MODELOS CLIMÁTICOS REGIONALES CIMA - CONICET ...

Proyecto BIRF TF 51287 -ARMODELOS CLIMÁTICOS REGIONALESCIMA - CONICET-INFORME FINAL –Octubre 2005

Informe FinalESTIMACIÓN DE ESCENARIOS REGIONALES DE CAMBIO CLIMÁTICOMEDIANTE EL USO DE MODELOS CLIMÁTICOS REGIONALES.2da Comunicación Nacional de Cambio Climático,Proyecto GEF. BIRF PF 51286 AR.CIMA/CONICET B-9 Modelos Climáticos Regionales.1. Introducción .............................................................................................................. 22. Metodología y tareas realizadas .............................................................................. 3Las tareas realizadas se detallan a continuación:................................................................ 33. Resultados Obtenidos. .............................................................................................. 4a. Campos climáticos corregidos. ............................................................................... 4b. Cambios en la climatología regional bajo los escenarios de emisión A2 y B2. ..... 54. Conclusiones ............................................................................................................ 175. Acceso a los datos obtenidos................................................................................... 18REFERENCIAS.............................................................................................................. 191

1. IntroducciónDe acuerdo a los Objetivos, Metodología y Plan de Trabajos aprobados para la determinaciónde los escenarios regionales de Cambio Climático para la República Argentina, sepresenta aquí el informe final de la Actividad B-9 que comprende las actividades totalesllevadas a cabo para la obtención de los escenarios climáticos regionales, con base en losescenarios de emisiones SRES IPCC A2 y B2. Los escenarios actuales de emisiones sonlos provistos por el Informe especial del IPCC sobre escenarios de emisión (IPCC SRES:IPCC Special Report on Emissions Scenarios). Los escenarios SRES A2 y SRES B2 sondefinidos como sigue:A2: Supone un mundo heterogéneo, la preservación de las identidades locales, una altatasa de crecimiento poblacional, un desarrollo económico regional, menor que enotras líneas narrativas.B2: Supone un mundo con énfasis en las soluciones locales, un aumento continuo dela población (menor que en A2) y niveles intermedios de desarrollo económico.La elección de estos escenarios de emisiones se hizo por cuánto los mismos no sonextremos sino intermedios entre los escenarios propuestos. La figura siguiente muestrala evolución de los distintos escenarios IPCC SRES.Los escenarios A2 y B2 tienen una emisión creciente de CO2 intermedia entre los escenariosde emisiones A1F1 (el más extremo) y el B1 (la menor evolución).2

2. Metodología y tareas realizadasLas tareas realizadas se detallan a continuación:1.1 Se procedió a cuantificar la calidad del modelo AGCM elegido (HadAM3P),en su representación del clima actual en la región de estudio1.2 Se realizó la evaluación del clima actual representado por el modelo climáticoregional (MCR) de uso en el CIMA, forzado por condiciones de borde perfectas(obtenidas de los reanálisis NCEP/NCAR). Haciéndose énfasis en la representaciónde las temperaturas extremas y precipitación, aunque estas variablesno fueron excluyentes.1.3 Se simularon las condiciones climáticas actuales mediante el uso del MCR,forzado por la información provista por el modelo AGCM (Modelo de CirculaciónGeneral Atmosférico) propuesto para el presente trabajo. El período deesta simulación es de 10 años (1981-1990), representativo del clima actual correspondienteal período (1961-1990). Se hizo énfasis en la representación detemperaturas extremas y precipitación, aunque estas variables no han sido excluyentes.La elección del período de 10 años como representativo del climaactual da una idea razonable de los cambios en el clima medio, de acuerdo aJones et al. (1997), quienes probaron que la longitud mínima necesaria paraobtener una estimación de una señal de cambio climático es 10 años, ya queeste período permite capturar alrededor de la mitad de la varianza de la respuestaverdadera del cambio climático regional.1.4 En función de los resultados obtenidos en 1.2 y 1.3, se determinó el grado deconfiabilidad de las simulaciones.1.5 Se corrigieron los desvíos en el clima actual representado por el modelo, conrespecto al clima observado.1.6 Utilizando las condiciones del escenario SRES A2 del IPCC, se simularon lascondiciones climáticas regionales correspondientes al clima futuro. El período3

de la simulación fue de 10 años (2081-2090), representativo del clima futurocorrespondiente al período (2071-2100).1.7 Se determinaron los cambios con respecto al clima presente, tomando comobase la década 1981-1990 que fue elegida como representativa del clima actualcorrespondiente al período (1961-1990).1.8 Se evaluaron los escenarios regionales de cambio climático en términos detemperaturas extremas, precipitación y patrones de circulación atmosférica.1.9 Idem para los puntos 1.7, 1.8 y 1.9 pero utilizando las condiciones del escenarioSRES B2 del IPCC.1.10 Se habilitó un sitio en Internet (http://2dacncc.cima.fcen.uba.ar), con labase de datos de los resultados obtenidos, siendo la misma accesible para suuso en trabajos de vulnerabilidad y mitigación, dentro del marco de la SegundaComunicación. El acceso a la base de datos es restringido y se accede pornombres de usuario y claves a distribuir por la Unidad de Implementación delProyecto (UIP).1.11 Se hicieron tres presentaciones organizadas por la UIP, la primera de ellassobre el uso de los modelos climáticos regionales para la determinación decambios climáticos y las actividades propuestas para la obtención de los escenarios,la segunda y tercera presentación sobre los resultados obtenidos para laregión de estudio bajo los escenarios de emisiones A2 y B2. La primera de estasdos presentaciones se realizó para los grupos de actividades de vulnerabilidady la segunda para las actividades de mitigación. Las presentaciones fueronrealizadas por el Director de la subcomponente B9, Dr. Mario N. Nuñez.3. Resultados Obtenidos.a. Campos climáticos corregidos.En el Primer Informe se señalaron las diferencias sistemáticas del modelo (desvíos).Con el fin de eliminar estas diferencias sistemáticas en primer lugar se corrigieronlos campos climáticos generados por el modelo regional MM5/CIMA, for-4

zando sus resultados a converger a los campos medios observados mediante latécnica de la conservación de los valores medios, manteniendo los desvíos de lospatrones climáticos generados por el modelo. Esta corrección permitió una representacióndel clima actual muy próxima a la representación obtenida a partir delos valores observados. Se eliminaron los desvíos en los resultados del modelocon respecto a las variables climáticas observadas usadas como control. Los camposclimáticos corregidos, además de las temperaturas medias, fueron las temperaturasmáximas y mínimas y precipitación.b. Cambios en la climatología regional bajo los escenarios de emisión A2y B2.Se obtuvieron los mapas climáticos para variables de superficie y altura, deacuerdo a las proyecciones generadas por el modelo climático regionalMM5/CIMA y se calcularon las diferencias con respecto al clima actual. Estas diferenciasson de la década 2081-2090, con relación a la década 1981-1990. Sólose presenta aquí, a modo de ejemplo, algunas de las variables climáticas generadaspor el modelo, dado que toda la información disponible debe ser accesible através del sitio generado en Internet y que ya fuera descrito en el informe anterior.El análisis de los campos térmicos y de precipitación para el clima futuro muestrauna distribución espacial y temporal similar a la del clima presente, variando losvalores absolutos de las variables climáticas. Pero la magnitud de los cambios esperadosdel clima se visualiza claramente con el análisis de los campos de diferenciasdel clima futuro, con respecto al clima actual.La Figura 1 muestra los campos medios, correspondientes a las diferencias antesseñaladas, para el verano (DEF), invierno (JJA) de la temperatura media y los correspondientesvalores anuales. El calentamiento anual es similar para ambos escenarios,aunque el A2 es más intenso. Se observa en las condiciones correspondientesal escenario más pesimista (A2) que, para la región, hay un marcado gra-5

diente de cambio Norte - Sur con un aumento de la temperatura media anual dehasta +2.5° C Sur al sur de la latitud de 35° (al Sur de Mendoza, La Pampa, Provinciade Buenos Aires), con excepción de la región próxima a la Cordillera deLos Andes. Al Noroeste del país (San Juan, La Rioja y Catamarca) los aumentosproyectados alcanzarían hasta +4.0° C. Estos mismos valores se proyectan paraMisiones, Corrientes y Norte de Entre Ríos. En el caso del escenario B2, aunquela distribución de calentamiento es similar al escenario A2, los valores máximosanuales sólo alcanzan a los +3,0° C al Norte de Argentina y a +4,0° C en Paraguayy Sur de Brasil. Al Noroeste del país (San Juan, La Rioja y Catamarca) losaumentos proyectados alcanzarían hasta +4.0° C. Estos mismos valores se proyectanpara Misiones, Corrientes y Norte de Entre Ríos. En el escenario B2 el calentamientoes moderado en relación al escenario A2, con los mínimos proyectadospara la Patagonia menores a +2,0° C. Los aumentos tienen variación estacional,correspondiendo los máximos aumentos proyectados al invierno, alcanzando valorescomprendidos entre +5.0° C y +5.5° C en las regiones Noroeste y Norestedel país para el escenario A2. En el escenario B2 los aumentos se dan en el Nortede la región de estudio, alcanzando a +4,5° C.La Figura 2 (página 8) muestra los campos de diferencias medias para las estacionesde transición, otoño (MAM) y primavera (SON) de la temperatura media.Nuevamente las proyecciones presentan configuraciones similares para ambos escenarios,siendo el calentamiento más intenso en el caso del escenario A2. Paraambos escenarios los máximos se dan en primavera, siendo el calentamiento paraesta estación el mayor a lo largo del año. Los valores máximos en el escenario A2alcanzan a +6,0° C hacia el Norte de la región de estudio.6

Figura 1. Cambios en la temperatura media de superficie para verano (arriba), invierno(centro) y anual (abajo) para los escenarios A2 (izquierda) y B2 (derecha).7

Figura 2. Idem Figura 1 para otoño (arriba) y primavera (abajo).8

Figura 3. Cambios en la precipitación media para verano (arriba), invierno (centro) yanual (abajo) para los escenarios A2 (izquierda) y B2 (derecha). Nota: Para verano e inviernolos valores están dados en mm/día, siendo el total para cada estación la suma delos valores diarios para los 90 días de la estación.9

La Figura 3 (página 9) muestra los campos correspondientes a las diferencias estacionalesy anuales para la precipitación bajo los escenarios de emisiones SRES A2 y el B2 delIPCC. Anualmente, en general para el escenario A2, se proyecta un aumento de las lluvias(valores anuales) de hasta +200 mm para el Norte y Centro de Argentina hasta laProvincia de La Pampa, con excepción de la región próxima a la Cordillera de Los Andes,donde se proyectan pérdidas en las lluvias en comparación con los valores climáticosactuales de hasta -400 mm. Para el centro sur de San Juan y toda Mendoza (zona llana) ypara la región Sur de la Patagonia y Tierra del Fuego, los cambios proyectados alcanzanhasta + 200 mm. En el caso del escenario B2, los valores son similares al del escenarioA2, excepto que el aumento de las lluvias para la República Argentina abarca un áreamayor que para el escenario A2. La variación estacional de los cambios proyectados parala precipitación (escenario A2) muestra los máximos aumentos para el verano en las Provinciasde Mendoza y San Juan, alcanzando hasta +135 mm para la estación estival. Parala Provincia de Buenos Aires los máximos cambios proyectados se darían en otoño (Figura4 en la página 11), alcanzando también a +135 mm. Las pérdidas mayores se proyectanpara la primavera (Figura 4) en la región próxima a la Cordillera de Los Andes y con centroaproximado en la latitud de 40° Sur, alcanzando valores de hasta -180 mm en esa estación.En invierno (Figura 3), pérdidas en la precipitación de hasta -90 mm afectarían lasprovincias de Misiones, Corrientes y Entre Ríos. En primavera máximos valores negativosde hasta -90 mm para la estación se darían en Misiones, Corrientes, Norte de EntreRíos y Norte y Centro de la Provincia de Buenos Aires. También para la primavera (Figura4) se proyectan cambios en la precipitación de hasta -45 mm en la Patagonia. En elescenario B2 los cambios son similares con ligeras variaciones en la extensión de lasáreas proyectadas con aumento o pérdida de la precipitación.10

Figura 4. Idem Figura 3 para otoño y primavera. Nota: los valores están dados en mm/día,siendo el total para cada estación la suma de los valores diarios para los 90 días de la estación.Con el objeto de estimar los extremos medios en los cambios de la temperatura de superficie,la figura 5 (página 13) muestra los cambios medios para el verano (DEF), invierno(JJA) de la temperatura máxima y los correspondientes valores anuales. Para el escenarioA2 hay un aumento de la temperatura máxima (valores anuales) que alcanza hasta +5.0°C en el Noroeste del país y hasta +4.5° C en la región comprendida por las provincias deMisiones, Entre Ríos, Corrientes, Formosa, Chaco, Santiago del Estero, Norte de SantaFé y Norte de Córdoba. Los cambios proyectados para la Provincia de Buenos Aires estaríanentre +2.0° C y +2.5° C y alcanzarían hasta +2.5° C en la Patagonia. Los valores sonmayores en la región próxima a la Cordillera de Los Andes. En cambio, para el escenarioB2, los cambios proyectados son menores al del escenario A2, aunque la configuraciónde los campos de cambio térmico es similar. En la evolución del ciclo anual, los máximos11

valores se proyectan para la primavera (Figura 6, página 14), alcanzando hasta +6.0° enel Noreste del país en el caso del escenario A2.La figura 7 (página 15) muestra los cambios medios para el verano (DEF), invierno (JJA)de la temperatura mínima y los correspondientes valores anuales. En general los aumentosproyectados están comprendidos entre +4.0° C y +5.0° C para la región Noroeste y enel resto de país se proyectan aumentos comprendidos entre +2.5° C y +3.5° C (escenarioA2). Nuevamente aquí, para el escenario B2, los cambios proyectados son menores al delescenario A2, aunque la configuración de los campos de cambio térmico es similar. Aquítambién, al igual que para las temperaturas máximas, los máximos valores se proyectanpara primavera (Figura 8, página 16) alcanzando hasta +5° C para el Noreste del país (escenarioA2).12

Figura 5. Cambios en la temperatura máxima de superficie para verano (arriba), invierno(centro) y anual (abajo) para los escenarios A2 (izquierda) y B2 (derecha).13

Figura 6. Idem Figura 5 para otoño y primavera.14

Figura 7. Cambios en la temperatura mínima de superficie para verano (arriba), invierno(centro) y anual (abajo) para los escenarios A2 (izquierda) y B2 (derecha).15

Figura 8. Idem Figura 7 para otoño y primavera.16

4. ConclusionesLos cambios climáticos destacados en el caso del escenario de emisiones A2 (que representalas condiciones más pesimistas) proyectados por el modelo regional MM5/CIMAestimadas para la década 2081-2090, son:• Los mínimos aumentos en la Temperatura Media se proyectan para el verano y elotoño sobre la región de estudio (entre +2.5° C y + 3.5° C).• Los máximos aumentos en la Temperatura Media se proyectan para el invierno yla primavera sobre la región de estudio (entre +2.5° C y + 5.0° C).• Los principales aumentos en la precipitación se proyectan para el verano y el otoño.En el Oeste de la región de estudio y en la Pampa Húmeda las proyeccionesalcanzan hasta +180 mm para las estaciones señaladas. Los meses de cambiosmáximos son Febrero, Marzo, Abril, Noviembre y Diciembre (no se muestranaquí los mapas, dado que los datos se encuentran en el sitio de Internet).• Se destacan marcados cambios en la presión de superficie a lo largo de todo elaño en las latitudes altas, producto de un desplazamiento de los anticiclones delPacífico y Atlántico hacia el Polo Sur. Se proyecta una disminución del flujo delos oestes en niveles bajos (no se muestran los aquí los mapas, dado que los datosse encuentran en el sitio de Internet).• La mayoría de los cambios climáticos proyectados mantienen las tendencias observadasen el clima presente: Aumento general de la precipitación y de la temperaturamínima (Ciappesoni, Fernández y Nuñez, 2005).17

Los cambios climáticos destacados en el caso del escenario de emisiones B2 (que representalas condiciones más optimistas) proyectados por el modelo regional MM5/CIMA yestimados para la década 2081-2090, son:• Los mínimos aumentos en la Temperatura Media se proyectan para el verano y elotoño sobre la región de estudio (entre +2.0° C y + 2.5° C).• Los máximos aumentos en la Temperatura Media se proyectan para el invierno yla primavera sobre la región de estudio (entre +1.0° C y + 4.5° C).• Los principales aumentos en la precipitación se proyectan para el verano y el otoño.En el Oeste de la región de estudio y en la Pampa Húmeda las proyeccionesalcanzan hasta +45 mm para las estaciones señaladas. Los meses de cambiosmáximos son Febrero, Marzo, Abril, Noviembre y Diciembre (no se muestranaquí los mapas, dado que los datos se encuentran en el sitio de Internet).• Al igual que en el escenario de emisiones A2, se destacan marcados cambios en lapresión de superficie a lo largo de todo el año en las latitudes altas, producto deun desplazamiento de los anticiclones del Pacífico y Atlántico hacia el Polo Sur.Se proyecta una disminución del flujo de los oestes en niveles bajos (no se muestranlos aquí los mapas, dado que los datos se encuentran en el sitio de Internet).5. Acceso a los datos obtenidos.Los datos climáticos para el período 1981-1990, de acuerdo al modelo regional(clima base o corrida de control), como los cambios proyectados para la década2081-2090 en sus valores medios diarios, mensuales y estacionales se facilitan através de un sitio de Internet diseñado especialmente para permitir el acceso a losmismos (escenario de emisiones A2 y B2). Las variables disponibles son para superficie:temperatura media, temperatura máxima, temperatura mínima, precipitacióny presión de superficie. Como variables representativas de la circulación de18

la atmósfera, se puede acceder a las alturas del nivel isobárico de 500 hPa, lascomponentes del viento en niveles altos de la atmósfera (250 hPa) y en niveles bajos(850 hPa).La tabla 1 muestra la forma que se presenta la información en Internet. Además sepuede acceder en la misma página a programas para el graficado de mapas, a partirde los datos ofrecidos. Por último, la página presenta también definiciones yayuda para la obtención de la información. El acceso a la página es restringido.Nombres de Usuarios y Claves de Acceso son provistos por la UIP.REFERENCIASCiappesoni, H. H., A. E. Fernández y M. N. Nuñez, 2005: Impactos de la urbanización yde los cambios en el uso de la tierra en Argentina. CD Anales IX Congreso Argentino deMeteorología (CONGREMET IX), 9 páginas, ISBN 987-22411-0-4.Jones, R. G., J. M. Murphy, M. Noguer and A. B. King, 1997: Simulation of climatechange over Europe using a nested regional climate model. Comparison of driving andregional model responses to a doubling of carbon dioxide concentration. Q. J. R. Meteorol.Soc. 123:265-292.19

Plantel de profesionales que realizó el Proyecto B9.El presente proyecto fue llevado a cabo por los siguientes investigadores, profesionalesy becarios del CIMA (CONICET/UBA):Dr. Mario N. Nuñez. Investigador Superior del CONICET y Director del CIMA.Director del Proyecto.Dra. Silvina Solman. Investigadora Adjunta del CONICET.Dr. Claudio Menéndez. Investigador Adjunto del CONICET.C. C. Alfredo Rolla. Profesional Principal del CONICET (área de informática).Lic. María Fernanda Cabré. Becaria Doctoral del CONICET.Dr. Mario N. NuñezDirector Subcomponente B920

Tabla 121

Final ReportREGIONAL CLIMATE CHANGE SCENARIOS USING THE DINAMICALDOWNSCALING TECHNIQUE2nd National Communication on Climate ChangeProject GEF. BIRF PF 51286 AR.CIMA/CONICET B-9 Regional Climate ModelsExecutive SummaryIntroduction.According to the Objectives, Methodology and Working Plan for regional climate changescenarios projection for Argentina; here is present as a Final Report the following results:A basic analysis is presented for a regional climate change simulations that were conductedby the Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera (CIMA) as a contributionto the Argentinean 2 nd National Communication of Climate Change project.For the driven global model HadAM3P, a 10-year control run and two 10-year scenarioruns (based on the SRES A2 and B2 emission scenarios) were made with MM5 regionalmodel.Main Results.There are few quantitative differences between both emission scenarios. The simulatedchanges are larger for the A2 than the B2 scenario, although with few qualitative differences.In the two scenario runs, the warming (Figure 1) in southern Brazil, Paraguay, Boliviaand northeastern Argentina are larger in winter and mainly in spring. In Paraguay,southern Brazil and northern Argentina the warming peaks in spring when it locallyreaches 5.5 ° C in the simulation for the A2 scenario. The B2 simulation shows a generalincrease in precipitation in southern Brazil, Paraguay, Bolivia, Uruguay, northern Argen-1

tina and northern Chile, with some decrease patches in precipitation southern Brazil,northern Chile, southern Peru, northwestern and northeastern Argentina and in the Patagonia(Figure 2). The A2 simulation shows a similar geographical pattern of the changesin precipitation, but with more extended areas with decrease in precipitation mainly inChile. Both simulations show a general increase in precipitation in northern and centralArgentina especially in summer and fall and a general decrease in precipitation in winterand spring. In fall the simulations agree on a general decrease in precipitation in southernBrazil. This reflects changes in the atmospheric circulation during winter and spring.Changes in mean sea level pressure show a cell of increasing pressure centered somewherein the southern Atlantic Ocean and southern Pacific Ocean, mainly during summerand fall in the Atlantic and in spring in the Pacific. In relation to the pressure distributionin the control run, this indicates a southward extension of the summer mean Atlantic andPacific subtropical highs (not shown).2

Figure 1. Changes in DJF (summer), JJA (winter) and annual mean surface airtemperature in A2 scenario (left) and in B2 scenario (right).3

Figure 2. Changes in DJF (summer), JJA (winter) and annual mean precipitationin A2 scenario (left) and in B2 scenario (right).4