Alteração climática dos índices de estabilidade na Peninsula Iberica

Abstract

Este trabalho tem como objetivo a comparação da intensidade, frequência e distribuição de um conjunto de índices de estabilidade atmosférica simulados entre o clima histórico (1986-2005) e um cenário climático (2081-2100) na Península Ibérica. Considerou-se o cenário de emissão de gases RCP8.5. Estes índices avaliam a instabilidade atmosférica que é um elemento fundamental e percursor no desenvolvimento de tempestades. Através dos seus valores limite, é possível estimar alterações na probabilidade de ocorrência de eventos extremos que se poderão desenvolver no clima futuro, relativamente ao histórico. Primeiro, utilizou-se um conjunto de simulações do WRF com dois forçamentos: reanálises do ERA-Interim e um modelo do Max Planck Institute. De seguida, foram calculados diferentes índices de estabilidade. A validação do modelo consistiu no cálculo das médias sazonais, da sua diferença e das respetivas PDFs dos índices simulados pelo WRF-MPI e WRF-ERA. Verifica-se uma sobrestimação do CAPE, SHR6km (vento de corte) e SWEAT simulados pelo WRF-MPI. No entanto, nos campos dos índices simulados pelos dois forçamentos para o período histórico, verifica-se que os padrões espaciais são semelhantes apesar das diferenças na intensidade. Como as alterações climáticas dos índices são avaliadas através de diferenças, estas discrepâncias não invalidam a utilização do modelo no futuro. Posteriormente foram estudadas as alterações climáticas dos índices através da comparação entre o clima histórico e futuro. Estima-se um aumento da intensidade do CAPE e uma diminuição (aumento) da frequência de eventos com intensidade reduzida (elevada). Estas alterações são robustas no verão e outono. Também é esperado um aumento da intensidade do SHR6km na primavera e inverno tal como da frequência de SHR6km elevado nestas estações e uma redução da intensidade e da frequência de eventos com SHR6km elevado nas restantes. Haverá um possível aumento robusto da intensidade do SWEAT no verão e outono, bem como da frequência destes valores. Concluindo, será provável um aumento da frequência dos ambientes favoráveis ao desenvolvimento de tempestades, devido a uma maior intensidade e probabilidade de ocorrência de valores extremos do CAPE e do SWEAT. No entanto, a redução do SHR6km, poderá diminuir a organização das tempestades e o seu tempo de vida.

The purpose of this study is to compare the intensity, frequency and distribution of several atmospheric stability indices simulated between the historical climate (1986-2005) and a climate scenario (2081-2100) in the Iberian Peninsula. It was considered the gases emission scenario RCP8.5. These indices evaluate the atmospheric instability which is a basic and precursor ingredient needed for thunderstorm development. By using their threat values, it is possible to estimate the changes in the occurrence probability of extreme events which may develop in the future climate, relatively to the historical. First, it was used a WRF simulation ensemble driven by two forcings: ERA-Interim reanalysis and a Max Planck Institute model. Then, it was calculated a group of different stability indices. The model validation consisted on the calculus of the seasonal means, their differences and the respective PDFs of the indices simulated by WRF-MPI and WRF-ERA. It is verified an overestimation of CAPE, SHR6km (wind shear) and SWEAT simulated by WRF-MPI. However, in the indices fields simulated by both forcings, for the historical period, it is verified that the spatial patterns are similar, although differences in intensity. As the climate changes are evaluated by differences, these discrepancies don’t invalidate the model utilization in the future. Afterwards it was studied the climate changes of the indices by comparing the historical and future climate. In the future, it is estimated an increase of CAPE intensity and a decrease (increase) of the frequency of events with low (high) intensity. These changes are robust in the summer and autumn. It is also expected an increase of SHR6km intensity in spring and winter, just as of high SHR6km frequency in those seasons and a decrease of intensity and frequency of events with high SHR6km on the other seasons. There will be a robust increase of SWEAT intensity in the summer and autumn, as well as the frequency of those values. Concluding, it will probably occur an increase of the frequency of favorable environments to the development of thunderstorms, due to the increase of the intensity and occurrence probability of extreme CAPE and SWEAT values. However, the decrease of SHR6km, may reduce the thunderstorms organization and their lifetime.