Departamento de Medio Ambiente, Planificación Territorial y Vivienda

KLIMATEK. Elaboración de escenarios de cambio climático de alta resolución para el País Vasco

Detalles

En la lucha contra el cambio climático, el primer paso es predecir cuáles serán las condiciones climáticas en el futuro. En este sentido, se vienen realizando periódicamente proyecciones de las tendencias del clima por medio de modelos de circulación global (GCM General Circulation Models) bajo distintos escenarios.

En el ámbito internacional, esta actividad es coordinada por el IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), cuyo último informe (Fifth Assessment Report, AR5) establece cuatro escenarios denominados trayectorias de concentración representativas (RCP Representative Concentration Pathways). Los RCP se caracterizan por el cálculo aproximado que hacen del forzamiento radiativo total en el año 2100 en relación con 1750, que puede ser de 2.6 W m–2, 4.5 W m–2, 6.0 W m–2 ó 8.5 W m–2 que se corresponden a los escenarios RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0 y RCP8.5, respectivamente (concentraciones de CO2 equivalente —incluidos CH4 y N2O— de 475, 630, 800 y 1313 ppm, aproximadamente).

La resolución espacial de los GCMs es de cientos de kilómetros y no permite considerar las heterogeneidades regionales. Pero existen procesos de «regionalización» (down-scaling) para aumentar su resolución. Una de estas técnicas es la regionalización dinámica basada en el uso de modelos regionales (RCM-Regional Climate Models). Cada uno de estos pasos del proceso (escenarios, GCMs, RCMs) conlleva sus propias incertidumbres.

En el ámbito europeo, las proyecciones regionales de cambio climático han sido producidas y actualizadas mediante diversos proyectos de investigación que han ido incorporando resultados de los GCMs de los sucesivos informes del IPCC:

Iniciativa

Resolución espacial

Informe del IPCC asociado

 PRUDENCE  50km x 50km  AR3 (2001)
 ENSEMBLES  25km x 25km AR4 (2007)
 CORDEX

 12km x 12km

(y 50km x 50km)

AR5 (2013, 2014)

Actualmente, bajo la iniciativa Euro-CORDEX, que es la rama europea de la iniciativa CORDEX (COrdinated Regional Downscaling EXperiment), se trabaja con RCMs que tienen una resolución de 0.11º (unos 12x12 km2) y de 0.44º (50x50 km2).

En el presente trabajo el objetivo ha sido generar escenarios climáticos con una resolución espacial mayor, como paso inicial obligado para mejorar el conocimiento sobre el cambio climático y avanzar en la identificación y evaluación de impactos, debilidades y posibles vías de adaptación en el ámbito de la Comunidad Autónoma del País Vasco (CAPV).

Por ello, se han elaborado para la CAPV:

  • Un atlas climático (datos diarios del periodo 1971-2015) de alta resolución espacial (1km x 1km) de variables básicas (precipitación, temperaturas media, temperatura máxima y temperatura mínima)
  • Proyecciones de cambio climático para el siglo XXI (2011-2040, 2041-2070, 2071-2100), de alta resolución espacial (1km x 1km) generados para los experimentos RCP4.5 y RCP8.5, a partir de simulaciones realizadas con RCMs en el marco del proyecto Euro-CORDEX.

1) Datos históricos de estaciones meteorológicas (variables básicas diarias)

Se recolectaron datos climáticos procedentes de AEMET (Agencia Estatal de Meteorología), EuskalMet (Agencia Vasca de Meteorología) y Ur Agentzia (Agencia Vasca del Agua).

Se realizaron diferentes análisis para detectar posibles errores (detección de valores anómalos, lagunas, homogeneidad) y, con el apoyo de expertos de EuskalMet, se seleccionaron las estaciones de manera que se distribuyesen de forma homogénea por la CAPV y que fueran representativas del clima en el periodo observado.

2) Climatología histórica de alta resolución de la CAPV (variables básicas diarias, 1km x 1km)

Además de datos climáticos de las estaciones meteorológicas seleccionadas, se incluyeron variables derivadas del modelo digital de elevaciones (orografía, continentalidad, curvatura, bloqueos y exposiciones) para desarrollar un modelo de regresión que reflejara la variabilidad espacial de la precipitación y las temperaturas. Después, en combinación con el modelo de regresión, se realizó una interpolación por medio del método de Kriging Ordinario, para conseguir cartografía de alta resolución (~ 1kmx1km) con datos diarios de precipitación, temperatura máxima, temperatura mínima y temperatura media para el periodo 1971-2015.

Aplicando la formulación habitualmente utilizada por Ur Agentzia (Cuaderno nº 56 de la FAO, Allen et al., 1998) sobre las temperaturas máximas y mínimas, también se calculó la evapotranspiración de referencia (ET0) diaria.

3) Datos de proyecciones de Euro-CORDEX (variables básicas diarias, 12km x 12km)

Por otra parte, se descargaron los datos del ámbito de la CAPV de la iniciativa Euro-CORDEX a resolución de 0.11º (~12kmx12km), de los modelos que había disponibles a julio de 2016. Concretamente, se descargaron, para los escenarios RCP4.5 y RCP8.5, datos diarios de precipitación, temperatura máxima, temperatura mínima y temperatura media del periodo 1971-2100.

4) Indicadores de Euro-CORDEX (12km x 12km)

A partir de las variables básicas (precipitación y temperaturas) de los distintos modelos de la iniciativa Euro-CORDEX, se calcularon numerosos indicadores para toda la CAPV a una resolución espacial de 12kmx12km, para los periodos histórico (1971-2000) y futuros (2011-2040, 2041-2070 y 2071-2100), bajo los escenarios de concentraciones RCP4.5 y RCP8.5.

En general, los indicadores se utilizan con el fin de analizar y evaluar cambios futuros en el clima. Los datos diarios simulados quedan sintetizados en indicadores que representan, no ya el dato diario, sino la totalidad de un periodo de 30 años.

Muchos de los indicadores calculados proceden de los propuestos por el ETCCDI-Expert Team on Climate Change Detection and Indices, mientras que otros fueron propuestos por diferentes grupos de investigación de la CAPV.

5) Indicadores de alta resolución de la CAPV (1km x 1km)

Una vez obtenidos los indicadores a una resolución espacial de 12km x 12km, se obtuvieron también a una resolución de 1km x 1km, mediante el método delta. Éste es un método sencillo en el cual, se calcula la diferencia («delta» o señal de cambio) entre el indicador del periodo futuro simulado y del periodo histórico simulado (12km x 12km) y, después, se aplica sobre un periodo histórico observado (1km x 1km), asumiendo que los sesgos de los modelos desaparecen al considerar estos «deltas». Así, se consigue el mencionado indicador para el mismo periodo futuro pero a mayor resolución espacial (1km x 1km) y adaptado a una serie histórica observada.

Este proceso se realiza para cada uno de los modelos Euro-CORDEX, de forma que finalmente se proporciona un resultado promediado (junto con estadísticos sobre su dispersión).

Esquema con los diferentes pasos que intervienen en el «método delta» aplicado para obtener proyecciones climáticas de la CAPV de alta resolución espacial (1km x 1km).

En un primer análisis de los datos proyectados, se puede decir que:

  • La media y variabilidad de los RCMs utilizados en el presente trabajo reproducen adecuadamente la evolución de las observaciones en el periodo histórico 1971-2000.
  • La incertidumbre respecto a la magnitud del cambio proyectado para el escenario RCP8.5 es mucho mayor que la asociada al escenario RCP4.5.
  • En el caso de las temperaturas, la tendencia es claramente positiva (incremento de temperaturas) desde el momento actual. Este incremento de temperaturas oscilaría, dependiendo del escenario y modelo, entre los 1.5ºC y los 5ºC, siendo más pronunciado a finales de siglo y para el escenario RCP8.5. El patrón de cambio sería muy homogéneo en toda la CAPV, con un incremento levemente menor en la costa que en el interior. El aumento de las temperaturas llevaría asociado, un aumento de la evapotranspiración (ET0), con un patrón de cambio con un claro gradiente descendiente suroeste-noreste. Es decir, que la evapotranspiración aumentaría más en la zona de Rioja Alavesa o Valles Alaveses que en Donostialdea.
  • Los índices asociados con días de temperaturas bajas tenderían a disminuir en el futuro (por ejemplo, el número de días con máximas por debajo de 0ºC, con mínimas por debajo de 0ºC, o el número de días a lo largo de los cuales se cruzan los 0ºC), mientras que los indicadores relacionados con altas temperaturas tenderían a incrementar (número de días que superan los 25ºC, número de días de olas de calor, número de noches tropicales con mínimas superiores a 20ºC). Incrementaría levemente el rango diario de temperaturas (es decir, la diferencia entre las temperaturas máximas y mínimas de cada día) asociado más a un mayor aumento en la temperatura máxima que en la mínima y también aumentaría la duración de la estación de crecimiento de las plantas, asociado a un mayor número de días con temperaturas medias moderadas.
  • En el caso de la precipitación, únicamente se observa una tendencia negativa (descenso de precipitación), más o menos, clara al final del siglo XXI. En cuanto a la magnitud del cambio, se esperaría, en promedio, un descenso leve en torno a un 15% de la precipitación anual para finales de siglo para el escenario RCP8.5. El cambio promedio sería inferior al 5%, salvo en el último periodo que oscilaría entre el 10% y el 15%, dependiendo del escenario. El patrón espacial en la CAPV sería, más o menos, común en todos los periodos y escenarios con la región noreste sufriendo cambios menores que el resto; es decir, el descenso de la precipitación anual sería más leve en la zona de Bajo Bidasoa, Donostialdea, Tolosaldea, Urola Kosta.
  • En el futuro cabría esperar menos episodios de precipitación, pero con precipitaciones más intensas, seguidos de largos periodos de sequía. Es decir, tendería a reducirse el número de días con precipitaciones de 1 mm o más, así como los días con más de 10 mm, y con más de 20 mm; mientras que, por el contrario, incrementaría la cantidad media de agua que cae cada día de lluvia, así como la precipitación máxima acumulada en un día de lluvia, o el número de días secos consecutivos. Descendería el número de días con precipitaciones suaves y temperaturas máximas negativas.

Aparte de una primera interpretación breve de algunos de los indicadores climáticos obtenidos, el valor del presente trabajo radica en que los datos (climatología histórica y proyecciones futuras) han sido generados a partir de una diversidad de modelos de la iniciativa Euro-CORDEX, son de alta resolución espacial (aproximadamente de 1km2) y se han puesto a disposición pública, tanto para el interesado de a pie como para la comunidad científica. De manera, que pueden ser utilizados bien para consulta o visualización por mera curiosidad, o bien, para aplicaciones prácticas y estudios más avanzados que requieran trabajar con datos climáticos históricos y proyecciones.

Este trabajo constituye un punto de partida para conocer el cambio climático en la CAPV y poder adaptarnos a él. Ha sido realizado teniendo en cuenta la mejor información disponible actualmente, pero será necesario ir actualizando las proyecciones climáticas con el fin de ir incorporando los avances en este campo (informes de evaluación y escenarios del IPCC, GCMs, RCMs, técnicas estadísticas de down-scaling, etc.).

En el presente estudio se ha aplicado el método delta, que no permite la obtención de series diarias porque las variables o indicadores obtenidos representan, no ya el dato diario, sino la totalidad de un periodo (p.e., 30 años). A pesar de la disponibilidad de series diarias de los modelos regionales, éstos presentan sesgos sistemáticos que limitan su utilización en estudios de impacto y sería necesario un post-proceso que corrigiera dichos sesgos y regionalizara las proyecciones a la escala de las observaciones de referencia (1km).

Temperatura media: histórica y proyecciones RCP4,5