Statistical downscaling of the future climate of Europe: impacts on extreme events and on two strategic sectors (wine grape production and tourism)
- Autores: María Francisca Cardell Martínez
- Directores de la Tesis: Arnau Amengual Pou (dir. tes.), Romualdo Romero March (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de les Illes Balears ( España ) en 2021
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Víctor Homar Santaner (presid.), Juan Pedro Montávez Gómez (secret.), Yves Tramblay (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Física por la Universidad de las Illes Balears
- Materias:
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- Resumen
- español
Europa es un área geográfica particularmente vulnerable a los cambios esperados atribuidos al cambio climático antropogénico. La mayor parte de los costes económicos relacionados con fenómenos naturales así como la mayoría de pérdidas humanas se deben a fenómenos meteorológicos extremos como olas de calor y frío, sequías persistentes, precipitaciones intensas e inundaciones y tempestades ciclónicas de viento. Estudios recientes muestran que el clima influye directamente en la idoneidad de la producción de uva de vinificación, y que es un factor limitante para muchos tipos de turismo. Los modelos climáticos regionales (RCMs) son útiles para evaluar e identificar las áreas más vulnerables a los impactos del cambio climático. Sin embargo, su resolución actual es inadecuada para lidiar directamente con los climas locales y los fenómenos extremos y requiere la aplicación de métodos de corrección o regionalización adicionales.
En la presente tesis, se ha utilizado una combinación de enfoques dinámicos y estadísticos para derivar las proyecciones de los impactos del cambio climático. Se ha propuesto una modificación de una versión anterior del ajuste estadístico cuantil-cuantil para mejorar la fiabilidad de los datos ajustados de los RCMs procedentes del proyecto EURO-CORDEX a escala local. Los resultados muestran una mejora general en la reproducción de la referencia climática presente cuando se utilizan series calibradas en lugar de salidas de los RCMs sin procesar. Posteriormente, se ha cuantificado la señal del cambio climático a finales de siglo XXI a través de varios indicadores anuales y estacionales. Se proyecta un aumento significativo de las temperaturas mínimas y máximas estacionales en Europa, principalmente en el Mediterráneo en verano y otoño. Las perspectivas futuras de las precipitaciones muestran una disminución general en el sur de Europa y el Mediterráneo, mientras que aumentarían hacia el norte del continente.
En segundo lugar, se ha diseñado un conjunto de índices climáticos que abarcan los siguientes extremos: días cálidos, olas de calor, noches frías, periodos fríos, días y episodios de fuertes precipitaciones, días secos y sequías prolongadas. De acuerdo a los resultados, cabe destacar que los días cálidos aumentarían sustancialmente en Europa a finales de siglo, de manera consistente con una disminución de las noches frías. Por otra parte, se prevé un aumento general de la frecuencia y volumen de las precipitaciones intensas en todas las estaciones del an˜o, aunque también aumentarían el número de d´ıas secos.
En tercer lugar, también se han derivado a partir de datos diarios observados y proyectados de temperatura y precipitación los índices bioclimáticos mas relevantes vinculados a la zonificación vitivinícola. De acuerdo a los resultados, se espera una reducción en la producción de vino de mesa de calidad y de uva de vinificación en el sur de Europa, debido a un futuro aumento del estrés térmico acumulado y la aridez del suelo durante la temporada de crecimiento. También se muestra que las condiciones de alta calidad para la viticultura se extenderían significativamente hacia el norte en Europa occidental y central.
Finalmente se ha evaluado el potencial climático vinculado a varios tipos de turismo en España. Con este fin, adoptamos un índice climático de segunda generación para el turismo (CIT) para cuantificar los impactos del cambio climático en las siguientes actividades turísticas: cultura, golf, vela, senderismo, ciclismo y fútbol. Los potenciales climáticos actuales confirman las condiciones ´optimas, tanto en primavera como en otoño, del litoral mediterráneo español, para la práctica de todas las actividades examinadas. En verano prevalecen los recursos climáticos ideales para el turismo de vela. Se proyecta una mejora general de los activos climáticos ideales en las temporadas de alta demanda des del centro al norte del país.
- català
Europa és una zona geogràfica particularment vulnerable als canvis esperats atribuïts a el canvi climàtic antropogènic. La major part dels costos econòmics relacionats amb fenòmens naturals així com la majoria de pèrdues humanes es deuen a fenòmens meteorològics extrems, com ara onades de calor i fred, sequeres persistents, fortes precipitacions i inundacions, i tempestes ciclòniques de vent. Estudis recents demostren que el clima influeix directament en la idoneïtat de la producció de raïm de vi, i que és un factor limitant per a molts tipus de turisme. Els models climàtics regionals (RCMs) són útils per avaluar i identificar les àrees més vulnerables als impactes de l'canvi climàtic. No obstant això, la seva resolució actual és inadequada per a fer front als climes locals i als fenòmens extrems, i requereix mètodes de correcció o regionalització addicionals.
En la present tesi, s’han fet servir una combinació d'enfocaments dinàmics i estadístics per a derivar les projeccions dels impactes de l'canvi climàtic. S'ha proposat una modificació d'una versió anterior de l'ajust estadístic quantil-quantil per a millorar la fiabilitat de les dades ajustades dels RCMs procedents del projecte EURO-CORDEX a escala local. Els resultats mostren una millora general en la reproducció de la referència climàtica present quan s'utilitzen sèries calibrades en lloc de sortides dels RCMs sense processar. Posteriorment, s'ha quantificat la senyal de el canvi climàtic a finals de segle XXI a través de diversos indicadors anuals i estacionals. Es projecta un augment significatiu de les temperatures mínimes i màximes estacionals a Europa, principalment a la Mediterrània a l'estiu i tardor. Les perspectives futures de les precipitacions mostren una disminució general al sud d'Europa i la Mediterrània, mentre que augmentarien cap al nord de el continent.
En segon lloc, s'ha dissenyat un conjunt d'índexs climàtics que engloben els següents extrems: dies càlids, onades de calor, nits fredes, períodes freds, dies i episodis de fortes precipitacions, dies secs i sequeres prolongades. D'acord als resultats, cal destacar que els dies càlids augmentarien substancialment a Europa a finals de segle, de manera consistent amb una disminució de les nits fredes. D'altra banda, es preveu un augment general de la freqüència i volum de les precipitacions intenses a totes les estacions de l'any, encara que també augmentarien el nombre de dies secs.
En tercer lloc, també s’han derivat a partir de les dades diàries observades i projectades de temperatura i precipitació els índexs bioclimàtics més rellevants vinculats a la zonificació vitícola. S'espera una reducció de la producció de vins de taula de qualitat i de raïm de vi en el sud d'Europa, a causa d'un futur augment de l'estrès tèrmic acumulat i l'aridesa de terra durant la temporada de creixement. També es mostra que les condicions d'alta qualitat per a la viticultura s'estendrien significativament cap al nord a Europa occidental i central.
Finalment s'ha avaluat el potencial climàtic vinculat a diversos tipus de turismes a Espanya. Amb aquesta finalitat, adoptem un índex climàtic de segona generació per al turisme (CIT) per quantificar els impactes de l'canvi climàtic a les següents activitats turístiques: cultura, golf, vela, senderisme, ciclisme i futbol. Els potencials climàtics actuals confirmen les condicions òptimes, tant a la primavera com a la tardor, de litoral mediterrani espanyol, per a la pràctica de totes les activitats examinades. A l'estiu prevalen els recursos climàtics ideals per al turisme de vela. Les projeccions mostren una millora general dels actius climàtics ideals en les temporades d'alta demanda des del centre a nord de país.
- English
Europe is a geographical area particularly vulnerable to the expected changes attributed to anthropogenic climate change. Most of the nature-related economic costs and human losses in many European regions are due to extreme weather events such as heat waves, cold spells, persistent droughts, heavy precipitation, and intense cyclonic wind-storms. Recent studies show that climate directly influences the suitability of wine grape production, and that it is a limiting factor for many types of tourism. Regional Climate Models (RCMs) are useful to assess and identify the most likely vulnerable areas to the impacts of climate change. However, their current resolution is inadequate to deal directly with local climates and extreme phenomena and requires applying additional downscaling or correction methods.
In this thesis, we use a combination of dynamical and statistical approaches to derive the projections of climate change impacts. New developments of a previous version of the quantile-quantile statistical adjustment have been proposed to improve the reliability of RCM data from the EURO-CORDEX project at the local scale. Results show an overall improvement in reproducing the present climate baseline when using calibrated series instead of raw RCM outputs. Next, the climate change signal at the end of the 21st century has been quantified through various annual and seasonal indicators. A significant increase of the minimum and maximum temperatures in all seasons is projected over Europe, being more marked in the Mediterranean for summer and autumn. Future prospects for precipitation show a general decrease in southern Europe and the Mediterranean, while increasing towards the north of the continent.
Secondly, a set of climatic indices has been specifically designed to describe and encompass the following extremes: warm days, heat waves, cold nights, cold spells, heavy precipitation days, heavy precipitation episodes, dry days, and severe droughts. According to the results, it should be noted that warm days would substantially increase across Europe by the end of the 21st century, consistently with a decrease of cold nights. On the other hand, a general increase in the frequency and volume of heavy rainfall is expected in all seasons of the year, although the number of dry days would also increase.
Thirdly, prospects on the future of bioclimatic indices linked to viticultural zoning have also been derived from observed and projected daily temperature and precipitation data. According to the results, it is expected a reduction in table quality vines and wine grape production in this region due to a future increase in the cumulative thermal stress and dryness during the growing season. It is also shown that high-quality areas for viticulture would significantly extend northward in western and central Europe.
Finally, the evaluation of the climate change resources for several types of tourism in Spain has been addressed. To this end, we adopt a Second Generation Climate Index for Tourism (CIT) to quantify the impacts of climate change on the following tourism activities: cultural, golf, sailing, hiking, cycling and football. The current climatic potentials confirm the optimal conditions, both in spring and autumn, of the Spanish Mediterranean coast, for the practice of all the activities examined. In summer the ideal climatic resources for sailing tourism prevail. A general improvement of ideal climate assets is projected in the high demand seasons from the centre to the north of the country.
- español
