Cambio climático, escenarios futuros y su aplicación en la generación de escenarios hidrológicosInés Camilloni

Buenos Aires, 9 de octubre 2013Charla-Debate “Inundaciones en grandes centros urbanos”

Aumento en la concentración de gases de invernadero

Aumento del forzante radiativoCALENTAMIENTO GLOBAL

El forzante radiativo es el cambio en el equilibrio entre la radiación entrante en la atmósfera y la radiación saliente.

Un forzante radiativo:

>0: tiende en promedio a calentar la superficie de la Tierra

<0: tiende en promedio a enfriarla

Aumento en la concentración de gases de invernadero

Aumento del forzante radiativoCALENTAMIENTO GLOBAL

Aumento de temperatura Aumento de evaporación

Aumento en la capacidad de la atmósfera para

contener vapor de agua

Aumento en el contenido de vapor de agua

en la atmósfera

Aumento en el contenido de vapor de agua

en la atmósfera

Potenciación del efecto invernadero

Aumento de la precipitación

Impactos regionales: inundaciones, sequías

Intensificación del ciclo hidrológico

Aumento de la nubosidad

Cambios observados en Buenos Aires

49 mm/década

13 mm/década

Precipitación anual (1960-2010)

Cambio de precipitación (%) respecto de 1961-70 en Buenos Aires

Causas del aumento de la precipitación en áreas urbanas

1. Isla urbana de calor

2. Efecto de obstrucción 3. Contaminación del aire

Evolución de eventos extremos de precipitación en Buenos Aires

Escenarios futuros

Escenarios de Forzante Radiativo (RF)Resultan de cambios en concentraciones y emisiones

atmosféricas de gases de invernadero (CO2, N2O, CH4 y CFCs) y de uso del suelo para el período 2006-2100.

RCPs: Representative Concentration Pathways

• RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0 y RCP8.5

• Los números “2.6” etc. indican el valor de RF en el año 2100

• RCPs son “Representativos” (existen otros en la literatura científica similares)

Forzante radiativo asociado a cada RCP

Características de los escenarios RCP

Escenario ForzamientoRadiativo (Wm-2)

CO2eqatmosférico

(ppm)

¿Cuándo?

RCP8.5 8.5 > 1370 2100, en aumento

RCP6.0 6.0 850 Estabilización después de 2100

RCP4.5 4.5 650 Estabilización después de 2100

RCP2.6 2.6 490 Pico antes de 2100 y después declina

Escenarios de cambio de temperatura (C) respecto de 1986-2005

-63 -62 -61 -60 -59 -58 -57

C am bio de tem peratura (°C ) - AN U AL Escenario R CP 4.5 2016-2035 vs. 1986-2005 Ensem ble de 38 m odelos CM IP5

-41

-40

-39

-38

-37

-36

-35

-34

-33

-32

-63 -62 -61 -60 -59 -58 -57

C am bio de tem peratura (°C ) - AN U AL Escenario R CP 4.5 2046-2065 vs. 1986-2005 Ensem ble de 38 m odelos CM IP5

-41

-40

-39

-38

-37

-36

-35

-34

-33

-32

-63 -62 -61 -60 -59 -58 -57

C am bio de tem peratura (°C ) - AN U AL Escenario R CP 4.5 2081-2100 vs. 1986-2005 Ensem ble de 38 m odelos CM IP5

-41

-40

-39

-38

-37

-36

-35

-34

-33

-32

0.30.350.40.450.50.550.60.650.70.750.80.850.90.9511.051.11.151.21.251.31.351.41.451.5

RCP2.6 RCP4.5 RCP6.0 RCP8.52016-2035 0.46 0.51 0.48 0.602046-2065 0.74 1.06 1.02 1.662081-2100 0.74 1.42 1.84 3.13

Cambios de temperatura para la ciudad de Buenos Aires (C)

2016-35 2046-65 2081-2100

Escenarios de cambio de precipitación (mm/día) respecto de 1986-2005

-63 -62 -61 -60 -59 -58 -57

C am bio de precip itación (m m /día) - AN U AL Escenario R C P 4.5 2016-2035 vs. 1986-2005 Ensem ble de 38 m odelos C M IP5

-41

-40

-39

-38

-37

-36

-35

-34

-33

-32

-63 -62 -61 -60 -59 -58 -57

C am bio de precip itación (m m /día) - AN U AL Escenario R C P 4.5 2046-2065 vs. 1986-2005 Ensem ble de 38 m odelos C M IP5

-41

-40

-39

-38

-37

-36

-35

-34

-33

-32

-63 -62 -61 -60 -59 -58 -57

C am bio de precip itación (m m /día) - AN U AL Escenario R C P 4.5 2081-2100 vs. 1986-2005 Ensem ble de 38 m odelos C M IP5

-41

-40

-39

-38

-37

-36

-35

-34

-33

-32

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.1

0.11

0.12

0.13

0.14

0.15

0.16

RCP2.6 RCP4.5 RCP6.0 RCP8.52016-2035 2.2 1.9 2.3 3.12046-2065 1.4 3.8 2.4 3.62081-2100 1.9 4.3 4.6 7.6

Cambios de precipitación para la ciudad de Buenos Aires (%)

2016-35 2046-65 2081-2100

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

1861 1881 1901 1921 1941 1961 1981 2001 2021 2041 2061 2081

Escenarios futuros de temperatura media anual (°C)

RCP2.6

RCP4.5

RCP6.0

RCP8.5

histórica

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1861 1881 1901 1921 1941 1961 1981 2001 2021 2041 2061 2081

Escenarios futuros de precipitación anual acumulada (mm)

RCP2.6RCP4.5RCP6.0RCP8.5histórica

Ciudad de Buenos Aires

¿Cómo utilizar escenarios climáticos futuros para

generar escenarios hidrológicos?

Metodología de elaboración de escenarios hidrológicos futuros

CLIMA

• Modelo climático

HIDROLOGÍA

• Modelo hidrológico

IMPACTOS

• Escenarios hidrológicos futuros

Corrección de errores sistemáticos

Los factores de corrección se calculan a nivel mensual para cada punto de

retícula.Las variables que se corrigen son

temperatura y precipitación

(j)T(j)Tj)(i,Tj)(i,T GCMOBSGCMcorr

(j)P

(j)Pj)(i,Pj)(i,P

GCM

OBSGCMcorr

Método Quantile Mapping

i: día j: mes

CDF

Período de calibración Período de Validación

Metodologías de corrección de errores sistemáticos en los modelos climáticos

Método de las Diferencias

Se calculan los percentiles mensuales de la temperatura y precipitación para

las observaciones. Se ajusta la distribución de los datos del modelo a

la de las observaciones

crudo Corr x Perc

GFDL

CGCM

Validación de los métodos de corrección de errores sistemáticos

GFDL

Modelo hidrológico

VIC (Variable Infiltration Capacity)

El modelo VIC es un modelo hidrológico conceptual, distribuido y de gran escala:

resuelve el balance de agua retícula de 1/8 utiliza información meteorológica, de tipos de suelo y

cubierta vegetal paso de tiempo al menos diario

• Tmáx, Tmín, pp• Tipo de suelo (FAO)• Cobertura vegetal (12)

Datos de entrada

• Evaporación• Escurrimiento (R)• Flujo base (B)• …

Datos de salida

• Escurrimiento (R)• Modelo digital de elevación

(DEM)Datos de entrada

• Descarga del río en un punto de cierre definido por el usuario (Q)Datos de

salida

Caudales simulados del río Paraguay @ Ladario

Nro. estación Nombre Río

1 Corrientes Paraná

2 Paso de los Libres Uruguay

3 Paraná Paraná4 Asunción Paraguay5 Posadas Paraná6 Ladario Paraguay

7 Fazenda Santa Fe Paranaíba

8 Rifaína Grande9 Salto Grande Uruguay

10 Guaira Paraná11 Salto Caxias Iguazú12 Iraí Uruguay13 Salto Osorio Iguazú14 Itaipú Paraná15 Furnas Grande16 Agua Vermelha Grande17 Emborcacao Paranaíba18 Itá Uruguay

19 Rincón del Bonete Negro

20 Balsa do Paranapanema Paranapanema

Caudal medio anual (m3/s)

Cuenca del Plata: escenarios hidrológicos

¿Cómo evaluar inundaciones futuras con estas herramientas?

Modelo climático + modelo hidrológico

Escenarios futuros de caudales

Caudales

InundacionesDefinidas en términos de

excedencia de altura del río respecto de un umbral (nivel de evacuación)

Río Uruguay

Frecuencia (%) de días con alturas por encima del umbral de evacuación en Paso de los Libres para diferentes modelos climáticos

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1991-2000 2011-2040 2070-2098

UCLM

RCA

RegCM3

LMDZ

Ensemble

Río Paraná

Frecuencia de meses con caudal aguas abajo de Corrientes por encima del umbral de inundación

(para meses que forman parte de secuencias de al menos 3 meses por encima de dicho umbral)

0

2

4

6

8

10

1991-2000 2011-2040 2071-2098

Freq

uenc

y (%

)

UCLMRCARegCM3LMDZEnsemble

Gracias