesis. METO-HC (MetOffice-Centro Hadley, Reino Unido), MPIMET (Instituto Max Plank de Meteorología, Alemania), CNRM (Centro Nacional para la Investigación Meteorológica, Francia), DMI (Instituto Meteorológico Danés, Dinamarca), ETHZ (Instituto Federal de Tecnología en Zurich, Suiza), KNMI (Instituto Meteorológico Koninklijk de Holanda, Holanda), ICTP (Centro Internacional de Física Teórica, Italia), SMHI (Instituto Hidrológico y Meteorológico Sueco, Suecia). RGM\GCM ERA40 METO-HC HadCM3Q0 METO-HC HadRM3Q0 METO-HC HadRM3Q3 METO-HC HadRM3Q16 MPI M-REMO CNRM RM4.5 DMI HIRHAM5 1959-2002 (25km) 1958-2000 (50km) A1B: (25km) 1951-2100 ETHZ CLM MPI ECHAM5-r3 MPI ECHAM5-r1, ECHAM5-r2 MPI MIROC 1961-2000 (25km y 50km) ICTP REGCM3 1961-2000 (25km y 50km) SMHI RCA 1961-2000 (25km y 50km) UCLM PROMES 1961-2000 (25km y 50km) C4I RCA3 1961-2000 (25km) GKSS CLM 1961-2000 (50km) METNO HIRHAM CHMI ALADIN CY28 OURANOS MRCC4.2.3 EC RPN_GEMLAM 1961-2000 (25km y 50km) CGCM3 BCM A1B: (25km) 1951-2100 1958-2001 (25km y 50km) 1958-2000 (25km) 1958-2001 (50km) 1961-2000 (25km y 50km) CNRM (ARPEGE) A1B: (25km) 1951-2100 1959-2002 (25km) 1958-2002 (25km y 50km) VMGO METO-HC HadCM3Q16 A1B: (25km) 1951-2100 1959-2002 (25km) KNMI RACMO-2 INM RCA3 METO-HC HadCM3Q3 A1B: (25km) 1950-2050 A1B: (25km) 1951-2099 A1B: (25km) 1951-2100 A1B: (25km) 1951-2099 A1B: 1950-2100 (25km y 50km) A1B: (25km) 1951-2100 A1B: 1950-2100 (50km) A1B: 1950-2100 (50km) A1B: 1961-2100 (50km) 1951-2100 (25km) A1B: (25km) 1951-2100 A1B: (25km) 1961-2100 A1B: (25km) 1951-2050 A1B: (25km) 1951-2099 A2: (25km) 1951-2050 A1B: (25km) 1951-2050 1961-2000 (25km y 50km) 1959-2000 (25km y 50km) A1B: (25km) 1951-2050 1961-2000 (25km) 1961-2000 (25km) 1958-2000 (50km) A1B: (25km) 1951-2050 18 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV 3.2. VARIABLES CLIMÁTICAS. Los RCMs del proyecto ENSEMBLES, se han obtenido mediante downscaling dinámico. Esta técnica de regionalización proporciona un gran número de variables para todo el dominio de simulación. En la Tabla 5 se detallan las variables climáticas para las que hay disponibles datos, aunque para la consecución de los objetivos del presente proyecto se ha trabajado únicamente con dos variables: precipitación anual y la temperatura media anual. El resto de variables obtenidas quedaría a disposición de otros proyectos en caso de que se considerara oportuno utilizarlas. Tabla 4. Variables climáticas para las cuales se han generado datos con ENSEMBLES. Variables primitivas del modelo Nombre completo Nombre estándar Unidades Evspsbl Evaporación water_evaporation_flux kg m-2 s-1 evspsblpot Evapotranspiración potencial water_potential_evaporation_flux kg m-2 s-1 Hurs 2-m Humedad relativa relative_humidity 1 Hursmax Máxima diaria 2-m humedad relativa relative_humidity 1 Hursmin Mínima diaria 2-m humedad relativa relative_humidity 1 Huss Humedad superficial specific_humidity kg kg-1 TP Precipitación precipitation_flux kg m-2 s-1 Prc Precipitación convectiva Convective_precipitation_flux kg m-2 s-1 Prhmax Precipitación máxima hora precipitation_flux kg m-2 s-1 Prls Large-scale precipitation large_scale_precipitation_flux kg m-2 s-1 Pusn Flujo de nevadas snowfall_flux kg m s Princ. Convective snowfall convective_snowfall_flux kg m-2 s-1 Prsnls Large-scale snowfall large_scale_snowfall_flux kg m-2 s-1 -2 -1 Ps Presión superficial surface_air_pressure Pa Psl Presión a nivel del mar air_pressure_at_sea_level Pa Rls Net LW surface radiation surface_net_downward_longwave_flux W m-2 Rss Net SW surface radiation surface_net_downward_shortwave_flux Wm Rst Top net SW toa_net_downward_shortwave_flux W m-2 2T 2-m temperatura air_temperature K MX2T Temperatura máx diaria 2-m air_temperature K -2 MN2T Temperatura mín diaria 2-m air_temperature K Tdps 2-m temperatura del punto de rocío dew_point_temperature K 10U 10-m U viento eastward_wind 1) m s-1 10V wsgsmax Wss 10-m V viento 10-m maxima/día incluyendo ráfaga Velocidad del viento10-m northward_wind 1) wind_speed_of_gust wind_speed m s-1 m s-1 m s-1 Variables derivadas Velocidad y dirección del viento: 10WSS y 10WDD Velocidad y dirección del viento a partir de 10U y 10V: 10WSS_UV y 10WDD_UV Radiación Neta a partir de RLS y RSS: RND N° días con TP>[0 1 5 10 20 30] mm: TP00, TP01, TP05, TP10, TP20 y TP30 N° días TP>percentil90, 95 y 99: r90p, r95p y r99p Intensidad de precipitación: sdii 19 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Tabla 4 (continuación). Variables climáticas para las cuales se han generado datos con ENSEMBLES. Coeficiente de variación de la precipitación en los días con lluvia: TP_cv Máxima precipitación en 1 día (anual): rx1day N° días consecutivos sin lluvia: cdd N° días consecutivos con lluvia: cwd Máxima precipitación en 5 días: rx5day Coeficiente de variación de la precipitación acumulada anual: TP_cv Percentil 99 de Pr de los días con lluvia: r99 Diferencia entre la evapotranspiración potencial y la precipitación: diff_TP_EVSPSBLPOT_ Cociente entre la evapotranspiración potencial y la precipitación: ratio_TP_EVSPSBLPOT_ Temperatura media: 2T Rango diario de temperatura: DTR N° días 2T >< percentil 05, 90, 95, 99: tg05p, tg90p, tg95p, tg99p N° días 2T>25, 35 40°C: T25, T35, T40 N° días 2T<=0: T00 Dispersion mensual de la temperatura media diaria: Tstd Anomalías en la Temperatura media anual: TAM Anomalías en la Temperatura Acumulada anual: TAA HUMIDEX N° días MN2T >< percentil 05, 90, 95, 99: tn05p, tn90p, tn95p, tn99p N° días MN2T>20: MN2T20 N° días MX2T >< percentil 05, 90, 95, 99: tx05p, tx90p, tx95p, tx99p N° días MX2T<=25: MX2T25 Percentil 95 y 99 de MX2T: MX2T95 y MX2T99 3.3. DESCARTE DE LOS RCMS CON COMPORTAMIENTO DEFICIENTE. Con el objetivo de utilizar los datos de aquellos RCMs que tienen un buen comportamiento en la región de estudio, se llevó a cabo un proceso de validación de los RCMs. Para poder llevar a cabo un análisis adecuado de los resultados, se realizaron los siguientes experimentos: Por un lado, se acoplaron los RCMs al reanálisis ERA40 en el periodo 1961-2000. Un reanálisis es una simulación histórica de un modelo global corregido por las observaciones en un proceso que se llama asimilación. En este caso se consideró uno de los reanálisis realizados con el modelo del Centro Europeo (ECMWF), el ERA40, que abarca el periodo 1957-2002. De esta forma se pudieron comparar los RCMs con los datos de observaciones reales para descartar los RCMs deficientes. Para analizar el sesgo dado por el acoplamiento a un GCM, se consideran las simulaciones de los RCMs (los RCMs escogidos en el primer experimento) acoplados a un escenario control de emisiones (20C3M) para el mismo periodo considerado en el experimento anterior (1961-2000). Este experimento de validación permite seleccionar aquellos acoplamientos GCM-RCM que mejor reproduzcan la climatología observada. 20 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV De esta fase de validación se obtiene el conjunto de acoplamientos GCM-RCMs que se han considerado para el escenario A1B (14 en total). Como se explica en la introducción, “acoplamiento” se refiere a la utilización de los modelos globales como condiciones de frontera de los modelos regionales (p.e. Europa en el caso de ENSEMBLES). Los RCMs y los acoplamientos correspondientes se representan en la Tabla 7. Tabla 5. Matriz de los acoplamientos GCM/RCM de ENSEMBLES, con los GCMs en las columnas y los RCMs en filas. RCM\GCM HADCM3Q0 MetoHC o ECHAM5-R3 o CNRM o DMI o ICTP o SMHI o Met. No o o o KNMI UCLM BCM o MPI-M ETHZ ARPEGE o o o o 3.4. SERIES TEMPORALES Y CÁLCULO DE LA MEDIA DE LOS DATOS DE LOS DIFERENTES RCMS. Los datos a partir de los cuales se han generado las coberturas son anuales, es decir, para cada variable y RCM existen 27 datos para cada año (uno por cuadrícula). Sin embargo, en el estudio del clima la escala temporal idónea que permite identificar anomalías o cambios significativos, comprende periodos de 30 años, por eso, se han agrupado los años de los que se disponen datos en cuatro series temporales de 30 años cada una y se ha realizado una media de los datos de cada RCM para cada serie, obteniendo así un solo dato para cada cuadrícula y periodo de cada uno de los RCMs. Las cuatro series de datos creadas corresponden a los periodos 1971-2000, 2011-2040, 20412070 y 2071-2100. En la Figura 10 se muestra el mapa constituido por las 27 cuadrículas. Figura 11. Mapa de las 27 cuadrículas de 25x25Km para todo el ámbito geográfico de la CAPV. 21 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV 3.5. CÁLCULO DE LAS ANOMALÍAS (DELTAS) DE PRECIPITACIÓN Y TEMPERATURA PARA CADA PERIODO. Se ha reconocido recientemente que las salidas de los RCMs no pueden ser utilizadas de forma directa para estudios de impacto, ya que contienen sesgos importantes cuando se comparan con las observaciones. Estos sesgos son debidos a diferentes ecuaciones y parametrizaciones relacionadas con las formulaciones matemáticas de los modelos. En consecuencia, se hace necesario un proceso de validación/calibración antes de utilizar estos datos en aplicaciones reales. Este proceso requiere la disponibilidad de series históricas de datos para calibrar las salidas de los modelos en una región particular de interés. No obstante, a diferencia del downscaling estadístico, que requiere series temporales diarias (o mensuales), el proceso de calibración necesita estadísticos agregados simples a nivel de celda de rejilla (tales como la media climática, para la substracción del sesgo, que es la operación básica de calibración de los RCMs). Para evitar este proceso de calibración de los RCMs se ha introducido el denominado "método delta" (ver p. ej. Zahn y von Storch., 2010), que elimina de forma indirecta este sesgo inherente a las salidas de los RCMs. El método delta opera mediante la obtención de incrementos o disminuciones, en lugar de valores reales, comparando escenarios futuros en determinados periodos de tiempo con escenarios simulados por el mismo modelo en el escenario de control. De este modo, se asume que los sesgos desaparecen al considerar estas diferencias (o "deltas"). Aunque esta hipótesis es sólo aproximada, ya que los sesgos de los modelos están afectados por procesos e interacciones no lineales, en la práctica supone una alternativa práctica para la validación/calibración de los RCMs cuando no se dispone de observaciones. Los incrementos obtenidos de este modo pueden posteriormente ser sumados a una climatología base de referencia para obtener así los valores reales de las proyecciones de clima futuro. En la generación de las proyecciones de escenarios de cambio climático en la CAPV, se ha aplicado el método delta estándar y se computan las anomalías proyectadas por los diferentes RCMs calculadas como la diferencia entre las proyecciones futuras y de control (correspondiente al escenario del periodo de referencia 1971-2000). Estas diferencias eliminan (no totalmente pero al menos en gran medida) el sesgo asociado a los RCMs de la señal de cambio climático regional. La "delta" resultante contiene la señal del cambio climático, la cual se ha sumado a la climatología base de referencia de la CAPV, obteniendo así los valores reales proyectados (apartado 4). En la Figura 11, se muestra de forma esquemática la metodología utilizada en la generación de las proyecciones para el País Vasco, incluyendo los pasos seguidos en el cómputo de las diferencias (o "deltas") para cada periodo futuro (2011-2040, 2041-2070 y 2071-2100), sobre el periodo de referencia (1971-2000). 22 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Figura 12. Esquema de la metodología utilizada en la generación de los “Deltas” en los periodos futuros (2011-2040, 2041-2070 y 2071-2100), sobre el periodo de referencia (1971-2000). 23 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV 3.6. Cálculo de la incertidumbre. Para cuantificar el grado de incertidumbre asociado a los RCM se ha calculado el coeficiente de variación (CV), donde: CV = (Desviación estándar de los valores obtenidos en todos los RCM / Media)*100 De esta forma, todos los mapas generados como resultado, se acompañan de un mapa asociado de incertidumbre (dada por el coeficiente de variación). En cada mapa, la incertidumbre se indica con valores de porcentaje, y mide el grado de desacuerdo que existe entre los diferentes RCM-s. Estos resultados pueden consultarse con mayor detalle en la cartografía del Anexo. 3.7. CONSTRUCCIÓN DE LAS COBERTURAS GEOGRÁFICAS. A los datos que expresan las anomalías o “deltas” de precipitación y temperatura calculados en los diferentes periodos futuros, y a los datos de incertidumbre asociada a los RCM-s utilizados (coeficientes de variación), se les han asignado las coordenadas espaciales de las cuadrículas que les corresponden. Posteriormente, mediante un SIG (Sistema de Información Geográfica) se han generado coberturas ráster (malla regular de celdas de un área determinada donde cada celda contiene un valor de la variable representada), a partir de las cuales se han creado mapas que cumplen con el objetivo de proporcionar información visual del cambio esperado en la temperatura y la precipitación para todo el ámbito geográfico de la CAPV (Figura 13). Mapas de la temperatura media anual para el periodo 2011 – 2040. Mapas de la temperatura media anual para el periodo 2041 – 2070. Mapas de la temperatura media anual para el periodo 2071 – 2100. Mapas de la precipitación media anual para el periodo 2011 – 2040. Mapas de la precipitación media anual para el periodo 2041 – 2070. Mapas de la precipitación media anual para el periodo 2071 – 2100. La cartografía correspondiente se puede consultar con mayor detalle en el Anexo. 24 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Figura 13: Mapas de incrementos de temperatura y disminución de la precipitación anual para los periodos 2011-2040, 2041-2070 y 2071-2100 en el País Vasco (27 cuadrículas 25x25 km). Los mapas correspondientes se incluyen en el Anexo. 25 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV 4. CLIMATOLOGÍA INTERPOLADA DE ALTA RESOLUCIÓN DEL PAÍS VASCO. Tal y como se explicaba anteriormente, la señal de cambio climático obtenido con el método delta ha de sumarse a una climatología base de referencia para obtener así los valores reales de las proyecciones de clima futuro. De esta forma, se ha elaborado una climatología termo-pluviométrica diaria de alta resolución (1x1km) a partir de las observaciones diarias existentes en el País Vasco y en el entorno más cercano (Figura 13). En la primera fase se ha contactado con la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET) para obtener una red de observaciones en el País Vasco homogéneamente distribuida por la CCAA y que diese cuenta de las particularidades climáticas de la región. Posteriormente se han establecido diferentes criterios de selección de estaciones basados en el porcentaje de datos en el periodo de interés, la homogeneidad de la serie y la distribución espacial de la red de estaciones. En una segunda fase y dada la densidad de estaciones y la complejidad orográfica de la región se ha visto la necesidad de utilizar variables orográficas para la elaboración de climatologías de alta resolución. En esta fase se han considerado las siguientes variables derivadas del modelo orográfico: orografía, continentalidad, curvatura, bloqueos y exposiciones. De este modo, se han obtenido un conjunto de 24 variables con el cual se han definido el modelo de regresión mediante un proceso tipo “stepwise”, en el que cada paso se introduce la co-variable que minimiza el residuo del modelo. En la última fase, la actual, una vez realizada la selección de la base de datos y definidas las co-variables a utilizar en el modelo de regresión, debemos seleccionar un método de interpolación que se adecue a los problemas que presentan las variables a interpolar, la resolución de la rejilla y la introducción de co-variables. Tras revisar el estado del arte en este campo, se concluyó que la familia de métodos que mejor se adaptaban a los problemas planteados era la de los métodos geoestadísticos de Kriging (Krige, 1951). Estos métodos han sido aplicados para variables climáticas en un gran número de estudios (Herrera et al., 2010, Haylock et al., 2008, Biau et al, 1999) e incluyen un gran abanico de variantes para adaptar la metodología a la interpolación de variables indicador, la introducción de co-variables, etc. 3.1. Climatología base de referencia y climatología futura de alta resolución. A partir de la climatología termo-pluviométrica diaria se ha construido la climatología base de referencia (Figura 14), a la cual se le han sumado las señales de cambio climático (“Deltas”) de los escenarios 25x25km de ENSEMBLES de cada periodo (Figura 12). De esta forma se han obtenido valores reales de las proyecciones de clima futuro (Figura 15). Dado que los “Delta-s” están calculados para periodos climáticos de 30 años, la suma debe realizarse sobre un periodo similar de la climatología base, por eso, a partir de los datos diarios se obtiene la media para un periodo de un mínimo de 30 años, 37 años en este caso. Los mapas resultantes se incluyen en el Anexo. 26 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Figura 14: Climatología base de referencia del periodo 1971-2007 (escala 1x1 km). Los mapas correspondientes se incluyen en el Anexo. 27 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Figura 15: Total de precipitación y temperatura predichos en los periodos 2011-2040, 2041-2070 y 2071-2100 en el País Vasco (1x1 km). Los mapas correspondientes se incluyen en el Anexo. 28 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV 5. CONCLUSIONES. Incremento de la temperatura media anual: 1. En el periodo 2011-2041 el incremento de la temperatura media anual es menor a 1°C en toda la extensión de la CAPV. En la vertiente atlántica los incrementos son más leves. 2. En el periodo 2041-2070, podemos diferenciar tres zonas clasificándolas en diferentes intervalos de incremento de temperatura. En la zona de costa encontramos los incrementos que oscilan entre los 1,45 y 1,95°C. En la zona central de la CAPV la mayoría de incrementos se encuentran en el intervalo de 1,96-2,2°C. El intervalo de mayor incremento en este periodo es 2,21-2,45°C, afectando a una menor área de la CAPV. 3. Finalmente, en el periodo 2071-2100, los incrementos de temperatura media anual en la vertiente mediterránea superan los 2,9°C, llegándose a alcanzar un máximo de 3,18°C de incremento en la parte más meridional de la CAPV. En la costa los incrementos son más moderados con un intervalo de 2-2,45°C. Por tanto, en el País Vasco se superaría el límite de los 2ºC16, objetivo marcado por los gobiernos bajo Naciones Unidas para reducir los riesgos a nivel bajo o medio, siempre y cuando se combine con medidas de mitigación (reducir-limitar emisiones GEI) y adaptación firmes. En este sentido, el Informe del GTI17 del IPCC refleja que con las tendencias actuales de emisiones podríamos estar encaminándonos hacia un calentamiento de 4ºC para finales de siglo, incrementos similares a los obtenidos para la CAPV en el marco del proyecto ADAPTACLIMA II. Disminución de la precipitación anual: 1. En el periodo 2011-2040, las cuadrículas donde mayor disminución de la precipitación anual se proyecta son las correspondientes a las zonas de los Parques Naturales de Aiako Harria y Aralar, con disminuciones de 103 y 114mm, respectivamente. Estas disminuciones son muy superiores a las proyectadas para la costa y para la zona más meridional del País Vasco (en ambas zonas las disminuciones proyectadas están en torno a los 30-40mm). En la parte central del País Vasco los modelos proyectan una reducción de la precipitación media anual en un rango de 60-90mm. En la zona más meridional de los valles alaveses encontraríamos las menores reducciones (20-30mm). 2. En el periodo 2041-2070, las zonas de los Parques Naturales de Aiako Harria y de Aralar siguen siendo las más afectadas, con disminuciones en torno a los 320mm. En la costa, las proyecciones muestran disminuciones de la precipitación anual en torno a los 100mm, excepto en el extremo oeste que son en torno a los 200mm. En la zona central del País Vasco los modelos proyectan disminuciones en un rango aproximado de 120-220mm. En la parte más meridional las reducciones se aproximarían al intervalo de 0-100mm. 16 Con aumentos alrededor de los 1.5 ºC por encima de los niveles pre-industriales los riesgos clave empiezan a pasar de ser moderados a elevados (V Informe IPCC). 17 GTI: Bases de ciencia física, publicado el 27 de Septiembre de 2013, Estocolmo, Suecia. El citado informe se analiza en la página web del proyecto ADAPTACLIMA II http://goo.gl/zPxUaN 29 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV 3. En el último periodo, 2071-2100, los modelos continúan proyectando las mayores disminuciones en Aiako Harria y Aralar, con disminuciones de 373 y 397mm, respectivamente. Las disminuciones de la precipitación anual proyectadas para la zona de costa y la parte más meridional están en el rango de los proyectados en el anterior periodo (con ligeros incrementos). En la zona central y el extremo noroeste del País Vasco se proyectan disminuciones superiores a los 200mm. Incertidumbre: En relación a la temperatura, se considera que la incertidumbre es en general baja, no superándose el 13% en ninguna cuadrícula ni periodo. En cuanto a la precipitación, la incertidumbre es mayor que en el caso de la temperatura. Este hecho es comprensible dado que modelizar la precipitación es más complejo y por tanto se obtienen diferencias más acusadas de un RCM a otro. El porcentaje máximo de incertidumbre obtenido en el conjunto de los cuatro periodos es del 51%, sin embargo, la incertidumbre en la mayoría de cuadrículas se mantiene entre el 22 y 34% en todos los periodos. Escenarios de emisión: Se han considerado distintas combinaciones de modelos globales y regionales, para un único escenario, el A1B, para explorar adecuadamente la incertidumbre del mismo. En este caso, las proyecciones no exploran los distintos escenarios futuros, pero pueden considerarse representativas del escenario seleccionado, ofreciendo así una información no completa, pero más fiable. La proyección de escenarios climáticos en la CAPV bajo condiciones del resto de escenarios completaría la información sobre los posibles cambios que pudieran darse en el futuro, considerándose así las diferentes hipótesis planteadas por IPCC. Sin embargo, a lo largo de 2014 el IPCC ha publicado su quinto informe, donde se establecen los nuevos escenarios de emisiones. Por lo tanto, se deberán tener en cuenta para futuros estudios del cambio climático y de generación de escenarios de emisiones. Variables: En este trabajo se presentan los resultados obtenidos para dos variables: precipitación anual y temperatura media anual. Sin embargo, como ya se indicaba anteriormente, Los RCMs del proyecto ENSEMBLES proporcionan un gran número de variables, y quedan a disposición de futuros estudios. En la Figura 16 se detalla toda la información incluida en los mapas del Anexo a través de un ejemplo (disminución de la precipitación anual en el periodo 2041-2070). 30 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV (1) Escenario para una variable climática: Mapa que muestra el valor predicho de la variable en cada cuadrícula de 25 x 25 Km a través de colores que se leen con la leyenda. (2) Valor exacto de la variable climática en cada cuadrícula (3) Cabecera: donde se incluye el escenario de cambio climático, el nombre de la variable y el periodo temporal. (5) Valor exacto del porcentaje de incertidumbre en cada cuadrícula (6) Leyenda de la incertidumbre (4) Marco de coordenadas geográficas (8) Sistema de referencia geográfica y coordenadas utilizadas (7) Flecha norte (9) Leyenda (10) Barra de escala espacial (11) Breve explicación del mapa de la variable y el mapa de incertidumbre (12) Mapa de la incertidumbre asociada a cada cuadrícula del mapa principal Figura 16: Información incluida en los mapas del Anexo. 31 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV 6. REFERENCIAS. AEMET, 2009. Generación de escenarios regionalizados de cambio climático para España. http://www.aemet.es/documentos/es/elclima/cambio_climat/escenarios/Informe_Escenari os.pdf Biau, G., Zorita, E., von Storch, H., Wackernagel, H. (1999). Estimation of precipitation by kriging in the EOF space of the sea level pressure field. J. Climate, 12:1070–1085. Christensen, J.H., Carter, T.R., Rummukainen, M., Amanatidis, G. (2007). Evaluating the performance and utility of regional climate models: The PRUDENCE project, Clim. Change, 81, 1–6, doi:10.1007/s10584-006-9211-6. Gutiérrez, J. M. (2009). Escenarios Regionales de Cambio Climático: Downscaling Estadístico y Dinámico. http://www.meteo.unican.es/en/node/72873 Gutiérrez, J. M. (2010): Escenarios Regionales Probabilísticos de cambio climático en Cantabria: Termopluviometría. Gobierno de Cantabria-Consejería de Medio Ambiente y Universidad de Cantabria, Santander, Spain. URL http://www.meteo.unican.es/projects/escenariosCantabria. Haylock, M., Hofstra, N., Klein-Tank, A., Klok, E. J., Jones, P., New, M. (2008). A european daily high-resolution gridded data set of surface temperature and precipitation for 1950 2006. J. Geophys. Res., 113:D20119. Herrera, S., Fita, L., Fernández, J. and Gutiérrez J. M. (2010). Evaluation of the mean and extreme precipitation regimes from the ENSEMBLES regional climate multimodel simulations over Spain. Journal of Geophysical Research, no. doi: 10.1029/2010JD013936 IPCC, (2007a). Climate Change 2007: Impacts, Adaptation and Vulnerability. http://www.ipcc.ch/publications_and_data/publications_ipcc_fourth_assessment_report_w g2_report_impacts_adaptation_and_vulnerability.htm IPCC, (2007b). Climate Change 2007: Synthesis Report. http://www.ipcc.ch/pdf/assessmentreport/ar4/syr/ar4_syr.pdf Krige, D.G. (1951). A Statistical Approach to Some Basic Mine Valuation Problems on the Witwatersrand. Journal of the Chemical, Metallurgical, and Mining Society of South Africa, 52,pp, 119-39. Machenhauer, B., Windelband, M., Botzet, J., Christensen, M., Déqué, R.G., Jones, P.M., Ruti, Visconti, G. (1998). Validation and analysis of regional present-day climate and climate change simulations over Europe, Tech. Rep. 275, Max-Planck-Inst. für Meteorol., Hamburg, Germany. Zahn, M., H. von Storch. (2010). Decreased frequency of North Atlantic polar lows associated with future climate warming. Nature, 467, 309–312. 32 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV ANEXO En este Anexo se muestran las principales proyecciones de cambio climático para el País Vasco, desarrolladas en el marco del proyecto ADAPTACLIMA II. Se incluyen la climatología presente (o climatología de referencia en el periodo 1971-2000) y las proyecciones del clima en los periodos futuros 2011-2040, 2041-2070 y 2071-2100, en una rejilla de alta resolución (1km). También se incluyen las variaciones o “Deltas” para los periodos futuros mencionados en la rejilla correspondiente a los RCMs de ENSEMBLES (25x25km). En el siguiente índice se muestran las referencias de los mapas: 1. MAPAS DE 25X25 km: Variaciones de la temperatura y la precipitación a. Temperatura i. ii. iii. iv. Temperatura media anual proyectada en el periodo de referencia 1971-2000 Incremento de la temperatura media anual en el periodo 2011-2040 Incremento de la temperatura media anual en el periodo 2041-2070 Incremento de la temperatura media anual en el periodo 2071-2100 b. Precipitación i. ii. iii. iv. Precipitación anual proyectada en el periodo de referencia 1971-2000 Disminución de la precipitación anual en el periodo 2011-2040 Disminución de la precipitación anual en el periodo 2041-2070 Disminución de la precipitación anual en el periodo 2071-2100 2. MAPAS DE 1X1 km: Termopluviometría presente y futura a. Temperatura i. ii. iii. iv. Temperatura media anual en el periodo de referencia 1971-2007 Temperatura media anual en el periodo 2011-2040 Temperatura media anual en el periodo 2041-2070 Temperatura media anual en el periodo 2071-2100 b. Precipitación i. ii. iii. iv. Precipitación Precipitación Precipitación Precipitación anual en el periodo de referencia 1971-2007 anual en el periodo 2011-2040 anual en el periodo 2041-2070 anual en el periodo 2071-2100 33 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Figura 17: Temperatura media anual para el periodo de referencia (1971-2000). 34 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Figura 18: Incremento de la Temperatura media anual para el periodo 2011-2040 bajo el escenario A1B. 35 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Figura 19: Incremento de la Temperatura media anual para el periodo 2041-2070 bajo el escenario A1B. 36 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Figura 20: Incremento de la Temperatura media anual para el periodo 2071-2100 bajo el escenario A1B. 37 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Figura 21: Precipitación anual para el periodo de referencia (1971-2000) bajo el escenario A1B. 38 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Figura 22: Disminución de la Precipitación anual para el periodo 2011-2040 bajo el escenario A1B. 39 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Figura 23: Disminución de la Precipitación anual para el periodo 2041-2070 bajo el escenario A1B. 40 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Figura 24: Disminución de la Precipitación anual para el periodo 2071-2100 bajo el escenario A1B. 41 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Figura 25: Temperatura media anual para el periodo de referencia 1971-2007 (cuadrícula de 1 x 1 km). 42 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Figura 26: Temperatura media anual para el periodo 2011-2040 bajo el escenario A1B (cuadrícula de 1 x 1 km). 43 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Figura 27: Temperatura media anual para el periodo 2041-2070 bajo el escenario A1B (cuadrícula de 1 x 1 km). 44 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Figura 28: Temperatura media anual para el periodo 2071-2100 bajo el escenario A1B (cuadrícula de 1 x 1 km). 45 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Figura 29: Precipitación anual para el periodo de referencia 1971-2007 (cuadrícula de 1 x 1 km). 46 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Figura 30: Precipitación anual para el periodo 2011-2040 bajo el escenario A1B (cuadrícula de 1 x 1 km). 47 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Figura 31: Precipitación anual para el periodo 2041-2070 bajo el escenario A1B (cuadrícula de 1 x 1 km). 48 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV Figura 32: Precipitación anual para el periodo 2071-2100 bajo el escenario A1B (cuadrícula de 1 x 1 km). 49 Escenarios regionales de cambio climático en la CAPV 50