Proxeccións Climatolóxicas para o Monumento Natural da Serra de Pena Corneira

Proxeccións Climatolóxicas para o Monumento Natural da Serra de Pena Corneira Swen Brands MeteoGalicia – Xunta de Galicia, Dpto. de Predicción Numérica e Investigación, Santiago de Compostela 16 de marzo de 2018 1 Introducción O cambio climático estase producindo en todas as compoñentes do sistema climático, incluíndo a atmósfera, ou océano, a criosfera, a hidrosfera, os chans e a vexetación. Iso é o que o Quinto Informe do Panel Intergubernamental para o Cambio Climático (IPCC 2013) nos está a mostrar. Os rexistros paleoclimatolóxicos mostran que, ao nivel promedio global, o período climático actual é o mais cálido dos últimos 1400 anos. Cinco dos últimos oito anos (2010-2017) son os máis cálidos rexistrados desde 1850 (véxase Figura 1). A maior parte do quentamento da atmósfera foi captado polo océano e a expansión térmica fixo que o nivel do mar medio aumentara uns 0.19 metros no período 1901-2010. Iso foi acompañado pola diminución da capa do xeo e da neve. Na actualidade, a capa de xeo marítimo no Ártico estase reducindo un 7,4% por decenio. Figura 1) Desenvolvmento da media anual da temperatura media global (1880-2017). Móstranse as anomalias frente ao valor climatolóxico 1951-1980, os valores suavizados (linea roja) e unha estimación da incertidumbre nas observacións para 3 anos exemplo (barra azul). Fuente: Hansen et al. (2018) No trascurso do Século XXI, o proceso de quentamento global vai a continuar e moi probalemente amplificar (IPCC 2013). A sua magnitude depende da cantitade de gases de efecto invernadero (GEI) emitidas na atmósfera, a cal depende do crecemento demográfico e desenvolvemento socioeconómico da población mundial e do cambio tecnolóxico. Existen escenarios para a traxectoria futura das GEI, os asi xamados “Representative Concentration Pathways” (RCPs). É por iso (é polos errores dos modelos climáticos) que a prediccón climática é intrinsicamente incerta, o cal manifestase no término da “proxección” (en vez de “prediccón”) climática. 1 Ao nivel promedio global, as proxeccións mais importantes son (IPCC 2013): Un aumento da temperatura do aire de entre 0.3 e 4.8ºC no período 2081-2100 fronte a 1986-2005. O nivel do mar seguirá a subir, dunha orde de entre os 0,26 e 0,82 metros no mesmo período. O contraste entre rexións humedas e secas vai ir incrementando. Os eventos de precipitación extrema serán mais frecuentes e mais intensas. A extensión da capa de neve e xeo seguirá diminuíndo. No caso das proxeccións mais pesimistas, a capa do xeo marítmo no Árctico prácticamente desaparece ao final do século. A masa de hielo captada polos glaciares extrapolares diminuirá de entre uns 15 e 85% ao final do século. 2 Modelos Climáticos A partires destas evidencias de que o cambio climático se está a producir, temos que artellar unha ferramenta que nos poda dar unha aproximación de como vai a evolucionar a situación en relación ao clima no trascurso do Século XXI e con eses datos establecer as políticas de adaptación ao mesmo necesarias. Esta ferramenta son os modelos climáticos. Un modelo climático é un conxunto de ecuacións matemáticas que rexen as leis físicas que gobernan a dinámica da atmosfera e do clima e que representan ao sistema climático global formado pola atmosfera, os océanos, a criosfera (neve e xeo), os solos e a biosfera. Un modelo pretende ser unha aproximación simplificada do comportamento deste sistema climático que, pola súa complexidade, é case imposible de reproducir realmente. Polo tanto, non se poden tomar os seus resultados como unha verdade absoluta, senón mais ben como aproximación da realidade. Estes modelos dividen o sistema en mallas con celas dunha dimensión e para cada unha desas celas resólvense numéricamente as ecuacións matemáticas e de aí se obteñen os resultados que indicarán como pode evolucionar o sistema nos vindeiros anos. Son varios os modelos climáticos dispoñibles hoxe en día segundo a escala na que se traballe. A escala máis ampla, pero que posúe unha menor resolución, é a escala global; de aí que estemos a falar de Modelos Climáticos Globais cuxa resolución na atmósfera vai de entre os 1º e 3º (100-300 km) de latitude e lonxitude e estendese ata a estratosfera (algúns mesmo ata a mesosfera) na vertical. Este tipo de modelos xunto cos informes de escenarios de concentración de gases de efecto invernadoiro (os RCPs) e atendendo as distintas variables como son o crecemento demográfico, o desenvolvemento socioeconómico ou o cambio tecnolóxico fan que se nos presenten unha serie de escenarios posibles de evolución para o sistema climático. Dado que a resolución destes modelos globais é baixa para poder ver como afecta a unha rexión en concreto e non permite predicir diferenzas nin tendencias rexionais, temos que a técnica da rexionalización que consiste en aplicar os datos obtidos dos modelos climáticos globais a algún modelo acoplado adaptado a uns contornos orográficos, fisográficos, etc. que respondan a unha maior resolución da zona de estudo mediante técnicas dinámicas, adaptando modelos numéricos 2 rexionais de maior resolución (Jacob et al. 2014) ou despregando técnicas estatísticas con modelos empíricos que relacionan estas variables de grande escala coas variables locais (véxase Brands et al. 2011 para un exemplo en Galicia). Malia todas estas técnicas de cálculo, a incerteza segue presente na xeración dos distintos escenarios aínda existe, así que unha aproximación probabilística mediante a predición por conxuntos (ensemble forecast) é usada para mostrar os resultados dos distintos modelos climáticos. 3 Datos Aplicados Na parte das observacións, úsanse datos da rede de estacións meteorolóxicas de MeteoGalicia e do AEMET, e a malla de observacións “Spain011” do Grupo de Meteoroloxía de Santander (Herrera et al. 2016). Son varios os proxectos desenvolvidos para xerar escenarios climáticos a escala rexional cunha diversidade ampla de métodos e modelos climáticos usados, tanto globais coma rexionais. Dentro destes proxectos destacan o Coupled Model Intercomparison Project 5 (CMIP5) ao nivel dos modelos globais e o Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment (CORDEX, Giorgi et al 2006, http://wcrp-cordex.ipsl.jussieu.fr/) ao nivel dos modelos rexionais. Neste informe usanse os datos do grupo Europeo deste último proxecto (EURO-CORDEX, Jacob et al, 2014). Os datos proceden dun conxunto de simulacións feitos co varios modelos climáticos globais acoplados a varios modelos rexionais cunha resolución horizontal de 11 km. Téñense en conta os dous escenarios de concentratción RCP4.5 e RCP8.5 que asumen un aumento no forzamento radiativo ao final deste século de 4.5 e 8.5 W/m2 respecto as condicións pre-industriais. Úsanse os modelos globais seguintes: 1. MPI-ESM-LR desenvolvido polo Instituto Max Planck de Meteoroloxía (MPI, Alemaña). 2. CNRM-CM5 desenvolvido polo Centre Nacional de Recherches Météorologique (CNRM Francia). 3. EC-EARTH desenvolvido polo Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut (KNMI, Países Baixos). 4. HadGEM2-ES desenvolvido polo Met Office - Hadley Centre británico. 5. IPSL-CM5A-LR desenvolvido polo Insitut Pierre Simon Laplace (IPSL, Francia). xunto cos modelos rexionais: 1. ALADIN desenvolvido polo CNRM 2. HIRHAM5 do Danish Meteorological Institute (DMI, Dinamarca) 3. CCLM4 dun consorcio de varias institucións alemáns 4. RACMO22E do KNMI 5. RCA4 do Swedish Meteorological and Hydrological Institute (SWHI, Suecia) 6. WRF 3.3.1f desenvolvido polo National Center for Atmospheric Research (NCAR, EEUU) Despoís de evaluar a bondad das simulacións históricas fronte á climatoloxía observada (Brands et al. 2013), descartaronse 3 das 14 combinacións modelo global-rexional disponibles a traves dos portales do Earth System Grid Federation (ESGF) e fixéronse as proxeccións co 11 modelos. No 3 caso de ser necesario, corrixíronse os cesgos sistemáticos dos modelos fronte á climatoloxía observada derivada do dataset Spain011 do Grupo de Meteoroloxía de Santander (Herrera et al. 2016). A parte das variables estándar, móstranse as proxeccións para un número de índices exemplo que podese extender a petición do usuario/a (véxase Tabla 1). Nome do índice Abbreviatura Descripción Unidades Temperatura media T media Temperatura media anual /estacional ºC Temperatura máxima T máxima Temperatura máxima anual / estacional ºC Temperatura mínima T mínima Temperatura mínima anual / estacional ºC Precipitación Precipitación Precipitación accumulada por ano / estación do ano mm para o valor observado, cambios no futuro en % Noites tropicais Noites trop. Número de días cunha temperatura mínima por riba de 20 graos. Días por ano / estación do ano Días co xeada Xeadas Número de días cunha temperatura mínima por debaixo de 0 graos. Días por ano / estación do ano Días de verán Días de verán Número de días cunha temperatura máxima por riba de 25 graos. Días por ano / estación do ano Días de calor Días de calor Número de días cunha temperatura máxima por riba de 35 graos. Días por ano / estación do ano CDD Días consecutivos secos Duración promedia de los períodos secos Días por ano / estación do ano GD4 Growing degree-days Accumulación dos valores T media nos días cunha T media por riba de 4 graos Temperatura accumulada en ºC Tabla 1) Resumen das variables e índices usados neste informe 4 4 Resultados Neste apartado primeiro móstranse as tendencias das temperaturas e precipitacións no rexistro de observacións (1972-2017). Despois aplicase o método delta, é decir que réstase o valor climatolóxico modelado para o clima presente (1971-2000) do valor climatolóxico no futuro. Téñense en conta dous períodos futuros, uno a mediados (2041 – 2070) e outro ao final do Século XXI (2061-2090). As proxeccións fanse para dous escenarios de concentración: o RCP4.5 e o RCP8.5. 4.1 O Cambio Climático Observado Aplicando os datos observados de entre 1962 y 2017, e ao nivel promedio espacial, a temperatura media anual na nosa comunidade aumento uns 0,19ºC por decenio, un valor estadisticamente moi significativo según o test de Mann-Kendall (Kendall 1948, véxase Figura 2). Figura 2) Evolución temporal da temperatura media anual en Galicia (liña azul) e a tendencia asociada (liña verde). A tendencia (+0.19ºC por decenio) é significativa nun 99.9%. No caso da precipitación accumulada anual, rexistrouse un descenso moi lixero de 22 mm/decenio que non é significativo (véxase Figura 3). Da misma maneira, o índice estandarizado das precipitacións anual descendeu moi lixeramente, e de maneira non significativa, indicando un aumento paulatino nas condicións de sequía. No ámbito marítimo, a temperatura superficial do mar fronte da ría da Coruña aumentou uns 0.4ºC/decenio (o valor é significativo nun 93%) mentras fronte á Ría de Vigo non se atopa un incremento equivalente significativo, probablemente porque o afloramento nesta rexión enmascara o quentamento. O nivel do mar medio na costa galega aumentó uns 2,25 cm/decenio na Coruña e uns 2,68 cm/decenio en Vigo (Pérez-Muñuzuri et al. 2009). 5 Figura 3) Evolución temporal da precipitación acumulada anual en Galicia (liña azul) é a tendencia asociada (liña verde). A tendencia (-22 mm por decenio) non é significativa. 4.2 Proxeccións Futuras Neste apartado móstrase o cambio relativo nas temperaturas e precipitacións do período futuro 2061-90 respecto ao período de referencia 1971-2000, tendo en conta o escenario RCP8.5. Esa información complementase cos valores específcos para o concello de Carballeda de Avia, adicionalmente tendo en conta un período a mediados do século (2041-2070). Os valores debuxados son os promedios ponderados coa inversa da distancia aos catro celdas do modelo mas cercanos ao centro de concello respectivo. 4.2.1 Proxeccións ao Nivel da Comunidade Na Figura 4 mostrase o incremento na temperatura mínima e máxima do período 2061-90 fronte ao período 1961-90, asumindo o escenario RCP8.5. Para as temperaturas mínimas, o quentamento na costa movese ao redor de 1 grao no caso do modelo mais “frio” e 3 graos no caso do modelo máis quente, cun valor mais probable duns 1.5 a 2 graos. No interior, o incremento das temperaturas é mais elevado en xeral. No caso da mínima áchase entre 2 e 4 graos cun valor mais probale de ao redor de 3 graos. 6 Figura 4) Cambios na temperatura mínima climatolóxia no período 2061-90 respecto ao período 1971-2000 en ºC, asumindo o escenario RCP8.5. Mostrase o valor mínimio (izquerda), máximo (dereita) e a mediana (abaixo) das 11 salidas de modelo do proxecto EURO-CORDEX. O quentamenta da temperatura maxima (véxase Figure 5) na costa varía entre 1 grado no caso do modelo mais frío e case 4 graos no caso do modelo mais quente, có valor mais probable de entre 2.5 e 3 graos. No interior, os valores oscilan entre 3 e 5 graos e na Serra do Eixe mesmo chega a valores por riba de 5 graos no caso do modelo mais quente. No interior o valor mais probable móvese entre 3 e 4 graos. 7 Figura 5) Como Figura 4, pero para os cambios na temperatura máxima. En comparación coas proxeccións da temperatura, as proxeccións das precipitacións (véxase Figura 6) tiñan unha incertidumbre moito mais elevado; se ben a maioría dos modelos indican un descenso cara ao fin do Século XXI, alguns dan cambio ninguno o mesmo un lixeiro incremento. Os valores mais probables áchanse entre un descenso de -5 e -10% (respecto ao valor no período 1971-2000) na costa e entre -10 y -20% no interior. No caso do modelo mais “seco”, as precipitacións descenden un 30%. 8 Figura 6) Como Figura 4, pero para os cambios na precipitación acumulada anual (en %). 9