Metodología para estimar caudales medios y extremos en escenarios de cambio climático

Abstract

Resumen: Actualmente nos enfrentamos a cambios de naturaleza antrópica que están afectando la dinámica de la circulación terrestre. En los informes de la IPCC se afirma de manera categórica que la tasa de emisiones de gases de efecto invernadero tiende a un aumento no observado en 800.000 años, que a su vez es el mayor contribuyente al forzamiento radiactivo. Todos estos efectos impactan la disponibilidad del recurso hídrico a nivel global y se hace necesario el estudio de variables, como la lluvia, en escenarios de cambio climático. En este trabajo se proyecta la precipitación mensual haciendo uso de herramientas como los modelos de circulación general del Coupled Model Intercomparison Project (CMIP) fases 3 y 5, datos de reanálisis y estaciones in situ. En total fueron analizados 64 modelos de los cuales se evaluó su capacidad para capturar correctamente los fenómenos gobernantes influyentes en la climatología de Colombia. De este análisis de seleccionaron los modelos adecuados para la zona de estudio que serán el insumo para la proyección de la lluvia a escala local en el Valle de Aburra. Este salto de escala se realiza mediante una técnica de reducción de escala ("downscaling") estadística no paramétrica a partir de campos físicos y dinámicos atmosféricos que proporcionan información de menor incertidumbre que la precipitación directa de los modelos acoplados. Finalmente se pudo observar cómo las condiciones extremas de precipitación mensual tienen tendencias de aumento para el percentil 90 y disminución para el percentil 10. Es claro que el efecto del cambio climático no tiene implicaciones significativas en valores medios, es decir, no existe traslado del percentil 50 y se mantiene constante en el tiempo, más sí implicaciones en las colas. En general los cambios conjuntos de la lluvia y los campos físicos no fueron tan consistentes como los campos dinámicos, que muestran aportar mayor información de la variabilidad de la precipitación, en particular procesos convectivos/subsidentes.

Abstract: Currently we face changes of anthropic nature that a_ect the terrestrial circulation dynamics. The IPCC reports strongly emphasize that the greenhouse emissions are growing at a rate that hasn't been seen in 800.000 years, and such emissions are the major contributors to radiative forcing. All these e_ects impact the water availability, so the study of variables like rainfall, in the context of climate change scenarios, become necessary. In this work, the monthly precipitation is predicted with tools like Global Circulation Models (GCM), phases 3 and 5, the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP), reanalysis data, and in-situ stations. A total of 64 models were analyzed; we evaluated their ability to correctly capture the governing phenomena of Colombian climatology. As a result of the analysis we selected the acceptable models for the study area, which we took as the input for precipitation prediction at a local scale in the Aburra Valley (Antioquia-Colombia). This downscaling process is carried out through a non-parametric statistic technique based on physical and dynamic fields which are more stable and less uncertain than the GCM rainfall. Finally we observed that the extremes of monthly rain conditions have an upward trend for the 90 percentile and a downward trend for the 10 percentile. It was clear that the climate change e_ect does not have signi_cant implications in the mean values; in other words, the 50 percentile doesn't move and the mean values remain constant. However, the tails are in fact a_ected by climate change. Generally, the joint changes in the rainfall and physical _elds are not as consistent as the changes in the dynamical _elds, which provide more information about precipitation variability, particularly ofsubsidence/convective uxes