CALCULO DE TENDENCIAS Y PROYECCIONES CLIMÁTICAS USANDO

MODELOS REGIONALES

Luis F. Pineda-Martínez*, Tereza Cavazos+, Baudelio Rodríguez-González, Francisco Aguilar Ortega, Oscar A. Dzul, Felipe de Jesús Escalona-Alcázar, Jorge Bluhm-Gutiérrez, Santiago

Valle-Rodríguez, Josefina Huerta-García

Universidad Autónoma de Zacatecas+CICESE

*lpineda@uaz.edu.mx, Miembro de REDESCLim

IPCC Assessment Reports since 1990: WGI Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (AR5 IPCC) ribution

1990

1995

2001

2007

2013

El Quinto Informe de Evaluación del IPCC (Stocker et al., 2013) muestra tendencias positivasde la temperatura global del aire y sus extremos relacionados, y cada década es más cálidaque la anterior; Además, las últimas tres décadas son el período más cálido desdemediados del siglo XIX (Hartmann et al., 2013).

AR5: Contribución de los Grupos de trabajo I, II y III al Quinto Informe deevaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el CambioClimático

Promedio Global promediado oceano y continentes de la anomalia de temperatura 1850-2012

All Figures © IPCC 2013

Cambio observado en la temperatura superficial 1850-2012

All Figures © IPCC 2013

CAMBIO OBSERVADO DE LA PRECIPITACIÓN ANUAL CONTINENTAL

All Figures © IPCC 2013

Multiples indicadores del cambio climaticoAll Figures © IPCC 2013

Indicadores de cambio climático en el ciclo del carbono

All Figures © IPCC 2013

Cambio en la temperatura promedio en superficie

All Figures © IPCC 2013

Maps of CMIP5 multi-model mean resultsAll Figures © IPCC 2013

All Figures © IPCC 2013

Elevación del nivel del marAll Figures © IPCC 2013

Incremento de temperatura y acumulado de emisiones de co2All Figures © IPCC 2013

Fuente: Cambio Climático Global

Media global del cambio de temperatura superficial en 1880-2016, respecto a lamedia de 1951-1980. Las barras azules de incertidumbre muestran un intervalo deconfianza de 95 %.

Entre los sectores que se verán más afectados

están:

a) Ecosistemas terrestres (tundra, bosquesboreales, de montaña y de tipo mediterráneo).

b) Regiones costeras bajas (con dañosocasionados por el aumento en el nivel delmar y en la intensidad de eventoshidrometeorológicos extremos).

c) Recursos hídricos en el trópico seco y enlatitudes medias (en éstas últimas habrá unareducción de entre 10 y 30%), debido adisminución en la lluvia y a mayores tasas deevapotranspiración.

d) Agricultura en regiones de latitudesbajas, debido a la disminución en ladisponibilidad de agua.

e) Salud humana en grupos poblacionalescon baja capacidad de adaptación.

Los modelos climáticos como herramienta para los

análisis científicos y de políticas públicas

• La comprensión del sistema climático es un problemade gran interés científico.

• Los adelantos en la comprensión de las interaccionesentre los componentes del sistema climático estánrevolucionando las ciencias de la Tierra.

• En años recientes existe una sensación de urgenciaen la investigación sobre la modelización del sistemaclimático.

Visión esquemática de los componentes del sistema climático mundial que revisten importancia para los cambios climáticos a escala temporal de siglo (negrita), sus procesos e interacciones (flecha fina) y algunos elementos que pueden cambiar (flecha negrita).

Modelos de circulación Global (MCG, en inglés: GCM) es unmodelo de tipo matemático sobre lo que es la circulación de unaatmósfera u océano planetario.

Técnicas de Downscaling

• Estadística: basado en la relación estadística entre grandes y escala local-, derivado del actual clima

• valor a escala fina = F(variables gran-escala)

• Dinámica: Los modelos numéricos de alta resolución sobre la región de interés

• modelo de área limitada (modelo climático regional)

• alta resolución AGCM• Método estadístico / dinámicos

Datos Atmosféricos Globales (T, Q, Viento, presión)

Datos locales a nivel superficial (T, lluvia, viento, humedad)

100-300km

50km-1km

¿QUE ES UN MODELO REGIONAL?

• RCM = modelo climático para

fines regionales

• Modelo climático Integral-- física

de alta resolución que cubre una

área limitada del mundo

• Incluye la atmósfera y la

superficie terrestre componentes

del sistema climático

• Contiene representaciones de

los procesos importantes dentro

del sistema climático

Por ejemplo: Nubes, radicación,

precipitación

Setting ExperimentosResolución Horizontal 50kmPeriodo = 1979 to 2010* Proyecciones RCP’s 2011-2050Salidas cada 6hrs (Cavazos et al, 2018)

CNM

Climatología de la temperatura media anual(ºC) del período 1980-2010:(a) observaciones de CRU. Sesgos detemperatura (° C) con respecto a la CRU para(b) reanálisis ERA-Interim y las simulacionesdel modelo regional con (c) PRECIS, (d) RCA4,(e) RegCM4.0-G, y (f) RegCM4.5 -T. (Cavazoset al, 2018)

Tendencias de precipitación anual(mm / década) durante 1980-2010

En mapas, el sombreado indicapuntos con tendenciasestadísticamente significativas en unnivel de confianza del 95% o mayor(Cavazos et al, 2018).

(Pineda-Martínez and Carbajal, 2017)

Precipitación mensual promedio CLICOM (http://clicom-mex.cicese.mx/mall)

Vector de viento NARR

Topografía

(Sección 21.5° N )

• Precipitaciones totales anuales para toda el área de interés.

• REGCM4 subestima la lluvia, pero captura la variabilidad interanual.

En general, REGCM subestima la precipitación, al menos para el área de estudio (Dominio C-NM).

Nuevamente, también se captura la estacionalidad de la precipitación.

Precipitación Diaria

CLICOM

REGCM4

Datos de toda el área de interés (CNM).

R95p Percentil 95 “Very Wet Days”R99p Percentile 99 “Extremely Wet Days”

Precipitación máxima diaria

Distribución de precipitación promedio mensual para elperiodo RF (1980-2010), integrada en toda el área deestudio.

Comparación de los tres experimentos y bases de datos “observados”

Comparación entre datos REGCM, CRU y CLICOM*

*CLICOM (http://clicom-mex.cicese.mx/mall)

Precipitación anual acumulada promedio (mm). Se muestra elpromedio sobre todo el periodo de referencia de 1980-2010para: (a) CLICOM, (b) CRU, (c) NARR, (d) NNPR2 (e) EHO5 y (f)GFDL

Temperatura promedio (°C) 1980-2010 para: (a) CLICOM, (b) CRU, (c) NARR, (d) NNPR2 (e) EHO5 y (f) GFDL

Temperatura media anual.

(1980-2010). Los paneles superiores muestran los valores delíndice RP95 (Días muy lluviosos) para: a) NNPR2, b) EOH5 y c)GFDL. Los valores de RP99 (Días extremadamente lluviosos) enlos paneles inferiores d) NNPR2, e) EOH5 y f) GFDL.

Proyecciones Precipitación 2011-2050RF RCP4.5 RCP8.5

Precipitación acumulada anual promedio (mm)

Series de tiempo de los dos escenarios en unperiodo de 2011 a 2050, para a) Temperatura mediaanual y b) Promedio de precipitación acumuladaanual.

Índices de precipitación dos escenarios

RP95 RP99

RCP4.5

RCP8.5

0

5

10

15

20

25

0

50

100

150

200

250

300

350

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

Tem

per

atu

ra (

°C)

Pre

cip

itac

ión

(mm

)

Pr T

0

5

10

15

20

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0

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ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

Tem

per

atu

ra (

°C)

Pre

cip

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(m

m)

Pr T

RCP4.5 RCP8.5

Ciclo anual de precipitación y temperatura para el periodo 2010-2050

Conclusiones • Las tendencias de Precipitación y Temperatura muestran un patrón Norte-

Sur en México, con tendencias positivas de temperatura en el Norte y unenfriamiento en el Sur. La precipitación muestra una tendencia de mayorhumedad en el Sur-Sureste y más seco al norte y Noroeste en la región delMonzón

• Los modelos Regionales capturan la variabilidad anual e incluso la distribución espacial.

Consistencia en las tendencias y la variabilidad de todas las salidas.

• En la precipitación, se observó que altamente dependiente de los datos forzantes, y no así para la temperatura.

Efectos sobre:

Las condiciones iniciales

Un efecto topográfico no bien representado en REGCM

Las parametrizaciones físicas

Cont…

• El análisis de los índices climáticos proporcionan indicadoresútiles y sencillos que pueden ser utilizados para rastrear lasvariaciones climáticas relativamente lentas y cambiantes enun periodo histórico, haciendo énfasis en la representación delos cambios en los extremos de esta región.

• Las proyecciones climáticas de los escenarios RCP4.5 y RCP8.5muestran una disminución de las precipitaciones en el Nortede México en los horizontes 2050, además de undesplazamiento en la estación lluviosa.

• También se observó un aumento claro de la temperatura paraambos escenarios