Clima Estacional a Escalas Regional y Local
Parte I: Principales Procesos a Escala Global y
Regional, Modelos y Predictibilidad
Walter E. Baethgen
Latin America and the Caribbean Regional Program
IRI: International Research Institute for Climate and Society
The Earth Institute
Columbia University
[email protected]
(Adaptado de N. Ward, IRI)
http://ccnmtl.columbia.edu/projects/climate/
Gestión de Riesgos Climáticos en el Sector Agropecuario (IRI-INMET). Brasilia, Diciembre 2007
El Sistema Climático
Procesos diferentes, a escalas diferentes (espacial y temporal)
Variabilidad Climática y Cambio Climático: Lenguaje
(“Tiempo” 1 – 10 días)
“Variabilidad Climática”
•2-3 meses
•6 meses – 1 año
•Década(s)
“Cambio Climático”
•Varias Décadas
•Siglos
Planificación y Toma de Decisiones: Predicciones
(“Tiempo” 1 – 10 días)
“Variabilidad Climática”
Condiciones atmosféricas: predicciones 1 a 10 días
Atmósfera interaccionando con Océanos y
Tierra: las condiciones varían más
lentamente (”memoria” más larga).
Mejor entendimiento de estas interacciones
permiten la Predicción Climática (3-6 meses)
Variabilidad “Decádica” (decenas de años)
Mucha investigación / Se conoce “poco”
“Cambio Climático”
Calentamiento Global, Cambio Climático:
Además de procesos físicos,
suposiciones sobre Comportamiento Humano
como escenarios de emisiones, tecnologías,
deforestación (INCERTIDUMBRE)
Predicción Climática y Pronósticos del Tiempo
•Límite teórico de predictibilidad del TIEMPO: 10-14 días
• El CLIMA es la “estadística” del TIEMPO: temperatura media,
número de tormentas, número de días sin lluvia, etc.
• Cambios lentos en el forzamiento de la atmósfera pueden
permitir cierta predictibilidad en el CLIMA
• Algunos candidatos: Radiación Solar, Características del
Terreno (ej.: topografía), Composición de la Atmósfera, Hielos,
Temperatura de la Superficie del Mar (TSM)
• Los cambios en la TSM son importantes para el CLIMA a escala
ESTACIONAL (hasta MULTIDECADAL)
Temperaturas Medias: Promedio y Desvios
25
Media 1960-2006
2005-2006
Promedios (Climatología) y
Anomalías
15
10
2005
2006
Anomalias de Temperaturas Medias
5
6
0
1
4
7
10
1
4
7
Mes
Observado - Promedio = Anomalía
menos
4
10
= “Anomalía”
Temperatura Media (oC)
Temperatura Media (oC)
20
2
0
1
4
7
10
1
4
7
-2
-4
Anomalias 2005 y 2006
-6
-8
2005
2006
Mes
10
El Niño, El Niño 1, 2, 3 y 3.4
Ciclo Anual y Anomalías
Temperatura de la Superficie del Mar (TSM) en el Pacífico Tropical del Este (Nino3)
•
El promedio de Largo Plazo es la
CLIMATOLOGÍA. La figura con valores
mensuales muestra el CICLO ANUAL
(Promedio de la “caja” Nino3)
•
TSM de cada mes 1950 a 2002 (azul)
junto al ciclo climatológico anual (rojo)
•
Anomalías de las TSM para cada mes
(1950 a 2002)
Patrones Espaciales en el Pacífico Tropical
(En vez de usar valores promedio de las “cajas”)
Climatología de las TSM
en Octubre - Diciembre
Análisis Compuestos: Cálculo
de patrones medios para subsets de varios años
(en este caso: 5 años El Niño)
Patrones Espaciales en el Pacífico Tropical
(En vez de usar valores promedio de las “cajas”)
Climatología de las TSM
en Octubre - Diciembre
Análisis Compuestos: Cálculo
de patrones medios para subsets de varios años
(en este caso: 5 años El Niño)
Mecanismo Físico Fundamental
(Especialistas Clima: Sudoku, Jornal)
Representación simplificada de los procesos de los procesos físicos
que llevan al siguiente modelo:
• Capas bajas de la atmósfera se ajustan a los gradientes de las TSM
• El aire caliente es más liviano, pesa menos: presión más baja en la superficie
(“baja presión a nivel del mar)”
• El aire se mueve desde las áreas con mayor presión hacia las áreas de
menor presión, es decir los vientos soplan hacia las zonas de presión más baja
Vientos Causados por Gradiente de TSM
Ejemplo: TSM se calienta 2oC desde el Oeste al Este
•
Vientos soplan hacia la zona de
presión más baja: sobre las TSM
calientes.
•
El viento también es afectado por:
•
Fricción la superficie de la tierra
•
Efecto Coriolis: Debido a la
frena el viento
rotación de la Tierra, el viento es
desviado hacia la derecha
(izquierda) en el Hemisferio Norte
(Sur)
Vientos y TSM en el Pacífico
Tropical
Vientos y TSM en el Atlántico
Tropical
Por qué Importan las TSM?
Algunas anomalías en las TSMs persisten
durante unos meses a estaciones
(y algunas más aún). Esto permite cierta
predictibilidad climática si:
(i) Se supone que las anomalías en las
TSM van a persistir durante el período que
se quiere pronosticar;
(ii) Se saben los padrones atmosféricos
asociados con las anomalías de las TSMs
Por eso: Esfuerzos Internacionales Observaciones en Océanos:
Cobertura en Febrero de 2005
XBT, MOORINGS, ARGO floats
Movimiento Vertical y Nubes
• Vientos en Superficie convergen, el aire sube
• Al subir el aire se enfría – hay condensación de
humedad
•A los 10km (tropopausa), existe una “tapa” en la
atmósfera
• A esa altura los vientos divergen
Concepto de Teleconexión
Estos cambios de gran escala sobre un
océano pueden causar cambios con
consecuencias climáticas en otros lugares más
lejanos. Esas “conexiones” de una región a
otra se llaman “Teleconexiones”
Variaciones en el OcéanoAtmósfera del Pacífico Tropical
Ejercicio 1
http://ccnmtl.columbia.edu/projects/climate/
Clima Estacional a Escalas Regional y Local
Parte I: Principales Procesos a Escala Global y
Regional, Modelos y Predictibilidad
Continua …
Gestión de Riesgos Climáticos en el Sector Agropecuario (IRI-INMET). Brasilia, Diciembre 2007
Modelos Dinámicos del
Sistema Climático
•Modelos de Circulación General /
Modelos Climáticos Globales (GCMs)
•Utilizan leyes físicas y representan el
clima en grillas 3-D
•Trabajan en pasos de tiempo por ej.:
pasos de 10 minutos (en 3 meses:
144*90=12,960 pasos)
•Atmósfera solamente: valores de las
TSM a los niveles más bajos de la
atmósfera del GCM
Los GCMs representan cada punto de la atmósfera en una grilla 3-D. Una grilla
típica tendría un espaciamiento horizontal de 300km y unas 20 capas verticales
distribuidas en los primeros 10km de la atmósfera (que son los claves), y unos
pocos más sobre esa altura.
Evolución de los GCMs
con el tiempo
(Ejemplo del IPCC)
La resolución vertical
cambió también en
proporción
Discusión:
Qué importancia tiene
la mayor resolución?
(respuesta no climatológica)
TSM en el Pacífico Tropical
Ejemplo de Predicción de lluvia
en África Oriental con TSMs
Ejercicio 1:
TSM en los Años más Húmedos de SE
América del Sur
Pero: uno de los años no presentaba anomalías positivas en el Pacífico
Concepto de Ensamble
http://ccnmtl.columbia.edu/projects/climate/course_html/module_93_lesson_244.html
Ejemplo de Probabilidad
Part 2 Section 4
Concepto de Ensamble
Sin Viento: 5 bolas caen a la
derecha y 5 a la izquierda – el
pronóstico no tiene información
extra sobre el de chances de 50-50
(tirar una moneda)
Viento suave (brisa) en rachas,
(2m/s) soplando de izquierda a
derecha: 3 bolas caen a la izquierda
y 7 a la derecha
Viento más fuerte (4m/s) soplando
de izquierda a derecha: 1 bola cae a
la izquierda y 9 a la derecha
Ejemplo de predicciones de
GCM sin fuerte control de TSM
Con muy
Poco viento
Corridas
individuales
Ensamble
Observado
Ejemplo de Predicciones de
Lluvia en el Este de África
1997: 23 de 24 salidas dieron
anomalías positivas
1999: 23 de 24 salidas dieron
anomalías negativas
Otra forma de asignar
Probabilidades
Padrones Climáticos en los 5
Años más húmedos en SESA
Ejercicio 2
(No vamos a trabajar con las preguntas)
http://ccnmtl.columbia.edu/projects/climate/
Descargar

TSM - Inmet