Download (Cenários Climáticos REgionalizados de Mudança de Clima para

Foreign &
Commonwealth
Office
La iniciativa CREAS (Cenários Climáticos REgionalizados de Mudança de Clima
para América do Sul) en Suramérica: primeros resultados.
Jose A. Marengo
CPTEC/INPE,
São Paulo, Brazil
(marengo@cptec.inpe.br)
Anomalías de lluvia (mm/dia) de modelos de IPCC TAR A2 y B2 para 20912100 (en relación a 1961-90)
A2 High GHG
Emissions
Scenario
B2 Low
GHG
Emissions
Scenario
Nobre et al., 2004
Anomalías de temperatura ( C) de modelos de IPCC TAR A2 y B2 para
2091-2100 (en relación a 1961-90)
A2 High GHG
Emissions
Scenario
B2 Low GHG
Emissions
Scenario
Nobre et al., 2004
AMAZÔNIA:
LAT: 4,5° N - 12°S
LON: 46,5° W – 74,5° W
NORDESTE:
LAT: 2° N – 16,5°S
LON: 32,5° W – 45° W
Amazonia
Nordeste
PANTANAL:
LAT: 13,5° N – 23°S Pantanal
LON: 52° W – 60,5° W
Sul-Parana
Analisis regionales
Usando modelos de
IPCC TAR
SUL-PARANÁ:
LAT: 17° N – 33,5°S
LON: 43,5° W – 54° W
Anomalias regionales de
temperatura ( C) de 6
modelos de IPCC TAR
Anomalias regionales de
lluvias (mm/dia) de 6
modelos de IPC TAR
Variación estacional de lluvia em Amazonia y Nordeste, escenarios
A2, B2 para 2050-2100
12
12
10
CCCMA
CSIRO
HadCM3
CCSR/NIES
GFDL
CRU
CRU
8
8
6
6
4
4
2
2
0
0
JAN
FEV
MAR
ABR
MAI
JUN
JUL
AGO
SET
OUT
NOV
DEZ
Amazônia - B2
CCSR/NIES
GFDL
CRU
JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ
Amazônia - A2
9
8
CCCMA
CSIRO
HadCM3
7
CCSR/NIES
GFDL
CRU
6
CCCMA
CSIRO
HadCM3
8
CCSR/NIES
GFDL
CRU
7
6
5
4
CRU
10
CCCMA
CSIRO
HadCM3
CRU
3
5
4
CRU
3
2
2
1
1
0
0
JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ
Nordeste - B2
JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ
Nordeste - A2
Marengo et al. (2006)
Tendency (1960-2000)
WGCM IPCC AR4 20C3M
para prec>10mm (r10)
OBSV
IPCC-AR4 AOGCMS
Tendency (1960-2000)
WGCM IPCC AR4 20C3M
Warm nights (tn90)
OBSV
IPCC-AR4 AOGCMS
Regional trends-SE SESA
Marengo et al. (2006)
22
20
18
16
StationsKriged
Stations
MIROC
GFDL0
GFDL
CCSM
CNRM
INM
MIRMED
PCM
Warm
nights
Caixa1 Regional Mean
for tn90
(TN90)
Caixa1 Regional Mean for r10 (R10)
Prec>10mm
60
50
40
%
Days
14
12
10
StationsKriged
Stations
MIROC
GFDL0
GFDL
CCSM
CNRM
INM
MIRMED
PCM
30
20
8
10
6
4
1960
1965
1970
1975
1980
1985
1990
1995
2000
0
1960
1965
1970
1975
1980
1985
1990
1995
2000
Limitaciones de proyecciones climáticas usando modelos
globales
Modelos acoplados oceano-atmósfera (AOGCMs) son las herramientas
más comunmente usadas para generar proyecciones climáticas futuras
La resolución horizontal de los modelos usados aún es muy baja (~300
km), a nivel regional el clima puede ser afectado por circulaciones
regionales. Entonces, los modelos globales no pueden representar
explícitamente detalles regionales que caracterizan el clima en una
región, a una escala que sea de utilidad para estudios de impactos y
evaluación de vulnerabilidad.
Downscaling estadistico, modelos Regionales de Clima (RCMs) o
modelos globales de alta resolución (e.g. Earth Simulator, 20 km) son
útiles generar escenarios climáticos con una resolución espacial más alta
para estudios de impactos y vulnerabilidad
Util: combinación de downscaling dinámico y estadístico para llegar a
resoluciones aún mayores.
Programas existentes de downscaling de escenarios de
cambio climático para estudios de impactos
•
PRUDENCE – en Europa
Ahora es ENSEMBLES
•
•
NARCCAP – en Norte America
CREAS – Cenários
REgionais de Mudança de
Clima para América do Sul
(Regional Climate Change
Scenarios for South America)
CREAS - Participantes
Jose A. Marengo, CPTEC/INPE
Carlos Nobre, Igor Pisnitchenko, Maria
Valverde, Lincoln Alves, Wagner Soares,
CPTEC/INPE, Tercio Ambrizzi, Rosmeri
Rocha, IAG/USP, Eneas Salati, Eneida
Salati, FBDS
Colaboradores: Linda Mearns, NCAR,
Richard Jones, Hadley Centre,…
Aplicaciones de CREAS a estudios de impactos de cambio climático
El proyecto CREAS (Cenários Regionalizados de Clima para America do Sul) es
una inciativa del Brasil, financiada por el Global Environmental Facility y el
Ministerio de Medio Ambiente de Brazil (GEF-Ministry of Environment/PROBIO)
liderado por el CPTEC y con la colaboración de varios institutos del gobierno
federal de Brasil y varios institutos y programas nacionales de cambio climático
del continente.
Financiamento adicional viene del gobierno del Reino Unido GOF-UK CLIMATE
CHANGE & ENERGY PROGRAMME: Using Regional Climate Change
Scenarios for Studies on Vulnerability and Adaptation in Brazil and South
America, y del Programa Nacional de Cambio Climático del Ministerio de Ciencia
y Tecnología de Brasil.
Este proyecto tiene como finalidad la generación de escenarios climáticos
futuros en América del Sur, en apoyo a políticas ambientales de los gobiernos
para enfrentar cambio climático, estudios de impactos, evaluaciones de
vulnerabilidad y diseño e implementacion de mecanismos de adaptación. Una
aplicación es para la Segunda Comunicación Nacional de Brasil a UNFCCC
CREAS – Meta principal
Ofrecer escenarios de proyecciones de clima para el futuro en
América del Sur, que sea de utilidad para estudios cientificos de
detección
y
atribución
de
cambio
climatico,
más
fundamentalmente para analisis de impactos, evaluaciones de
vulnerabilidad frente a cambio climático, implementación de
medidas de adaptación y mitigación.
Lo que se desea es que los resultados del proyecto puedan ser
de grande ayuda a los diferentes sectores de la sociedad y
gobierno, para general conciencia y alertar a los tomadores de
decisiones e implementadores de políticas de que cambio
climático es una realidad, y que hay que preparar a la sociedad
para estudiarlo y enfrentarlo.
Metas de CREAS
1. Análisis de incertidumbre en modelos regionales y en projecciones
regionales de clima usando modelos globales.
2. Desarrollo de escenarios climáticos regionales de alta resolución
espacial para uso en modelos de impactos.
3. Evaluación de la performance de modelos regionales para cambio
climático en America del Sur.
4. Investigar las incertidumbres en modelaje climatica regional y en la
técnica de downscaling (por ejemplo, la importancia de la
compatibidad de la fisica entre los modelos a ser acoplados).
5. Establecer una grande colaboración entre grupos de modelaje
regional de cambio climático en USA y Canada (NAARCAP) y de
Europa (PRUDENCE), y de centros de modelaje como NCAR,
Hadley Centre, Max Planck Institute, y servicios meteorólogicos y
centros operacionales y de investigación en América del Sur,
CIIFEN, RIOCC, IRI, IAI….
6. Trabajar con los programas nacionales de cambio climatico em
América del Sur proporcionando escenarios climaticos para el futuro
a quien solicitar
Objetivos de CREAS
•Generar escenários de cambio climático futuro con alta resolución espacial para 20712071-2100 (inicialmente) para America del Sur. Escenarios para 2010-2030 y 20312070 están en preparación
•Evaluar las incertidumbres en las proyecciones climáticas del futuro en los diferentes
modelos para América del Sur
•Identificar y cuantificar los riesgos asociados a cambio climático en Brasil y América del
Sur
•Estimar cambios en extremos climáticos para estimar las probabilidades de cambios de
estos fenomenos en el futuro
•Demostrar el valor agregado de las proyecciones climáticas futuras por medio de su
aplicación en modelos de impactos y sus efectos en sectors productivos de la sociedad
(agricultura, aprovechamienti de recursos de agua, salud, turismo, pesca…)
•Proveer de información climática y ambiental para evaluaciones socio-económicas y
políticas y tomas de decisiones por agencias de gobiernos central y regionales así como
del sector publico y privado (incluyendo ONGs).
•Colaborar (no interferir) con los países de América del Sur ofreciendo escenarios
climaticos futuros para sus análisis de vulnerabilidad y elaboración de las
comunicaciones nacionales de cada país a UNFCC.
•Ofrecer entrenamiento en las generación y análisis de escenarios de cambio climático
futuro para los países de la región, dirigidos (pero no exclusivamemte) a los puntos
focales de cambio climático en cada país
Componentes del Proyecto
• 1 AOGCMs –HadAm3P (Hadley Centre)
Este modelo fue condicion de contorno para correr estos
modelos regionales:
•
•
•
•
•
RegCM3 (USP), Eta/CPTEC (CPTEC), HadRM3P
Dos time slices del modelo global :1961-90, 2071-2100.
Dominio sobre América del Sur
Escenarios SRES A2 y B2
30 años clima del presente (control run) 1961-90 y 30
años clima futuro (2071-2100)
Cascada de Incertidumbres
Proyectando Impactos del Cambio Climático
Emisiones
Concentraciones
CO2, Metano, Sulfatos, etc.
Cambio Climático Global
Temperatura, nivel del mar, etc.
Efectos Regionales
Escenarios desde población,
energía y modelos económicos
Ciclo del Carbono y Modelos Químicos
Modelos climáticos globales
Modelos regionales
Montañas, Islas, extremos, etc.
Impactos
Inundaciones, alimentos, etc.
Modelos de Impactos
Experiencias de uso de downscaling para cambio climático en América del
Sur
País
Institucion
Modelo
global
Modelo
regional
futuro
Modelo
Regional
Control
Modelo
Regional
Escenarios
Argentina
CIMA
HadAm3P
MM5, Eta,
PRECIS
MM5, Eta,
PRECIS
MM5, Eta,
PRECIS
Sur de 20 S
Brazil
CPTEC, USP
COLA/
CPTEC,
HadAm3P
Eta, RegCM3,
PRECIS
Eta,
RegCM3,
PRECIS
Eta,
RegCM3,
PRECIS
(2071-2100)
America del
Sur
RegCM2
RegCM2
Peru, Valle del
Mantaro
PRECIS
PRECIS
PRECIS
PRECIS
Peru
IGP-SENAMHI
CCSM2
Paraguay
LIAPA
Uruguay
IMFIA/INIA
GFDL
UCLA
MAS, PRECIS
Uruguay
Dominio de CREAS
Downscaling de escenarios de cambio climático en
S. América
A2, B2 Emission Scenarios
ECHAM5*
1960-1990 current
MM5
CIMA/Arge
ntina
CCSM3*
HaDAM3P
Provide bounding conditions
RegCM3
USP/Brazil
HadGEM1*
2071-2100 future
HADRM3 REMO
Eta*/
Hadley Centre
MPI/Germany
CPTEC
CPTEC/Brazil
•Segunda fase, para todo el periodo 2000-2100 y com el Eta/CPTEC mejorado
y extendido para cubrir América central
CREAS- Estrategia de la Fase I-GOF UK
IPCC global models (HadAM3P)
Downscaling (40-50 km)
RCM (Eta, RegCM3,HadRM3*)
Detection
and
attribution
(*PRECIS)
Capacity
building
Users and Decision makers
Government and policy makers
Society, NGO, Academics
Impacts of
climate change
Vulnerability
Assessments
Socioeconomic
development
Adaptation and
mitigation
measures
Development and
Applications/Uncertainities
Products: (Paper, digital and GIS)
-Maps of climate change projections for time
slices, A2, B2 (and uncertainties)
-Reports, publications…. ..
HadRM3P
Seco
HadRM3P
Errores (sesgos) de precipitación
y temperatura
Frío
DJF- clima del presente 1961-90
RegCM3
RegCM3
CRU: Climate Research Unit-UK
Frío
Seco
Eta/CPTEC
Eta/CPTEC
Seco
Caliente
Precipitación
Error=Modelo-Obsv (CRU)
Temperatura
Seco
HadRM3P
HadRM3P
Errores (sesgos) de precipitación
y temperatura
Frío
JJA- clima del presente 1961-90
Seco
RegCM3
RegCM3
Error=Modelo-Obsv (CRU)
CRU: Climate Research Unit-UK
Frío
Causas:
Seco
Eta/CPTEC
Eta/CPTEC
Frio
Precipitación
Temperatura
-Problemas com los modelos
global y/o regional
-Problemas com las
observaciones de CRU (pocas
estaciones em areas tropicales,
mucha interpolación)
Anual-Anomalia da
Chuva (mm/dia)
HadRM3P
B2
HadRM3P
A2
Ensemble
RegCM3
B2
RegCM3
A2
Ensemble
Eta
B2
Eta
B2
A2
América del Sur
A2
Anual-Anomalia da
Temperatura ( C)
Futuro-Presente
HadRM3P
B2
HadRM3P
A2
Ensemble
RegCM3
B2
RegCM3
A2
Ensemble
Eta
B2
Eta
B2
A2
A2
A2
América del Sur
B2
Anomalías de lluvia (anual) [(2071-2100)-(1961-90)]
RegCM3
Eta
HadRM3P
Ensemble
A2
Eta
Ensemble
HadRM3P
RegCM3
Anomalias de temperatura (anual) [(2071-2100)-(1961-90)]
B2
Eta
HadRM3P
RegCM3
Ensemble
A2
Eta
HadRM3P
RegCM3
Ensemble
LLuvia
CRU
BASE
B2
17
A2
8
Temperatura (°C)
Precipitación (mm/dia)
10
Ciclo anual de lluvia y temperatura (presente y futuro A2, B2)
Temperatura
Valle del Mantaro
MANTARO
MANTARO
Eta
Eta
6
4
2
CRU
BASE
B2
A2
15
13
11
9
7
0
ENE FEB MAR ABR MAY JUN
JUL
AGO SEP OCT NOV
5
DIC
ENE FEB MAR ABR MAY JUN
Meses
Precipitación (mm/dia)
CRU
BASE
B2
A2
8
6
4
2
MANTARO
OBSV (Obs)
Baseline
1961-90
17
AGO SEP OCT NOV
DIC
CRU
HadRM3P
BASE
B2
A2
15
Temperatura (°C)
HadRM3P
MANTARO
10
JUL
Meses
13
11
9
7
0
ENE FEB MAR ABR MAY JUN
JUL
AGO SEP OCT NOV
DIC
5
Meses
ENE FEB MAR ABR MAY JUN
JUL
AGO SEP OCT NOV
DIC
Meses
RegCM3
MANTARO
CRU
BASE
B2
17
A2
8
CRU
RegCM3
BASE
B2
A2
15
Temperatura (°C)
Precipitación (mm/dia)
10
MANTARO
6
4
2
13
11
9
7
0
ENE FEB
MAR ABR MAY JUN
JUL
Meses
AGO SEP OCT NOV
DIC
5
ENE FEB MAR ABR MAY JUN
JUL
Meses
AGO SEP OCT NOV
DIC
Anual- [(2071-2100)-(1961-90)]-Valle del Mantaro
Anomalías de lluvia (mm/dia)
HadRM3P
RegCM3
Ensemble
Anomalías de temperatura ( C)
Eta
HadRM3P
B2
RegCM3
Ensemble
B2
Eta
Anual- [(2071-2100)-(1961-90)]--Valle del Mantaro
Anomalías de lluvia (mm/dia)
A2
Eta
HadRM3P
RegCM3
Ensemble
RegCM3
Ensemble
Anomalías de temperatura ( C)
A2
Eta
HadRM3P
Problemas
• Proyecciones de modelos regionales son sensibles a las
condiciones de contorno de los modelos globales. Los modelos
regionales puedes ser analizados forzándolos con observaciones
o reanálises (aun habría problemas en los Andes)
• Las proyecciones son sensibles también a la performance del
modelo en representar el clima actual (problemas con
parametrizaciones, inicialización de los modelos-humedad del
suelo)
• Mejores proyecciones se obtendrían en regiones donde las
observaciones sean mejores en extensión y cobertura (datos
climáticos e hidrológicos e de experimentos de campo).
• Usuarios e investigadores de impactos y vulnerabilidad quieren
escenarios más proximos (e. 2020, 2050) en forma deterministica
• Es mejor analizar los escenarios producidos por cada modelo
regional y estadísticamente el “ensemble” sería mas
representativo.
• Necesidad de tener una climatología de T e P para América del
Sur (extensión de CALRIS) pues CRU tiene problemas
Ceres-trigo
Cambio climático e impactos en
agricultura em Brasil
Ceres-Maiz
CropGro
2070-2100
PRECIS
Modelos de
cultivo
A2
Without AS:
HadAM3P
(300 km)
HadRM3P
(50 km)
Baseline (1961-90)
(Current practices)
With AS:
(GDD, plant date, fert/irrig)
B2
2070-2100
“Crop Models”
Ceres-Wheat
Ceres-Maize
CropGro
IMPACTS OF CLIMATE CHANGE IN THE HYDROELECTRIC SECTOR.
CASE STUDY: THE SÃO FRANCISCO RIVER BASIN
CPTEC, CHESF, ONS, ANA, ANEEL, Secys. Water Resources, MMA, M Energy
• Assessment of the influence of climate in
the energy demand and supply
Present climate/
Energy demand/
Energy supply/
Prices
Climate change: means and seasonality
(temperature, rain, extremes,
streamflow, evaporation)
• Analysis of climatic and hydrologic
regimes in a region
Models (climate, hydrology
operations, economy)
• Future hydrologic regimes in the region
(changes in time and space)
Future climate/
Energy demand/
Energy supply
Prices
• Future demand
• Future supply
• Analysis of vulnerability of the
hydroelectric sector to climate change
•Demand of energy by sectors (MWh)
•Capacity of generation (MW)
•Mean temperature (°C)
•Mean precipitation (mm)
•Mean streamflow (m3/s)
•Mean wind speed (km/h)
•Mean relative humidity (%)
•Climate extremes
•Population growth
•Economical growth
•Market and prices
Supply = f (climate mean and extremes, hydrology,
capacity for generation…)
Demand = f (climate mean and extremes, time of the
year, population, economy, ,…)
•Future demand of energy by sectors (MWh)
•Future Capacity of generation (MW)
•New climate change scenarios (mean and
extremes)
•Future Population growth
•Future Economical growth
•Future Market and prices
•Reformulation of the hydroelectric matrix
•Risk analyses and mapping
•Future prices (especulation)?
•Other options of energy generation
Elementos del proyecto
•
•
•
•
•
•
Diseño experimental y acoplamiento de modelos globalesregionales
Análisis estadísticos e obtención de ensembles
Análisis regionales:
– Amazonia
– Nordeste de Brasil
– Low level jet (monzón de América del Sur)
– Cuenca del Río de la Plata
– Indices de extremos climáticos
– Region Andina
Salidas de los modelos (individual y ensembles) a nivel de
mapas y valores para la comunidad climáticas y de impactosvulnerabilidad
Colaboración con programas nacionales de cambio climático
de los países de la region
Entrenamiento con apoyo de IAI, RIOCC y gobierno de Brasil
Progresos
•
Fase I. – Corridas de los 3 modelos regionales (Eta, RegCM3 y HadRM3)
y ensembles
•
Fase II. – Evaluación de los nuevos modelos globales (CCMS3,
ECHAM5, HadGEM1)
•
Preparación para downscaling usando version mejorada y extendida del
modelo Eta a 40 km con variaciones en concentración de CO2 y GHG
•
Coordinación de esfuerzos con NAARCAP
•
Organización de reuniones con usuarios de la comunidad de impactos y
tomadores de decisiones.
•
Preparación de articulos y publicaciones, implementación de web site
para colocar a dospisición de usuarios las proyecciones climáticas del
futuro derivados de CREAS.
•
Contribución para la Segunda Comunicación Nacional de Brasil a
UNFCCC
Futuro
•
Contribucón con en PNCC de Bolivia para estudios de impacto climatico
en la salud en el pais.
•
Contribución con CONAM, IGP y SENAMHI en Perú para
intercomparaciones con los modelos que ellos ya deberán estar
generando para la Segunda Cimunicación Nacional a UNFCCC
•
Colaboración con el IRI para distribuir los escenarios climático futuros
generados por CREAS en América del Sur
•
Colaboración con RIOCC para entrenamiento en la generación y uso de
escenarios climáticos
•
Organizar una conferencia regional sobre impactos de clima y
vulenabilidad en América del Sur
Cronograma
Decision making
II National Communication of
Brazil to UNFCCC
Influence
government
Impacts and
vulnerability
Applications
Government and decision makers,
implementation of environmental
public policies
Impacts of
climate change
Vulnerability
studies in key
sectors
Invitation to other countries in
South America to use this data
2007, 2008
Sustainable
development,
social aspects
Adaptation
measurements
and mitigation
Developments and applications to key society sectors
2006-2007
2006
Products:
-Maps of climate change scenarios (regional models)-A2, B2, A1B until 2100
-Information usable in GIS
-Papers, books, reports
2005, 2006
Science oriented
Actions:
Model development, numerical analyses, tests, validation