Les projeccions de canvi climàtic

Què són les projeccions?

Les projeccions climàtiques són simulacions del clima de la Terra per a les dècades futures (normalment fins al 2100) i es basen en suposats “escenaris” de concentracions de gasos amb efecte d’hivernacle, aerosols i altres components atmosfèrics que afecten l’equilibri radiatiu del planeta. Les projeccions climàtiques són importants per tal d’avaluar els efectes del canvi climàtic i els riscos i oportunitats que en resulten. Així, ajuden a desenvolupar i planificar mesures d’adaptació per a diferents sectors o regions.

Què són els models climàtics?

Les projeccions climàtiques s’obtenen mitjançant l’execució de models numèrics del clima de la Terra, que poden cobrir tot el món o una regió específica, com per exemple Europa. Aquests models s’anomenen models climàtics globals (MCG o GCM amb les sigles en anglès), també coneguts com a models de circulació general, o models climàtics regionals (MCR o RCM amb les sigles en anglès), respectivament.

Els primers models climàtics es van crear a la dècada de 1960 i van calcular amb èxit els canvis en la temperatura del planeta, modelant l’equilibri entre l’energia que arriba del Sol i l’energia que s’escapa de l’atmosfera terrestre de tornada a l’espai. Els models climàtics actuals aborden molt més que el balanç energètic Sol-Terra. Treballant des dels fonaments de la física i la química, tenen en compte milers de factors per tal de modelar tot el sistema climàtic, inclosa la radiació solar, les emissions de gasos amb efecte d’hivernacle, les erupcions volcàniques, la formació de núvols, els corrents oceànics, les reaccions químiques a l’atmosfera, els canvis d’ús del sòl, i molt més.

La terra es divideix en quadricules i es solucionen les diferents equacions dels processos físics dels models ens els vèrtex de cada quadrat.
Model de circulació general o model global climàtic.

Com sabem que els models climàtics funcionen?

Els models climàtics es posen a prova àmpliament mitjançant la retropredicció (hindcasting, en anglès), que significa modelitzar el clima del passat. Els models climàtics només es consideren fiables si poden recrear en gran mesura les mitjanes, extrems i patrons estacionals que coincideixen amb el clima observat.

Hi ha una diferència important entre predir el clima i predir el temps. Una previsió meteorològica intenta crear prediccions molt precises hora a hora a una escala molt petita. Els models climàtics, d’altra banda, combinen eficaçment moltes simulacions del temps possible, per tal de produir la història acumulada de quines condicions mitjanes i extremes podrien passar. És a dir, l’objectiu d’un model climàtic és projectar els canvis climàtics al llarg d’anys, dècades i més, mentre que les prediccions meteorològiques s’interessen pel que s’espera que succeeixi en els propers dies.

Els models climàtics creen simulacions del temps del dia a dia durant molts anys, però de cap manera s’han d’utilitzar per a indicar quin temps s’espera que sigui en el futur, en cap dia o seqüència de dies en particular. En canvi, aquestes simulacions diàries s’interpreten estadísticament, donant lloc a estudis sobre la probabilitat que s’observin condicions meteorològiques particulars en el futur. No produeixen previsions meteorològiques ; produeixen projeccions climàtiques.

Què són els escenaris de canvi climàtic?

Els escenaris de canvi climàtic són vies probables de desenvolupament futur de les emissions humanes de gasos amb efecte d’hivernacle i aerosols.

Aquests escenaris serveixen de base per tal d’elaborar les possibles condicions climàtiques del futur. L’última generació d’escenaris d’emissió, els anomenats Representative Concentration Pathways (RCP), defineixen trajectòries que representen concentracions de gasos amb efecte d’hivernacle i aerosols per a projeccions climàtiques particulars (és a dir, valors de forçament radiatiu l’any 2100). Cada trajectòria és, al seu torn, representativa d’un escenari de desenvolupament particular de les emissions antropogèniques.

L’escala de les futures emissions antropogèniques depèn en gran mesura de les decisions polítiques globals, així com del creixement de la població i els avenços tecnològics. Aquestes incerteses es representen a través de diversos escenaris d’emissió (veure taula). Com més gran sigui el valor del forçament radiatiu, més gran serà el canvi en les condicions climàtiques.

EscenariEscenari RCPCaracterístiques
Sense mitigacióRCP8.5No s’apliquen mesures de mitigació del clima. Les emissions de gasos amb efecte d’hivernacle augmenten contínuament. El forçament radiatiu l’any 2100 és de 8,5 W/m2 en comparació amb l’any 1850.
Mitigació limitadaRCP4.5Tot i que les emissions de gasos amb efecte d’hivernacle es redueixen una mica, el contingut a l’atmosfera continua augmentant durant 50 anys més. No s’aconsegueix l’objectiu de 2 °C. 
El forçament radiatiu l’any 2100 és de 4,5 W/m2 en comparació amb l’any 1850.
Esforços de mitigació concertatsRCP2.6Es prenen mesures de mitigació del clima. Amb les reduccions d’emissions implementades de seguida, l’augment dels gasos amb efecte d’hivernacle a l’atmosfera s’atura en uns 20 anys. Això permet assolir els objectius de l’Acord de París sobre el Clima de 2015. El forçament radiatiu l’any 2100 és de 2,6 W/m2 en comparació amb l’any 1850.

Quines projeccions s’han fet per a Catalunya?

L’estudi de l’impacte del canvi climàtic en àrees geogràficament complexes, com és Catalunya, necessita de simulacions del clima futur a una resolució espacial elevada. Encara que la resolució dels MCG s’han anat incrementant considerablement en cadascuna de les noves versions que han anat desenvolupant, continuen sent necessàries tècniques de regionalització climàtica que facin possible resoldre el salt qualitatiu existent entre les resolucions d’aquests models i les necessàries per a la realització d’estudis d’impacte a escala regional i local.

Des de 2008, l’SMC ha realitzat diversos projectes per tal d’elaborar projeccions regionalitzades del clima per al segle XXI a Catalunya, utilitzant dues aproximacions metodològiques: la regionalització dinàmica i l’estadística.

  • Primeres projeccions a 15 km de resolució (2008-2010). L’SMC va elaborar les primeres projeccions regionalitzades del clima durant el segle XXI a Catalunya, a través de la tècnica de regionalització climàtica dinàmica. Es va utilitzar un model de mesoescala (MM5) niat a les condicions de contorn de les simulacions climàtiques del 4t Informe de l’IPCC (2007), obtingudes amb l’MCG acoblat atmosfera-oceà ECHAM5/MPI-OM a una resolució d’1,875º (aprox. 275 km). Es varen utilitzar tres dominis niats unidireccionalment de 135, 45 i 15 km de resolució horitzontal i 23 nivells verticals, i es varen emprar dos escenaris d’emissions possibles de l’Informe Especial sobre Escenaris d’Emissions (IEEE, Nakićenović et al., 2000): un d’intensiu (A2) i l’altre moderat (B1). Per a fer l’anàlisi en detall de les principals variables en superfície (temperatura a 2 m, precipitació, humitat relativa de l’aire i velocitat del vent a 10 m), es van utilitzar les sortides del domini de 15 km. Accediu a l’informe final: Informe escenaris climàtics segle XXI (2011).
  • Projeccions fins al 2050 a la Mediterrània nord-occidental a 10 km de resolució (2011-2012). Conjuntament amb el Barcelona Supercomputer Center-Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS) i l’SMC sobre projeccions climàtiques a la Mediterrània nord-occidental a 10 km de resolució (1971-2050) mitjançant el model mesoescalar WRF-ARW. Per a desenvolupar les simulacions regionalitzades es van definir dos dominis d’integració niats unidireccionalment de 30 i 10 km sobre l’àrea d’interès i evitant discontinuïtats en els relleus orogràfics principals (veure figura més avall). Es van emprar 33 nivells verticals sigma fins a un cim de l’atmosfera situat a 10 hPa, per tal de capturar adequadament els fenòmens de transport entre la troposfera i l’estratosfera. Les simulacions es van realitzar considerant tres escenaris d’emissions diferents: A2 (intensiu), A1B (intermedi) i B1 (moderat), definits a l’IEEE (2000) i dues simulacions globals de l’MCG acoblat atmosfera-oceà ECHAM5/MPI-OM a una resolució d’1,875º (aprox. 275 km) de l’IPCC-AR4 (2007). Aquestes projeccions van ser el conjunt de simulacions climàtiques a major resolució espacial que s’haguessin elaborat fins al moment (any 2015) a nivell de Catalunya i van servir de base per a elaborar l’Estratègia Catalana d’Adaptació al Canvi Climàtic (ESCACC) realitzada per l’Oficina Catalana del Canvi Climàtic (OCCC) a finals de l’any 2012. Accediu a l’Informe escenaris ESCAT (2012).
Dominis d'integració de les simulacions del projecte ESCAT
Dominis d’integració definits al projecte ESCAT.
  • Projeccions estadístiques a 1 km de resolució (2014-2020). El projecte Generació d’escenaris climàtics futurs a molt alta resolució a l’Àrea Metropolitana de Barcelona (ESAMB, 2014-2016) cofinançat per l’Àrea Metropolitana de Barcelona (AMB) dins del Pla de Sostenibilitat de l’AMB (PSAMB) es va impulsar el projecte de generació de projeccions basades en la regionalització estadística a 1 km de resolució. La tècnica estadística emprada – el mètode dels anàlegs – es basa en l’analogia entre estats meteorològics: es cerca el conjunt de dies passats amb dades predictores de major similitud amb el dia problema futur (dies candidats), per tal de transferir el valor (predictands) del millor anàleg. El baix cost computacional de la regionalització estadística va facilitar poder treballar amb més d’un model global i simular el clima futur a Catalunya a elevada resolució espacial fins al 2100. Es van utilitzar les simulacions de tres models globals de l’IPCC-AR5 (2013): MPI-ESM (model alemany), el GFDL-ESM2G (model americà) i CanESM2 (model canadenc), forçades amb les concentracions històriques de CO2 a l’atmosfera per al període 1971-2005 (període de control). Els escenaris d’emissions contemplats foren el RCP2.6 (moderat), RCP4.5 (intermedi) i RCP8.5 (intensiu) per al període 2006-21000. Aquest nou conjunt de simulacions rep el nom d’ESCAT-2020, i van servir per a l’elaboració de la nova Estratègia Catalana d’Adaptació al Canvi Climàtic (ESCACC30) per al període 2021-2030, elaborada per l’OCC.
    Accediu a l’Informe complet de les projeccions ESCAT-2020 (2020) i al Resum executiu de les projeccions ESCAT-2020 (2020). També podeu accedir als informes generats per a l’AMB: Informe final del projecte ESAMB (2017) i al Dossier d’escenaris climàtics futurs a l’AMB (2017).
Esquema de les interaccions entre la circulació sinòptica, la mesoescalar i l'orografia a Catalunya
Esquema per a Catalunya on es mostra el vincle que s’estableix entre les dades predictores (cercles negres), provinents dels models globals, i les predictands (cercles blaus), corresponents a observacions en superfície per a una situació meteorològica donada. Aquesta relació entre variables predictands i predictores permet estimar els valors de temperatura i precipitació previstos a partir de les simulacions futures dels models globals (Adaptada d’Altava-Ortiz, 2010).

Com serà el clima futur de Catalunya?

Als apartats del web la temperatura a Catalunya l’any 2050 i la precipitació a Catalunya l’any 2050 es donen els detalls de la temperatura i la precipitació projectada a Catalunya fins a l’horitzó de 2050.