Cambio climáticoen España:

lo que haceAEJV1ET

Texto: Ernesto Rodríguez CaminoJefe del Área de Evaluación y modelización del clima

Las actividades de AEMET en materia decambio climático amplían las tradicionales tareasde la Agencia en materia de observación y estudiosrelativos al clima de España, como consecuenciadel reconocimiento explícito de la rápida evolucióndel clima debida a causas fundamentalmenteantropogénicas. Estas nuevas actividades seencuadran actualmente en el marco del PlanNacional de Adaptación al Cambio Climático(PNACC) del M_MA, aprobado en 2006 y en elmandato recogido en los propios estatutos deAEMET. El PNACC establece el marco generalde referencia para las actividades de evaluación deimpactos, vulnerabilidad y adaptación al cambioclimático. Como el conocimiento detallado de lascondiciones climáticas actuales y la estimaciónde las proyecciones climáticas en nuestro paísson elementos imprescindibles para la puesta enfuncionamiento del PNACC, se asignó a AEMETen dicho plan el proyecto de generar escenariosde cambio climático regionalizados para Españautilizando tanto sus propios recursos comocoordinando los esfuerzos de otros grupos deinvestigación activos en este campo.Según el 4° Informe de Evaluación (AR4) del IPCC(2007), el calentamiento del sistema climático esinequívoco tal y como se evidencia por el aumento

de las temperaturas medias globales del aire ydel océano, la fusión generalizada en las regionescubiertas por hielos y nieve y el aumento del niveldel mar. También se observan a nivel continentaly regional cambios que afectan a las cantidadesde precipitación, a los patrones de viento y a losextremos meteorológicos incluyéndose entre éstoscambios en las frecuencias de episodios de sequías,de precipitaciones intensas, olas de calor, etc. LaOMM, reconociendo estos cambios en el climaque afectan a distintas escalas temporales (desdelas estacionales a las seculares), está promoviendola potenciación de las capacidades de los serviciosmeteorológicos en el seguimiento (monitoling) delclima (OMM, LX Consejo Ejecutivo, junio 2008)para preparar a las sociedades en la gestión de losriesgos asociados a la variabilidad y cambio climático.Para cumplir con los compromisos asignados enel PNACC, con el mandato de los Estatutos de laAgencia y con las recomendaciones de la OMM,AEMET:fg. Observa el clima y hace un seguimiento continuo

de sus cambios, manteniendo una base de datosclimáticos que constituye una referencia a nivelnacional.

41. Proporciona estimaciones de los posiblesescenarios de evolución del clima, manteniendo

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Dryland Systems

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Fuente: Millenium Ecosystem Assessment 2005

—1-40 -20 -10 4 -2 2 2 10 20 40

Fuente: IPCC 2007

Figura 1: Zonas áridas actuales y sus categorías

una base de datos de libre acceso de escenarios deevolución del clima para la comunidad de impactos yadaptación al cambio climático.

lk Proporciona asesoramiento al MARM, a otrosdepartamentos ministeriales e instituciones en temasrelacionados con el clima y su cambio y variabilidad.Participa activamente en los diversos foros nacionalese internacionales en los que se tratan los aspectos

meteorológicos del cambioclimático.g. Contribuye a la formaciónen temas relacionados con losaspectos físicos del cambioclimático en el contexto decooperación internacional.

España estásituada en una

región de altavulnerabilidad

Una parte significativa del territorioespañol se encuentra situada en

« 44% zonas clasificadas como áridas214.44444.4,4,414-1%41.plab4pood.41,2270

en las que la producción decosechas, forraje, madera y otrosservicios de los ecosistemas seencuentran limitados por el agua

disponible. La figura 1 muestra la distribución mundial delas cuatro categorías de sistemas áridos más comúnmenteadmitidas. Las zonas áridas, como gran parte de la regiónmediterránea, están habitualmente sujetas a sequías

estacionales, siendo especialmente vulnerablesa la desertificación. La zona mediterránea secaracterizada también por las altas densidadesde población, las fuertes concentraciones de laindustria y la agricultura intensiva. A menudo ladegradación está vinculada a un inadecuado usodel suelo.Desde el punto de vista de la probable evoluciónde las condiciones climáticas el panorama noes especialmente halagüeño, ya que una partesignificativa de las proyecciones de cambioclimático generadas con la ayuda de modelosclimáticos globales, identifican claramente a laregión mediterránea como una de las zonas enlas que con más probabilidad habrá reducciónde recursos hídricos como consecuencia delcambio climático. Aún teniendo en cuenta

Figura 2: Cambio en la escorrentía (%) para el periodo2090-2099 respecto al periodo 1980-1999.

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Las actividades de AEMET en materia de cambio climático amplíanlas tradicionales tareas de la Agencia en materia de observacióny estudios relativos al clima de España, como consecuencia delreconocimiento explícito de la rápida evolución del clima debida acausas fundamentalmente antropogénicas

que las incertidumbres que se manejan en lasproyecciones de precipitación son relativamentealtas, los diferentes modelos muestran un altonivel de acuerdo sobre la zona mediterránea. Loscambios que se esperan en precipitación y entemperatura se traducen en cambios en escorrentíay en disponibilidad de agua. La figura 2 muestra loscambios relativos de escorrentía en la gran escalapara el periodo 2090-2099 con respecto al periodo1980-1999. Los valores representan la medianade 12 modelos para el escenario de emisión SRESAl B (véanse más detalles en IPCC 2007). La zonamediterránea aparece claramente destacada en lafigura, siendo la zona más grande del globo en la quese espera una clara reducción de recursos hídricos.Si se tienen en cuenta, no solamente los cambios enlos valores medios, sino también los cambios en lavariabilidad de la precipitación y de la temperatura,de nuevo la región mediterránea aparece comouna de las regiones que va a mostrar más respuestaal cambio climático (Giorgi, 2006). Siendo laalta variabilidad interanual, por ejemplo de laprecipitación, un motivo de gran preocupación enlas condiciones actuales, se hace necesario extremarla preparación y adaptación de los sectores afectadospor las condiciones climáticas para atenuar losefectos de un aumento en dicha variabilidad.

Observación yseguimiento

continuodel clima

en España

AEMET dispone de una red de 4.500 estacionespluviométricas y termopluviométricas, atendidaspor colaboradores voluntarios, que constituyela base de la observación climatológica enEspaña. Además, los datos procedentes de los90 observatorios con personal, las estaciones

automáticas (de las cuales 260 son completas, y 540termopluviométicas (implantadas y en proceso deadquisición)), las 7 estaciones de radiosondeo, lared de observación radiométrica y de composiciónquímica del aire, los datos de teledetección, etc.,permiten que AEMET lleve a cabo una observaciónmeteorológica continuada del territorio nacional yque disponga de una base de datos única para finesno solamente de vigilancia y predicción en el cortoplazo, sino también para realizar las tareas asociadasal seguimiento y evolución del clima en España.A modo de ejemplo, la figura 3 muestra laevolución de la anomalía de temperatura mediaen la España peninsular y Baleares desde el año1965. El aumento de las temperaturas mediasdetectado por AEMET es consistente y superior alcalentamiento observado a nivel global.La base de datos climatológicos de AEMETconvenientemente controlada en su calidad yhomogeneizada constituye además un elementoesencial para regionalizar las proyecciones deevolución del clima generadas por los modelosclimáticos globales y para validar el comportamientode los modelos climático globales y regionales sobreel territorio nacional.

Estimaciones delos posibles

escenariosde la evolución

del clima

La herramienta básica para realizar estimacionesde proyecciones climáticas son los modelos decirculación general acoplados océano-atmósfera(AOGCM, de las siglas en inglés) que se desarrollanen un número reducido de centros internacionalesde investigación climática. La nueva generación demodelos globales que está actualmente en desarrollo,y que formarán parte del 5° informe de evaluación

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Off-linelmpacts

Withoutdownscaling

Downscallngand

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Impact modelsOn-line impacts

Figura 5.- Las diferentestécnicas de regionalización oreducción de escala adaptanlas salidas de los modelosglobales AOGCM a lascaracterísticas fisiográficas(topografía, vegetación, etc)de una determinada región(fuente: Climate ResearchUnit, 2000).

GCM Resolution

e.g.HADCM22.50 3.750

Regional Climate Model

Resolution mg 50krn

Hydrology

Vegetation

Topography

Social Systems

Figura 4: Diagrama esquemáticode un AOGCM, de un ESM yde varios tipos de modelos deimpacto (tomado de WCRPInformal Repon N° 3/2007).

Earth System Model

DynamIcvegetationAerosols

Land and ocean- srbon cycleChem.stry

Figura 3: Anomalías de latemperatura media de laEspaña peninsular

y Baleares con relación alperiodo 1965-2005.

I 1111111111ilinal •

11111111111 II

u-)a)Cr)

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O)

AOGCM

Ocean

CZI

Atmosphere

Land-surface

del IPCC, pertenecerá a la categoría de losllamados modelos del sistema Tierra (ESM, desus siglas en inglés) que incluirán en su versiónestándar modelos del ciclo del carbono, deaerosoles, de química y vegetación dinámica(véase WCRP Informal ReportN° 3/2007).El desarrollo de los modelos climáticosavanza en el sentido de aumentar la resolucióny de incluir más procesos, incorporandoaspectos del medio ambiente químico ybiológico tales como una vegetación activay una bioquímica oceánica acopladas conlos procesos físicos del clima. Una mayorresolución de los modelos permitirá entraren el dominio de los modelos oceánicos queresuelven los remolinos de mesoscala. En lasescalas oceánicas del orden de las decenas dekm dichos remolinos empiezan a ser resueltosexplícitamente. La correspondiente escala detransición en la atmósfera es de unos pocoskm, que es cuando los modelos empiezan aresolver las circulaciones correspondientes ala convección profunda. Esta transición parael caso atmosférico ya se está atravesandoen el caso de los modelos de predicción deltiempo. Los modelos que incluyen el ciclo delcarbono son capaces de predecir la evoluciónde la concentración de CO 2 utilizando comodatos de entrada solamente las emisionesantropogénicas en lugar de las concentraciones,que es como funcionan ahora la mayoría de losmodelos globales. Los modelos que incluyenun módulo de aerosoles permitirán ademásacoplar la evolución de éstos con otros efectosindirectos sobre la radiación, la formación denubes y la eficiencia de la precipitación a travésde los procesos de microfísica de nubes. Otrostemas emergentes que irán incorporando en losmodelos climáticos son la inclusión de otrosgases de efecto invernadero y gases reactivos,el almacenamiento de agua y carbono por lasplantas, los ciclos de nitrógeno y fósforo, queactúan como limitantes en el crecimiento deecosistemas, la aclimatación de la microbiologíadel suelo a temperaturas más altas, etc.Mientras que los modelos globales proporcionanlas características a grandes rasgos de lasproyecciones climáticas, la escasa resoluciónespacial de las proyecciones climáticas que

AEMET responde a la cada vez mayor demanda social de conocer

cómo puede evolucionar el clima para ayudar a reducir los impactosnegativos en ecosistemas y sectores de actividad muy dependientesde las condiciones climáticas

proporcionan las hace poco útiles para ser utilizadaspor los distintos tipos de modelos de impacto. Por estemotivo es necesario aplicar técnicas de regionalizacióna las proyecciones generadas por los AOGCM paraaumentar su resolución espacial. La metodología,generalmente aceptada, para hacer estimaciones deproyecciones regionalizadas de cambio climáticoutiliza la idea del descenso de las escalas grandes a lasescalas pequeñas. Las escalas grandes se estiman conlos modelos globales acoplados océano-atmósferay a continuación se desciende a las escalas máspequeñas con diferentes técnicas de regionalización.En este enfoque la tarea predictiva la realizan losmodelos globales y las técnicas de regionalizacióno de reducción de escala (downscaling), bien basadasen algoritmos empíricos o en modelos regionales,se limitan a introducir detalle local. La informaciónsolamente fluye desde las escalas grandes (modelosglobales) a las escalas regionales (modelos regionales yalgoritmos estadísticos).Todas las técnicas de regionalización parten delas proyecciones suministradas por los AOGCMa los que dotan de detalles de escala más pequeñaasociados con información adicional de orografía,fisiografía, etc (véase fig. 5). En consecuencia, lasproyecciones regionalizadas heredan todos losdefectos y debilidades de los modelos "padre"globales. Si el modelo global simula incorrectamenteaspectos de la variabilidad a gran escala relevantespara el clima regional/local, carece de sentidoregionalizar proyecciones climáticas realizadas con elmismo. Ahora bien, si la simulación de la variabilidadclimática natural es aceptable, entonces tiene sentidotrasladar la información de los patrones globales ainformación local. Es importante tener también encuenta que debido a que la variabilidad natural esmayor en las escalas regionales y locales que en lagran escala, las proyecciones de cambio climático enescalas regionales estarán sometidas forzosamentea más incertidumbre que las de los AOGCM.Esta limitación de las técnicas de regionalizacióndebe tenerse siempre presente. Los AOGCM

proporcionan las proyecciones climáticas a granescala y las técnicas de regionalización introducenlos detalles en las escalas no resueltas por la rejillade los modelos globales. En este proceso se incluyeinformación relevante que permite aumentarla resolución de las proyecciones climáticas,incorporando relaciones entre variables a másresolución que la proporcionada por los AOGCM oresolviendo procesos físicos en estas escalas, ahorabien, se incluyen también incertidumbres adicionalesque hay que estimar.

Generación deescenarios

regionalizadosde cambio climático

AEMET coordina la generación de escenariosregionalizados de cambio climático con los objetivosespecíficos de: (i) desarrollar, documentar y ponera disposición del PNACC escenarios de cambioclimático para España a la escala adecuada para suutilización por la comunidad de impactos, y (ti) poneren funcionamiento un mecanismo de generaciónoperativa y actualización de escenarios regionalesde cambio climático para España, que alimente deforma periódica al PNACC.Se completó a principios de 2007 una primerafase de un proyecto dedicado a la generación deescenarios climáticos regionales para España. Enesta primera fase, cuya duración ha sido de un ario,se han utilizado fundamentalmente las técnicasde regionalización ya desarrolladas y las bases dedatos actualmente existentes. También se ha hechouso de resultados provenientes de los proyectosPRUDENCE y STARDEX del 5° Programa Marcode la Unión Europea (FP5 EU) relacionados conmodelización climática, regionalización dinámica yestadística y estimación de extremos (véase (Brunetel al, 2008) para una descripción detallada de laprimera fase que ha sido desarrollada por AEMET,FIC y UCLM).

Febrero 2009 I

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2030

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2090Año

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Figura 6: Evolución del cambio de Tmax(arriba izda.) y Tmin (centro izda.) anualmedia en España peninsular obtenido condiferentes modelos globales, técnicas deregionalización y escenarios de emisiónrespecto al valor promedio de referenciaen el periodo 1961-1990. Evolución delvalor medio (curva continua) y valor medio+/- desviación estándar (sombreado)para Tmax (arriba der.), Tmin (centroder.) y precipitación (abajo). (La curvacorrespondiente al valor medio de laprecipitación representa la media móvilcentrada para un periodo de 10 años).

La colección de proyeccionesregionalizadas, para su utilizaciónpor parte de los usuarios de lascomunidades de impactos y adaptación,correspondientes a la primera fase delproyecto intenta cuantificar algunas delas incertidumbres inherentes al procesomismo de generación de las mismas,explorando diferentes escenarios deemisión de gases de efecto invernadero,diferentes modelos globales y diferentes

2090 técnicas de regionalización. La primerafase es el punto de partida de un flujocontinuo de datos para la comunidadde impactos, que se irán revisando yrefinando sucesivamente mediantela utilización de los resultados másrecientes de integraciones globales y laincorporación de nuevas técnicasde regionalización.El número de proyecciones regionalizadas

2090 de la primera fase del proyecto es todavíabastante modesto como para representarfiablemente las incertidumbres que afectana las proyecciones de cambio climático.Las distintas proyecciones permitenal menos evaluar la sensibilidad de lasestimaciones frente a cambios en lasemisiones, en los modelos globales y en lastécnicas de regionalización. Esta colecciónde proyecciones constituye una mejorarespecto al procedimiento muy utilizadode presentar una única regionalizacióna partir de un único modelo global. Elinforme de la primera fase (Brunet el

al, 2008) pone especial énfasis en elestudio y cuantificación de las incertidumbres asociadasa las proyecciones de cambio climático, incertidumbresque varían según las variables, las regiones del globo y lasescalas temporales y espaciales consideradas (véase fig.6).La coincidencia de resultados o tendencias obtenidos porlos diferentes escenarios, modelos y regionalizaciones sonconsiderados como un índice de la robustez y fiabilidadde las estimaciones de las proyecciones. Por el contrario,la falta de coincidencia se asocia con alta incertidumbrey por lo tanto con estimaciones de poca fiabilidad. Se hade tener presente que la finalidad última de este proyecto,que se pretende alcanzar en la segunda fase, es la de llegara disponer de proyecciones probabilisticas a partir de un

2010 2030 2050 2070 2090

2010

2030Año

2050 2070Año

2 n o

El Plan Nacional de Adaptación al Cambio Climático asignó a

AEMET el proyecto de generar escenarios de cambio climático

regionalizados para España, utilizando tanto sus propios recursos

como coordinando los esfuerzos de otros grupos de investigación

activos en este campo

ensemble con un número suficiente de miembros quecubran razonablemente las fuentes de incertidumbresusceptibles de ser tratadas por este método.En la segunda fase del proyecto de generación deescenarios regionalizados de cambio climático, de 5arios de duración, se está procediendo a desarrollarnuevos métodos, tanto dinámicos como estadísticos,y se intentará, asimismo, incorporar a la mayor partede grupos universitarios nacionales que trabajan eneste campo, ya que su experiencia de trabajo y losresultados por ellos obtenidos hasta el momentoson de indudable interés para alcanzar los objetivosdel proyecto (véase Gaertner et al, 2006). AEMETestá actualmente trabajando en la evaluación delos modelos climáticos globales del 4° Informe delIPCC, en la mejora de los métodos de regionalizaciónestadísticos utilizados en la primera fase (y en laimplementación de otros nuevos) y en la aplicación demétodos dinámicos basados en una versión climáticadel modelo HIRLAM utilizado de forma operativa enAEMET para las predicciones a corto plazo.

Conclusiones

Como viene ocurriendo desde hace muchosaños, AEMET utiliza su densa infraestructuraobservacional para hacer un seguimiento delclima y de su evolución en todo el territorionacional. Además, la necesidad de minimizar lavulnerabilidad de diferentes ecosistemas y sectoressocioeconómicos, así como la necesidad de planificarracionalmente una adaptación de los mismos, a unascondiciones climáticas rápidamente cambiantes hagenerado en los últimos arios una ampliación de laactividad de AEMET en el tema de la generaciónde proyecciones regionalizadas de cambio climático.AEMET responde de esta forma a la cada vez mayordemanda social de conocer cómo puede evolucionarel clima para ayudar a reducir los impactosnegativos en ecosistemas y sectores de actividad

muy dependientes de las condiciones climáticas.De esta forma AEMET está ampliando el ámbitoy alcance de su actuación en vigilancia y predicciónde la atmósfera desde las predicciones inmediatas(nonvasting), a corto (2-3 días) y medio (4-10 días)plazo, hasta las proyecciones de cambio climático.Las predicciones intermedias que abarcan el alcanceestacional, anual y decadal presentan especialesdificultades por tratarse todavía de problemas devalores iniciales -al contrario que las proyeccionesseculares de cambio climático que están dominadasprincipalmente por los forzamientos externos- conuna muy baja predecibilidad de la atmósfera enlatitudes medias fundamentalmente regida por elcomportamiento caótico del continuo tránsito desistemas de presión. La especial dificultad de estasescalas temporales hace que estas prediccionestengan en AEMET y en la mayoría de los serviciosmeteorológicos un carácter experimental y seencuentren todavía en fase de investigación. a

Referencias

Brunet, M.; Casado, M.J.; Castro, M.; Galán, P.; López, JA.; Martín,

J.M.; Pastor, A.; Petisco, E.; Ramos, P.; Ribalaygua, J.; Rodríguez, E.;

Sanz, I.; Torres, L., (2008). Generación de escenarios regionalizados de

cambio climático para España. Ministerio de Medio Ambiente (en prensa).

Gaertner, M.A.; Gutiérrez, J.M.; González, F.; Ruiz-Elvira, A.; y

Rodríguez, E., (2006). Programa coordinado para generación de escenarios

regionalizados de cambio climático. (MMA, Noviembre 2006).

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WCRP Informal Report N" 3/2007.

Febrero 2009

Foto: Álvaro López