Sensitivity experiments with regional climate modelsforcings and spin-up time

Resumen

El objetivo principal de esta tesis es estudiar la sensibilidad del modelo climático regional, WRF, al tiempo de spin-up, a los forzamientos radiativos debido a la concentración de gases de efecto invernadero y a los procesos de interacción de aerosoles. Los objetivos específicos son: " Estudiar la importancia de incluir la variación de la concentración atmosférica de gases de efecto invernadero en los modelos climáticos regionales como un forzamiento externo. " Determinar un tiempo de relajación o spin-up óptimo para nuestras simulaciones regionales. Es decir, el tiempo que necesita el modelo para que las variables atmosféricas y de suelo alcancen un equilibrio físico. " Cuantificar la sensibilidad de la inclusión de la simulación dinámica de aerosoles y su interacción directa e indirecta con la radiación. " Generar una gran base de datos de simulaciones regionales a alta resolución (~50 km) con el dominio de Euro-CORDEX. En el Capítulo 2 se muestra que las tendencias de temperatura se ven significativamente afectadas por 1-2K siglo-1. Teniendo en cuenta el calentamiento global de 1.5ºC sería un impacto no despreciable de hasta 1K de la temperatura a 2 metros en las proyecciones futuras. Las temperaturas máximas y mínimas también se ven afectadas de manera similar. Incluso, en algunos casos, estas diferencias se duplican. Es necesario reconsiderar cuidadosamente las configuraciones de los RCM con respecto a la inclusión de la evolución de las concentraciones de los gases de efecto invernadero como un forzamiento externo. Además, debe de estar claramente documentado en la literatura para poder reproducir y mejorar la confianza en las investigaciones publicadas. En el Capítulo 3 basamos nuestro análisis en simulaciones con WRF sobre un dominio de Euro-CORDEX y descubrimos que la duración óptima es de aproximadamente 6 meses. Es importante comenzar las simulaciones en una fecha alejada del invierno, ya que garantiza una representación más realista de la capa de nieve. Las variables del suelo requieren períodos de spin-up más largos que las atmosféricas. Esta falta de equilibrio puede descuidarse a menos que el objetivo del estudio tenga que ver con la retroalimentación de la atmósfera y el suelo profundo. Los resultados del Capítulo 4 muestran que el promedio de precipitación no varía demasiado aunque sí que ocurre una redistribución espacial al introducir las interacciones ACI y ARI. En Centroeuropa encontramos una disminución de la precipitación y en el Mediterráneo Oriental un aumento. La introducción de estas interacciones mejora las estimaciones de nuestro modelo en ERA5 con respecto a la sobre estimación existente en el escenario BASE. Esta disminución de la precipitación en Europa Central parece que coincide cuando hay eventos de PMratio con gran intensidad y con gran tamaño. Estudiando diferentes regímenes de lluvia y diferentes zonas, se encuentra que los aerosoles contribuyen de forma positiva o negativa a la precipitación dependiendo del lugar y de la intensidad de la precipitación. En la zona del norte, centro y este de Europa, reducen la precipitación en nuestros experimentos pero para el Mediterráneo, la precipitación aumenta. En esta tesis se presentan varios estudios de sensibilidad en simulación del clima regional con modelos climáticos regionales. El valor de esta tesis, además del análisis de los distintos procesos físicos involucrados, viene dado por las distintas recomendaciones que se pueden dar a otros investigadores que vayan a realizar experimentos climáticos de este tipo. Ya que se ha cuantificado la importancia que distintos elementos en el diseño de los experimentos pueda tener sobre la incertidumbre asociada a la generación de climas a nivel regional, así como la importancia de documentar ciertos detalles de las simulaciones que se realicen.