La directiva de inundaciones La información meteorológica y climática

Transcripción

1 La directiva de inundaciones La información meteorológica y climática Antonio Mestre Área de Climatología y Aplicaciones Operativas AEMET

2 Esquema presentación Los sistemas meteorológicos que pueden dar lugar a inundaciones en España: las escalas espaciales y temporales. Previsión y alerta temprana La vigilancia meteorológica/climática a distintas escalas. La predicción de las precipitaciones intensas a distintas escalas de tiempo. Evaluación del Riesgo Climático La caracterización climática y el análisis de riesgos. El Cambio Climático: La evolución futura del riesgo de precipitaciones intensas.

3 Las precipitaciones intensas: escalas espaciales y temporales características Las escalas espaciales y temporales y las distribuciones espacio-temporales de los campos de precipitación característicos de los sistemas meteorológicos que pueden dar origen a estos fenómenos extremos determinan la información de base a utilizar en los análisis de riesgos climáticos y las técnicas de estimación y predicción que permiten avisas anticipadamente del riesgo de posibles inundaciones. En España, a estos efectos se debe distinguir grosso modo entre la fachada atlántica y las regiones de la vertiente mediterránea. Fachada Atlántica: Los temporales atlánticos asociados a perturbaciones de escala sinóptica son los que producen las precipitaciones más intensas. Se acumulan en períodos de varios días y afectan a áreas extensas, el efecto orográfico es muy importante produciendo reforzamiento de las precipitaciones en laderas orientadas al sur y oeste.

4 Las precipitaciones intensas: escalas espaciales y temporales características Vertiente Mediterránea: Sistemas Convectivos de Mesoscala (SCM): estructura nubosa formada por un conjunto de focos convectivos conformando un área de precipitación de diámetro superior a 100 Km y con duración media de 9-12 horas, siendo los de mayor tamaño los de mayor duración. Lluvias cálidas: Están asociadas a sistemas nubosos de naturaleza convectiva, pero sin convección profunda, son más someros en su desarrollo vertical, tienen un tamaño más reducido que los SCM y producen precipitaciones intensas y persistentes con fuerte realce orográfico. Supercélulas: Son estructuras convectivas muy evolucionadas, se pueden definir como tormentas con un largo ciclo de vida, con abundancia de fenómenos como lluvias intensas de corta duración, granizo de gran tamaño, rachas muy fuertes de viento y posibilidad de tornados. Tormentas locales: Se trata de núcleos convectivos de menor tamaño, no superior a pocas decenas de Kms y ciclo de vida de en torno a 1 hora, pero que pueden desarrollar grandes intensidades de precipitación (100 mm o más en 1 hora).

5 complejidad de la variable precipitación En relación con la estimación de la precipitación: Limitada densidad de las redes a las que se accede en tiempo real y Complejidad estructural de los campos de precipitación. Precisión limitada de las propias medidas puntuales. Los requerimientos de densidad de observación que, para una precisión equivalente en la estimación de la precipitación, son bastante mayores que para cualquier otra variable meteorológica básica. (Si se desea explicar el 90% de la varianza espacial de la variable se requiere un espaciamiento medio entre puntos de unos 5 Km. en precipitación diaria). Diversidad de técnicas de estimación, todas ellas con una considerable incertidumbre: basadas datos puntuales (deterministas, estocásticas: kriging); que incorporan información externa invariante; técnicas de estimación condicionadas al tipo de tiempo ; técnicas que incorporan datos de teledetección ( radar, satélite)... En relación con la predicción cuantitativa.» La gran variabilidad espacial y temporal de los campos de precipitación, especialmente en precipitaciones convectivas, que son las que en general dan lugar en España a las precipitaciones más intensas. Las dificultades de los modelos para predecir la precipitación (ocurrencia/cantidad) por: Falta de datos (o limitaciones de los mismos) en áreas de gran importancia: océano Atlántico. Procesos atmosféricos no lineales; aproximaciones en la física de los modelos; parametrización de la convección en los modelos operativos; parametrización de la microfísica en modelos alta resolución. Los modelos numéricos de predicción del tiempo simulan/predicen la variable precipitación de forma menos precisa que otras variables: temperatura, viento, humedad,

6 La vigilancia del clima en tiempo real: Red de Estaciones Automáticas de AEMET

7 Vigilancia en tiempo cuasi-real

8 La predicción de la precipitación (corto/medio plazo) La predicción de las variables meteorológicas básicas: Los Modelos Numéricos de Predicción atmosféricos son la herramienta fundamental dentro del proceso de predicción meteorológica. Los MNP permiten simular y predecir el comportamiento de la atmósfera y de sus variables meteorológicas. Los MNP parten de las condiciones iniciales observadas (no perfectas), resuelven las ecuaciones de la dinámica de la atmósfera: a) de forma explícita b) de forma aproximada, a través de esquemas que simulan mediante ecuaciones realtivamente sencillas procesos complejos (convección, nubes etc,)

9 La predicción de la precipitación ( corto/medio plazo) Modelos deterministas: Modelo CEPPM (Global) HIRLAM 0,16 Resolución Espacial y temporal 16 Km. 3-6 horas 16 Km. 3-6 horas Actualización Cada 12 horas Cada 6 horas Alcance temporal 10 días 3 días HIRLAM 0, 05 5 Km. 1 hora Cada 6 horas 36 horas HARMONIE 2,5 Km. 1 hora Cada 6 horas 36 horas Modelos probabilistas Modelo EPS (Global) Resolución Espacial 32 Km. 51 miembros Actualización Cada 12 horas Alcance temporal 15 días SREPS 25 Km. 20 miembros Cada 6 horas 3 días GLAMEPS 5 Km. 54 miembros Cada 6 horas 54 horas

10 El modelo HARMONIE no hidrostático incluye 6 variables de pronóstico para los procesos húmedos: vapor de agua, agua líquida, cristales de hielo, lluvia, nieve y nieve granulada o granizo. Esta versión se ejecuta diariamente en modo experimental en AEMET sobre el área de la península Ibérica y Baleares a 2,5km de resolución y 65 niveles en la vertical.

11 La predicción a corto plazo: productos experimentales

12 TIEMPO/ALCANCE H+36 Modelo HIRLAM 0,05º H+48 Modelo HIRLAM 0,16º En la BDDP se utiliza el mejor modelo para cada rango de predicción. H+240 Modelo CEPMP La información se facilita en formato grib y rejilla de 0,05º

13 Algunas de las variables disponibles actualmente en la BDDP. Prob.Precipitación >= 0,5 mm 06 /05/2014 Dirección del viento a 10m Fuerza del viento a 10m Rachas de viento a 10m Intensidad de precipitación Probabilidad de tormentas Probabilidad de precipitación >0 Probabilidad de precipitación >5mm Probabilidad de precipitación >10mm, >20mm.. > Probabilidad de precipitación> 80mm

14 La predicción cuantitativa de la precipitación (el corto plazo)

15 La predicción de las precipitaciones intensas: el medio plazo y las predicciones probabilistas

16 La predicción de las precipitaciones intensas: el medio plazo y las predicciones probabilistas

17 La evolución temporal de la calidad de las predicciones de precipitación

18 La predicción de la precipitación a escala estacional La atmósfera es caótica y por tanto las predicciones (a todas las escalas!!) vienen afectadas por incertidumbres. En el caso de la predicción estacional su fiabilidad depende fuertemente de las regiones del mundo de que trate, de las variables, de las estaciones, del estado del ENSO, En general hay poca predecibilidad (comparada con corto/medio plazo), siendo especialmente escasa en latitudes medias y sólo apreciable para ciertas ventanas de oportunidad Hay muchas fuentes distintas de información que hay que combinar de forma óptima. La información es probabilística

19 La predicción de la precipitación a escala estacional

20 Evaluación del riesgo climático de precipitaciones intensas Requiere el análisis de datos de diversas variables, en particular precipitaciones máximas registradas sobre distintos intervalos de tiempo, así como la evaluación de precipitaciones medias areales sobre superficies de extensión variable. Métodos basados en un enfoque estadístico frecuencial: sencillos de aplicar al sólo requerir datos locales y con la ventaja de poder usar las técnicas de ajuste en las colas de las distribuciones, en el tratamiento de muestras pequeñas y en la regionalización y tratamiento espacial de la información pero hipótesis de partida restrictivas (series largas y a la vez estacionarias, necesidad de extrapolar ). Métodos alternativos de tipo físico: Basados en el análisis detallado de los mecanismos físicos que producen las precipitaciones intensas, en la descomposición de un episodio de lluvias intensas según factores meteorológicos y en la posterior recombinación de estos episodios, de modo que se agrupen del modo pésimo. Tienen coherencia física y se puede introducir tendencias en las variables climáticas básicas. Pero son complejos y tiene amplios requerimientos de información meteorológica.

21 Tendencias en las series de precipitaciones intensas (máximas anuales)

22 Evolución futura de la frecuencia de precipitaciones intensas La incertidumbre en las proyecciones de precipitación es mayor que para otras variables. Esta incertidumbre es aún mayor para extremos de precipitación dado que la frecuencia, distribución e intensidad de las precipitaciones intensas no es bien simulada por los modelos climáticos. SREX, IPCC (2012). Es probable que la frecuencia de las precipitaciones intensas o la proporción de precipitación que se produce en estos eventos se incremente a lo largo del sigo XXI en muchas regiones del globo, especialmente en altas latitudes y en regiones tropicales, y en invierno en latitudes medias-altas. El cambio de la capacidad de transporte de humedad en la atmósfera puede resultar en una mayor frecuencia de precipitaciones intensas, incluso en regiones en las que la precipitación media tienda a disminuir. Es probable que (para un amplio rango de escenarios de emisiones (B1, A1B, A2)) el actual valor de la precipitación para un período de retorno de 20 años sea equivalente a finales del siglo XXI a uno de 5-15 años de período de retorno y que en la mayor parte de las regiones los escenarios de mayores emisiones (A1B and A2) conduzcan a mayores disminuciones en las proyecciones de los períodos de retorno. Hay una confianza media en las tendencias futuras de las precipitaciones intensas en Europa debido a las señales parcialmente inconsistentes entre estudios distintos para regiones diversas, especialmente en verano. Estas incertidumbres son mayores en conjunto en el sur de Europa y en la región Mediterránea donde las tendencias tienen baja confianza.

23 Comparación entre resultados de diversos proyectos: CMIP3/CMIP5/MRI La dispersion entre proyecciones de precipitación es aún sustancial debido en parte a la gran variabilidad natural (NAO y AMO), y a las limitaciones inherentes a los modelos. Los modelos apuntan a que es probable que la precipitación disminuya en el Mediterráneo.

24 Escenarios de precipitación en España (PNACC) (Mestre et al 2014) CMIP3 +DS

25 Escenarios de CC sobre España: por regiones, métodos de disminución de escala, distintos proyectos

26 Cambio en los períodos de retorno de las precipitaciones (SREX) Cambios proyectados de los períodos de retorno de la precipitación diaria tomando como referencia el valor del período de retorno de 20 años con datos de finales del siglo XX ( ). 14 GCMs CMIP3. Se aprecia un nivel bajo de confianza en estos cambios RV20HP para la Europa Mediterránea

27 Proyecciones de cambio en los períodos de retorno de precipitaciones intensas. (Amblar & Ramos 2014) Intervalos de confianza muy amplios para los valores previstos de períodos de retorno en el futuro.

28 Cambio en el porcentaje de días con Prec>P95 (SREX) Cambio en el valor de la Prec (mm) correspondiente al P95 (PNACC) 14 GCMs CMIP3.

29 Conclusiones Se ha avanzado en la comprensión de los procesos que dan lugar a los sistemas meteorológicos que pueden dar lugar a inundaciones, a efectos de su predicción a diversas escalas de tiempo, pero aún existe un campo de mejora especialmente en las escalas muy cortas y en un sentido contrario en las escalas de medio plazo/mensual/estacional. La vigilancia meteorológica en el muy corto/corto/medio plazo y los avances en la física y resolución de los modelos de predicción numérica del tiempo permiten disponer de aviso anticipado de situaciones que pueden dar lugar a inundaciones y desarrollar sistemas de alerta temprana. Ello requiere la plena coordinación operativa entre distintos Organismos así como una buena distribución espacial de las redes de observación meteorológica y una mayor integración de datos procedentes de distintas fuentes, y de integración de redes. En el medio plazo y en el plazo mensual/estacional es importante el desarrollo y uso en la toma de decisiones de predicciones con un enfoque probabilista. Los análisis climáticos de riesgo de precipitaciones intensas constituye una información básica en la aplicación de la directiva de inundaciones. Las proyecciones de precipitaciones intensas derivadas de los modelos de predicción del clima indican que pued haber a nivel global cambios en la frecuencia de inundaciones, pero el nivel de confianza de estas proyecciones es bajo, en particular en la Europa mediterránea.

30 Gracias