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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
Causas del aumento de la precipitación en áreas urbanas
1. Isla urbana de calor
2. Efecto de obstrucción 3. Contaminación del aire
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)
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
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
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
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)
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
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