Regional climate modeling of the mediterranean and the Iberian Peninsula climate variability
- Autores: Giovanni Liguori
- Directores de la Tesis: William Cabos Narváez (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Alcalá ( España ) en 2016
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Miguel Angel Gaertner (presid.), Francisco José Álvarez García (secret.), Alfredo Izquierdo González (voc.), Enrique Sánchez Sánchez (voc.), Dmitry Sein (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencias por la Universidad de Alcalá
- Materias:
- Enlaces
- Resumen
- español
La región Mediterránea se caracteriza por una fuerte interacción entre mar y atmósfera y por sistemas dominantes de alta y baja presión que resultan en un clima complejo y fuertemente estacional. Las proyecciones para el clima futuro obtenidas forzando el clima con concentraciones crecientes de gases a efecto invernadero muestran como esta región sea un "hotspot" del cambio climático proyectado por el siglo 21. La vulnerabilidad del clima Mediterráneo al cambio climático en curso, y el importante papel que la interacción océano-atmósfera juega en esta región, ha motivado coordinar un esfuerzo común en la realización de simulaciones regionales acopladas regionales. Este esfuerzo común se ha formalizado en el marco del proyecto Med-CORDEX, cuyos objetivos primarios son mejorar el conocimiento de la variabilidad climática y de la tendencia en el clima del pasado y proporcionar proyecciones para el clima futuro con mayor precisión y exactitud. Parte de este trabajo de tesis ha sido desarrollado como contribución al proyecto Med-CORDEX.
En este trabajo de tesis se analiza un ensamble de modelos regionales climáticos (RCMs) para estudiar la variabilidad climática de la región mediterránea y de la Península Ibérica (IP). A pesar de que de la IP sea una región relativamente pequeña, su clima, que está influenciado tanto por el oceano Atlántico como por el mar Mediterráneo, presenta una gran variedad climática. Puesto que la variabilidad climática de la IP y de la región Mediterránea están conectadas, un estudio integrado de las dos regiones resulta ser un marco excelente para investigar los mecanismos físicos responsables de la variabilidad climática observada en estas regiones.
Aunque los proyectos de investigación que han producido los ensembles de RCM han realizado simulaciones para el clima actual y el clima futuro, este manuscrito solo presenta los resultados obtenidos para las del clima actual. El primer paso ha sido un enfoque en la variabilidad climática de la cuenca mediterránea y en particular en la asociada con el intercambio de calor entre el océano y la atmósfera. Este flujo de calor a la interfaz mar-aire afecta a muchos procesos que controlan el clima del Mediterráneo como, por ejemplo, la formación de aguas profundas, principal motor de la circulación termohalina. Combinando modelos y observaciones, se ha podido asociar los primeros dos modos de variabilidad del flujo de calor a la interfaz mar-aire con algunos patrones de variabilidad atmosférica de gran escala. Además, calculando el balance calor entre mar y atmósfera, hemos identificado los mecanismos físicos que conectan la variabilidad de los flujos de calor con los patrones de variabilidad atmosférica.
Tras valorar la variabilidad de los flujos de calor en la cuenca Mediterránea, se ha estudiado la variabilidad de la IP usando un ensemble de RCM formado por 4 modelos. En particular, se han investigado el estado medio de parámetros básicos atmosféricos y la variabilidad interanual de los extremos de temperatura y precipitación. También se ha valorado la distribución espacial de los eventos extremos y, comparando los cuatro RCMs, se han identificado las regiones con alta y baja variabilidad interna.
- English
The Mediterranean region is characterized by intense air-sea interaction and dominant high and low pressure systems that results in a complex and strongly seasonal climate system. Future climate projections performed with increasing concentrations of greenhouse gases, have revealed this region to be one of the climate change “hot spots” of the 21st century. The vulnerability of the Mediterranean climate system to the ongoing climate change, and the crucial role that air-sea interaction plays in this region, have motived the European scientific community at coordinating the climate modeling community towards the development of fully coupled regional climate models. This common effort has been formalized under the Med-CORDEX project, which primary goals are to improve understanding of past climate variability and trends, and to provide more accurate and reliable future projections. Part of this thesis is a contribution to the Med-CORDEX project.
In this thesis work we use multi-model ensembles of regional climate models (RCMs) to study the climate variability of the Mediterranean Sea and of the Iberian Peninsula(IP). Despite its relatively small extension, the IP, which is influenced by both Atlantic and Mediterranean basins, presents a large variety of climates. Since the IP climate variability is linked to the Mediterranean Climate, an integrated study of the two regions results in an excellent framework to investigate the physical mechanisms responsible for the observed climate in these regions.
The research projects that produced the RCM multi-model ensembles used in this thesis work, have produced both present- and future-time simulations. However, in this manuscript we present only the results of the present-time model outputs.
First, we focused on the Mediterranean basin climate variability, and in particular on the variability of its air-sea heat fluxes, which affect several climate processes controlling the Mediterranean climate. These include the winter formation of deep waters, which is the primary driver of the Mediterranean Sea overturning circulation. Combing models and observations, we were able to connect the two leading modes of air-sea heat flux variability with large-scale atmospheric teleconnection patterns. Also, by performing a budget analysis, we were able to explain the physical mechanism linking these teleconnection patterns with the airsea heat flux variability.
Once assessed the heat fluxes variability of the Mediterranean Sea, we connected this to the climate variability of the IP using a 4-model ensemble of RCM. In particular, we investigated mean fields of basic atmospheric parameters and the interannual variability of temperature and precipitation extremes. We assessed the spatial distribution of extreme events statistics and, comparing the four RCMs, we identified regions with high and low internal variability as well as with large bias among the models.
- español
