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CENÁRIOS DE MUDANÇAS CLIMÁTICAS: REGIONALIZAÇÃO (‘downscaling’) Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação - MCTI Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE Chou Sin Chan [email protected] +55-12-3186-8424 1 Agradecimentos: ao MCTI pelo apoio financeiro através dos recursos GEF (UNDP BRA/05/G31), a SAE da Presidência da República pelo apoio financeiro. ao Martin Juckes do BADC pelos dados do HadGEM2-ES, a Seita Emori e Tokuta Yokohata do NIES pelos dados MIROC5 INPE pela infraestrutura A força tarefa: André Lyra, Caroline Mourão, Claudine Dereczynski, Isabel Pilotto, Jorge Gomes, Josiane Bustamante, Priscila Tavares, Adan Silva, Daniela Carneiro, Diego Campos , Diego Chagas, Gracielle Siqueira, Gustavo Sueiro

Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

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Apresentação exibida pela pesquisadora do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), Chou Sin Chan, durante o 3º Workshop do projeto Brasil 20º40°: Cenários e Alternativas para mudança do clima, realizado nos dias 25 e 26 de novembro, na sede da SAE, em Brasília (DF). Saiba mais: http://ow.ly/FBgeX

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Page 1: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

CENÁRIOS DE MUDANÇAS CLIMÁTICAS:REGIONALIZAÇÃO(‘downscaling’)

Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação - MCTIInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE

Chou Sin Chan

[email protected]+55-12-3186-8424 1

Agradecimentos: ao MCTI pelo apoio financeiro através dos recursos GEF (UNDP BRA/05/G31),a SAE da Presidência da República pelo apoio financeiro. ao Martin Juckes do BADC pelos dados do HadGEM2-ES,a Seita Emori e Tokuta Yokohata do NIES pelos dados MIROC5INPE pela infraestrutura

A força tarefa:André Lyra, Caroline Mourão, Claudine Dereczynski, Isabel Pilotto, Jorge Gomes, Josiane

Bustamante, Priscila Tavares, Adan Silva, Daniela Carneiro, Diego Campos , Diego Chagas, Gracielle Siqueira, Gustavo Sueiro

Page 2: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

2

1961-1990 simulations

using Eta Model forced by HadCM3 historical 4-member runs

(Chou et al 2012, CliDyn)

HadCM3 ~ 300 km

Eta – 40 km

Em estudos de impactos,

vulnerabilidade e adaptação, é

adequado empregar maior

detalhamento que os modelos

globais pois estes estudos têm

caráter local.

Os modelos atmosféricos

regionais provem o

detalhamento do modelo global

(‘downscaling’) para um

determinado período de tempo

e para uma determinada região.

High, mid, low, unperturbed2

Cenário A1B (AR4)

Page 3: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

3

Development of regional future

climate change scenarios in South

America using the Eta - HadCM3

climate change projections:

Climatology and regional analyses

for the Amazon, São Francisco

and and the Parana River Basins

(Marengo et al 2012, CliDyn)

DJF

JJA

DJF

JJA

2010-40 2041-70 2071-2100

H I

J K L

G

A B C

D E F

A-F: Precipitação P (%)

G-L: Temperatura do ar (oC)

Cenário A1B, 4 membros

3

Page 4: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

1. Em geral, foram introduzidas melhorias nos modelos globais que acrescentaram processosimportantes para mudanças climáticas, como ciclos biogeoquímicos (“Earth System Model”);

2. A simulação da temperatura da superfície melhorou com correlaçãp espacial de 0.99; e a correlação da precipitação passou de 0.77 em AR4 para 0.82 em AR5;

3. Inclusão de mais cenários de emissão e de modelos globais climáticos;

4. Possibilidade de considerar mais incertezas.

PORQUE GERAR NOVAS SIMULAÇÕES DE MUDANÇAS CLIMÁTICAS?

0

2

4

6

8

10

12

J F M A M J J A S O N D

TSA

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

J F M A M J J A S O N D

TSACMIP5 CMIP3

CMIP5CMIP3

RMSEPRECIP

Avaliação do ciclo anual da precipitação período 1980-1999 de 44 modelos do AR5.4

Page 5: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

5

Novos cenários

&

Desenvolvimentos do Modelo Eta

5

Page 6: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

Total anthropogenic radiative forcing IS92a (SAR), SRES (TAR/AR4), RCP (AR5)

See Fig.1.15 in AR5

RCP

8.5

RCP

6.0

RCP

4.5

RCP

2.6

RCP – “Representative Concentration Pathway”

Page 7: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

RCP8.5

Hatching: changes

are “small”

compared with

internal variability

(less than one

standard deviation of

internal variability

Stippling: changes

are “large” compared

with internal

variability, and >90%

of models agree on

sign of change

Stippling: changes

are “large” compared

with internal variability

(greater than two

standard deviations of

internal variability),

and at least 90% of

models agree on sign

of change

From Fig. SPM.7(b)

Signal-to-noise

ratio is high

Signal-to-noise

ratio is low

How large is the projected change

compared with internal variability?

Page 8: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

PROJEÇÕES DO IPCC AR5

TEMP

CHUVA

8

Page 9: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

9

NOVA ESTRATÉGIA DE DOWNSCALING

apoio da SAE e do MCTI via PNUD

1. HadGEM2-ES2. BESM3. MIROC5

1. RCP 4.52. RCP 8.5

Eta – 20 km

Aumento da resolução dos modelos globais;

Aumento da resolução do modelo regional Eta

- 3 modelos globais- 2 cenários de emissão

Eta – 20 km

9

Page 10: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

Modelo Eta

Características (Chou et al, 2014, AJCC)

•Convection: 1. Betts-Miller-Janjic scheme,

• Stratiform rain: 1. Zhao scheme

• Turbulence: Mellor Yamada 2.5, MO surface layer, Paulson functions• Radiation: GFDL package• Land surface scheme:

•NOAH scheme, 4 soil layers,• L.B.C.

• OAGCM, • Initial soil moisture :monthly climatology• Initial albedo: seasonal climatology•Changes in calculations of Ps, fluxes over ocean, 10-m winds.

• Domains•Most part of South America•Southeast Brazil•Northeast Brazil

• Resolution: 40 km/38 layers; •15km/50 layers;• 5km/50 layers NH

• Grid-point model•Arakawa E grid and Lorenz grid

• Refined Eta vertical coordi (Mesinger, 1984; Mesinger et al 2012)•Prognostic variables: T, q, u, v, ps, TKE, cloud water/ice, hydrometeors•Time integration:

•2 level, split-explicit•Adjustmet: forward-backward

•Horiz.Advection: first forward andthen centered

•Vert Advection: Piecewise Linear Scheme > finite-volume Model

10

Page 11: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

11

200 km

20 km

Modelo climático global

Modelo climáticoregional Eta - INPE

GRADE DOS MODELOS

Page 12: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

12

NOVO DOWNSCALING

Eta/HadGEM2-ES

HadGEM2-ES: Hadley Centre, Grã Bretanha1.875°x1.250° , 38 níveis, 1/3 graus nos trópicos e 1 grau em latitudes maiores que 30N/S no oceano, 40 níveis; vegetação dinâmica TRIFFID (Collins et al 2008; Martin et al 2011)

OBS (CRU)

Eta/HadGEM

Precipitação média 1961-1990 (mm/dia)

DJF MAM JJA SON

Page 13: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

NOVO DOWNSCALING

Eta/MIROC5

MIROC5: Univ. of Tokyo, National Institute for Environmental Studies, e Japan Agency for Marine-Earth Science and TechnologyT85 (aprox. 156 km) , 40 níveis, 1.4o lat x 0.5-1.4o lon no oceano COCO 4.5, 50 níveisWatanabe et al 2010

OBS (CRU)

Eta/MIROC5

Precipitação média 1961-1990 (mm/dia)

SONJJAMAMDJF

13

Page 14: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

NOVO DOWNSCALING

Eta/BESM 2.3.1

BESM: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, BrasilT62 (aprox. 250 km x 250 km) , 28 níveis, ¼ grau no oceano MOM4, 50 níveisNobre et al., 2013

OBS (CRU)

Eta/BESM

Precipitação média 1961-1990 (mm/dia)

SONJJAMAMDJF

14

Page 15: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

15

PROJEÇÕES REGIONALIZADAS

pelo Modelo Eta dos cenários de

mudanças climáticas globais de

MIROC5 e HadGEM2-ES

RCP4.5 e RCP 8.5

Chou et al., 2014 a,b, American Journal of Climate Change

15

Page 16: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

16

TEMPERATURA

16

Page 17: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

PROJEÇÕES FUTURAS de Eta HadGEM2-ES, Eta MIROC5 (RCP 4.5 e RCP 8.5)DIFERENÇA entre climas futuros e presente 1961-1990 DJF

20

11

-20

40

20

41

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20

71

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99

Eta HG2-ES RCP45 Eta HG2-ES RCP85 Eta MIROC5 RCP45 Eta MIROC5 RCP85

TEMP

Page 18: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

20

11

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40

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20

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PROJEÇÕES FUTURAS de Eta HadGEM2-ES, Eta MIROC5 (RCP 4.5 e RCP 8.5)DIFERENÇA entre climas futuros e presente 1961-1990 MAM

Eta HG2-ES RCP45 Eta HG2-ES RCP85 Eta MIROC5 RCP45 Eta MIROC5 RCP85

TEMP

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20

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-20

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41

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PROJEÇÕES FUTURAS de Eta HadGEM2-ES, Eta MIROC5 (RCP 4.5 e RCP 8.5)DIFERENÇA entre climas futuros e presente 1961-1990 JJA

Eta HG2-ES RCP45 Eta HG2-ES RCP85 Eta MIROC5 RCP45 Eta MIROC5 RCP85

TEMP

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20

11

-20

40

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41

-20

70

20

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-20

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PROJEÇÕES FUTURAS de Eta HadGEM2-ES, Eta MIROC5 (RCP 4.5 e RCP 8.5)DIFERENÇA entre climas futuros e presente 1961-1990 SON

Eta HG2-ES RCP45 Eta HG2-ES RCP85 Eta MIROC5 RCP45 Eta MIROC5 RCP85

TEMP

Page 21: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

21

RESUMO TEMPERATURA

21

Page 22: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

Projeta-se aquecimento para todo o continente, em todos cenários de emissão.

Intervalos de MUDANÇAS MÁX e MÍN projetadaspara TEMPERATURA em 3 timeslices futuros,

extraídos de 4 membros: Eta-HadGEM2-ES 4.5 e 8.5, Eta-MIROC5 4.5 e 8.5

MÍN

Os máximos de aquecimento se localizam naregião Centro-Oeste, em todas estações do ano.

Este máximos de aquecimento se estendempara as regiões Norte, Nodeste e Sudeste atéo final do século XXI.

Estes máximos de aquecimento médio no final do século podem variar entre cerca de 2oC a 8oC. .

2011-2040

VERÃO - DJF

22

MÁX

2041-2070

2071-2100

Page 23: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

Intervalos de MUDANÇAS MÁX e MÍN projetadaspara TEMPERATURA em 3 timeslices futuros,

extraídos de 4 membros: Eta-HadGEM2-ES 4.5 e 8.5, Eta-MIROC5 4.5 e 8.5

MÍN

2011-2040

OUTONO - MAM

23

MÁX

2041-2070

2071-2100

Conclusões semelhantes ao verão, com mudanças ligeiramente menores.

Page 24: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

Intervalos de MUDANÇAS MÁX e MÍN projetadaspara TEMPERATURA em 3 timeslices futuros,

extraídos de 4 membros: Eta-HadGEM2-ES 4.5 e 8.5, Eta-MIROC5 4.5 e 8.5

MÍN

2011-2040

INVERNO - JJA

24

MÁX

2041-2070

2071-2100

Aquecimento menos intenso nas latitudes médias devido a passagens das frentes frias oufrontogeneses mais frequente.

Page 25: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

Intervalos de MUDANÇAS MÁX e MÍN projetadaspara TEMPERATURA em 3 timeslices futuros,

extraídos de 4 membros: Eta-HadGEM2-ES 4.5 e 8.5, Eta-MIROC5 4.5 e 8.5

MÍN

2011-2040

PRIMAVERA - SON

25

MÁX

2041-2070

2071-2100

Semelhanças com verão

Page 26: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

26

Temperatura (°C) de 1961-2100 para os dois cenários de emissão e regionalização de doismodelos globais.

O aumento da variabilidade interanual(amplitude da variação de um ano para outro) nas últimas décadas em relação à variabilidade do presente, em especial nasregiões Norte (Amazônia) e Centro-Sul .

[A idéia é destacar que a diferença entre máximos e mínimosse amplificam. As setas verdes tentam mostrar o tamanhodas amplitudes.]

No verão na região NO, o aumento de temperatura projetado para até o final do século é de cerca 3 a 8 ° Celsius.

Na região Centro-Sul do país o aumento é de cerca de 1 grau a 8 °C

O Nordeste apresenta menores taxas de aquecimento nestas projeções, de cerca de 2 a 6 °C.

NO

NEB

CS

VERÃO - DJF

Tem

pe

ratu

ra (°

C)

Tem

per

atu

ra (

°C)

Tem

per

atu

ra (

°C)

1961 2100

Page 27: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

27

PRECIPITAÇÃO

Page 28: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

20

11

-20

40

20

41

-20

70

20

71

-20

99

PROJEÇÕES FUTURAS de Eta HadGEM2-ES, Eta MIROC5 (RCP 4.5 e RCP 8.5)DIFERENÇA entre climas futuros e presente 1961-1990 DJF

Eta HG2-ES RCP45 Eta HG2-ES RCP85 Eta MIROC5 RCP45 Eta MIROC5 RCP85

PRECIP

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20

11

-20

40

20

41

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PROJEÇÕES FUTURAS de Eta HadGEM2-ES, Eta MIROC5 (RCP 4.5 e RCP 8.5)DIFERENÇA entre climas futuros e presente 1961-1990 MAM

Eta HG2-ES RCP45 Eta HG2-ES RCP85 Eta MIROC5 RCP45 Eta MIROC5 RCP85

PRECIP

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20

11

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PROJEÇÕES FUTURAS de Eta HadGEM2-ES, Eta MIROC5 (RCP 4.5 e RCP 8.5)DIFERENÇA entre climas futuros e presente 1961-1990 JJA

Eta HG2-ES RCP45 Eta HG2-ES RCP85 Eta MIROC5 RCP45 Eta MIROC5 RCP85

PRECIP

Page 31: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

20

11

-20

40

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41

-20

70

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PROJEÇÕES FUTURAS de Eta HadGEM2-ES, Eta MIROC5 (RCP 4.5 e RCP 8.5)DIFERENÇA entre climas futuros e presente 1961-1990 SON

Eta HG2-ES RCP45 Eta HG2-ES RCP85 Eta MIROC5 RCP45 Eta MIROC5 RCP85

PRECIP

Page 32: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

32

RESUMO

PRECIPITAÇÃO

Page 33: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

MÍN

2011-2040

VERÃO - DJF

33

MÁX

2041-2070

2071-2100

Intervalos de MUDANÇAS MÁX e MÍN projetadaspara PRECIPITAÇÃO em 3 timeslices futuros,

extraídos de 4 membros: Eta-HadGEM2-ES 4.5 e 8.5, Eta-MIROC5 4.5 e 8.5

Projeta-se redução das chuvas no período chuvoso(verão) na maior parte do país, com máximos de redução nas regiões Centro-Oeste e Sudeste do País.

A redução das chuvas em relação ao clima presente(1961-1990) é projetada para todos os timeslicesfuturos.

A redução se apresenta mais intensa nos primeiros 30 anos, menos intensa de 2040-2070, e volta se tornarbastante intensa nos últimos 30 anos.

A área de máxima redução se expande para Norte (Amazônia) até o final do século.

No verão, projeta-se aumento das chuvas na parte nordeste do Nordeste Brasileiro.

Page 34: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

MÍN

2011-2040

OUTONO - MAM

34

MÁX

2041-2070

2071-2100

Intervalos de MUDANÇAS MÁX e MÍN projetadaspara PRECIPITAÇÃO em 3 timeslices futuros,

extraídos de 4 membros: Eta-HadGEM2-ES 4.5 e 8.5, Eta-MIROC5 4.5 e 8.5

Projeta-se redução das chuvas na região Norte do país.

Page 35: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

MÍN

2011-2040

INVERNO - JJA

35

MÁX

2041-2070

2071-2100

Intervalos de MUDANÇAS MÁX e MÍN projetadaspara PRECIPITAÇÃO em 3 timeslices futuros,

extraídos de 4 membros: Eta-HadGEM2-ES 4.5 e 8.5, Eta-MIROC5 4.5 e 8.5

As projeções indicam redução das chuvas no inverno (JJA) no litoral leste do Nordeste, ondecostuma ocorrer inundação e deslizamento.

Projeta-se redução das chuvas na parte norteda região Norte do país.

Page 36: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

MÍN

2011-2040

PRIMAVERA - SON

36

MÁX

2041-2070

2071-2100

Intervalos de MUDANÇAS MÁX e MÍN projetadaspara PRECIPITAÇÃO em 3 timeslices futuros,

extraídos de 4 membros: Eta-HadGEM2-ES 4.5 e 8.5, Eta-MIROC5 4.5 e 8.5

Projeta-se aumento das chuvas na região Sul do Brasil nos vários cenários. O aumento das chuvasocorrem mais destacadamente no verão (DJF) e naprimavera (SON), sobre a região Sul, chegando a alcançar a parte sul do Sudeste do Brasil.

O aumento das chuvas ocorre desde 2011-2040 e se intensifica até o final do século.

Máximo de redução das chuvas ocorre naregião NO.

Page 37: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

Precipitação (mm/dia) de 1961-2100 para os dois cenários de emissão e regionalização de dois modelos globais.

Aumento da variabilidadeinteranual das chuvas no períodochuvoso (DJF) nas três regiões:Norte, Nordeste e Centro-Sul.

NO

NEB

CS

37

VERÃO - DJF

Pre

cip

itaç

ão (

mm

/dia

)P

reci

pit

ação

(m

m/d

ia)

Pre

cip

itaç

ão (

mm

/dia

)

Projeta-se longos períodos de redução e de aumento da precipitação na região Centro-Sul

Page 38: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

A região Sudeste do país é uma região de transição, cujo regime dechuva depende fortemente da banda chuvosa, durante o verão.Se esta banda se posicionar mais ao norte ou mais ao sul, poderesultar em anomalias positivas ou negativas de chuva, gerandodificuldades na simulação para a região.

A incerteza das projeções climáticas para essa região é grande. Éconhecida como região de baixa previsibilidade climática.

38

Page 39: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

39

CICLO ANUAL

39

Page 40: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

40

PROJEÇÕES FUTURAS DO CICLO ANUAL DA TEMPERATURA

Eta-HadGEM2-ES , Eta-MIROC5 – RCP 4.5 e RCP 8.5

NO NE S/SE

NO NE S/SE

4.5

8.5

Page 41: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

41

PROJEÇÕES FUTURAS DO CICLO ANUAL DA PRECIPITAÇÃO

Eta-HadGEM2-ES e Eta-MIROC5 – RCP 4.5 e RCP 8.5

NO NES/SE

NO NES/SE

RCP 4.5

RCP 8.5

Page 42: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

42

VENTOS

a 100 metros de altitude

42

Page 43: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

43

2011-2040

2041-2070

2071-2100

DJF MAM JJA SONV100mRCP 8.5

Intensificação dos ventos a 100m,principalmente no verão DJF

Page 44: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

44

EXTREMOS CLIMÁTICOS

44

Page 45: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

45

DISTRIBUIÇÃO DE FREQUÊNCIA DAS TEMPERATURAS

Eta-HadGEM2-ES , Eta-MIROC5 – RCP 4.5 e RCP 8.5

NO NE S/SE

RCP 4.5

RCP 8.5

NO NE S/SE

Page 46: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

46

DISTRIBUIÇÃO DE FREQUÊNCIA DAS TEMPERATURAS

Eta-HadGEM2-ES , Eta-MIROC5 – RCP 4.5 e RCP 8.5

NO NE S/SE

NO NE S/SE

RCP 4.5

RCP 8.5 Destaque para os extremos

Page 47: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

47

DISTRIBUIÇÃO DE FREQUÊNCIA DAS CHUVAS

Eta-HadGEM2-ES , Eta-MIROC5 – RCP 4.5 e RCP 8.5

NO S/SENE

NO NE S/SE

RCP 4.5

RCP 8.5

Page 48: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

48

DISTRIBUIÇÃO DE FREQUÊNCIA DAS CHUVAS

Eta-HadGEM2-ES , Eta-MIROC5 – RCP 4.5 e RCP 8.5

NO S/SE

NO NE S/SE

RCP 4.5

RCP 8.5

NE

Page 49: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

49

PROJEÇÕES FUTURAS 2011-2040

Eta/HadGEM2-ES – RCP 8.5

TENDÊNCIA DOS INDICADORES DE EXTREMOS CLIMÁTICOS

PRCPTOT CDD RX5DAY

TN10p TX90p WSDI 49

Page 50: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

50

ALTÍSSIMA RESOLUÇÃO

Eta-5km

50

Page 51: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

DOWNSCALING DINÂMICO COM O MODELO ETA EM ALTÍSSIMA RESOLUÇÃO (5 KM) : Second level nesting

Eta – 20 km

Eta – 20 km

MAP of SE

Eta – 5 km

HadGEM2-ES, historical

Higher resolution for local impact studies

Modelo Eta desenvolvido no INPE

Poucos países (Japão, GB e agora Brasil) têmmodelo capaz de gerar projeções em altíssimaresolução (modo não-hidrostático para integrações multidecadais).

Page 52: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

TOPOGRAFIA (m)

Região Metropolitana de São Paulo

Page 53: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

CLIMA PRESENTE: Eta-5km – HadGEM2-ESPrecipitação Mensal (mm/dia)

DJF

JJA

Obs. CMORPH 8km Eta-HadGEM2ES 20km Eta-HadGEM2ES 5km

Período: CMORPH - 1998 a 2013 Eta - 1990 a 2005

Detalhamento do padrãoespecial das chuvas

Ausência de detalhes mesmo emalguns dados observacionais de alta resolução.

Page 54: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

0 20 40 60 8010Kilometers

µ

202435

202435

303678

303678

404920

404920

506163

506163

72

27

63

7

72

27

63

7

73

38

83

2

73

38

83

2

74

50

02

7

74

50

02

7

Elaboração cartográfica : João Paulo Macieira Barbosa - 2008.

Fontes: mapa da malha muncipal do Estado de São Paulo - IBGE (1:500.000). Cartas

Projeção Cartográfica UTM - SAD69

!

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F4-034

F4-030

F4-027

F3-002

E3-142

E3-114

E3-041

E3-040

F3-005

E3-038

E2-054

E2-009

E2-055

E2-122

E2-116

E1-006

D1-005

D1-003

E2-046

D1-001mm de chuva

277 - 299

299 - 316

316 - 339

339 - 369

369 - 408

408 - 461

461 - 530

530 - 622

622 - 743

743 - 903

0 20 40 60 8010Kilometers

µ

202435

202435

303678

303678

404920

404920

506163

506163

72

27

63

7

72

27

63

7

73

38

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2

73

38

83

2

74

50

02

7

74

50

02

7

Elaboração cartográfica : João Paulo Macieira Barbosa - 2008.

Fontes: mapa da malha muncipal do Estado de São Paulo - IBGE (1:500.000). Cartas

Projeção Cartográfica UTM - SAD69

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F4-019

F4-005

F4-028

F4-029

F4-043

F4-034

F4-030

F4-027

F3-002

E3-142

E3-114

E3-041

E3-040

F3-005

E3-038

E2-054

E2-009

E2-055

E2-122

E2-116

E1-006

D1-005

D1-003

E2-046

D1-001mm de chuva

92 - 120

120 - 140

140 - 170

170 - 210

210 - 240

240 - 280

280 - 330

330 - 380

380 - 430

430 - 490

0 20 40 60 8010Kilometers

µ

202435

202435

303678

303678

404920

404920

506163

506163

72

27

63

7

72

27

63

7

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38

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2

73

38

83

2

74

50

02

7

74

50

02

7

Elaboração cartográfica : João Paulo Macieira Barbosa - 2008.

Fontes: mapa da malha muncipal do Estado de São Paulo - IBGE (1:500.000). Cartas

Projeção Cartográfica UTM - SAD69

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F4-005

F4-028

F4-029

F4-043

F4-034

F4-030

F4-027

F3-002

E3-142

E3-114

E3-041

E3-040

F3-005

E3-038

E2-054

E2-009

E2-055

E2-122

E2-116

E1-006

D1-005

D1-003

E2-046

D1-001mm de chuva

276 - 316

316 - 352

352 - 392

392 - 439

439 - 493

493 - 555

555 - 626

626 - 708

708 - 802

802 - 910

0 20 40 60 8010Kilometers

µ

202435

202435

303678

303678

404920

404920

506163

506163

72

27

63

7

72

27

63

7

73

38

83

2

73

38

83

2

74

50

02

7

74

50

02

7

Elaboração cartográfica : João Paulo Macieira Barbosa - 2008.

Fontes: mapa da malha muncipal do Estado de São Paulo - IBGE (1:500.000). Cartas

Projeção Cartográfica UTM - SAD69

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F4-019

F4-005

F4-028

F4-029

F4-043

F4-034

F4-030

F4-027

F3-002

E3-142

E3-114

E3-041

E3-040

F3-005

E3-038

E2-054

E2-009

E2-055

E2-122

E2-116

E1-006

D1-005

D1-003

E2-046

D1-001mm de chuva

540 - 581

581 - 613

613 - 637

637 - 668

668 - 709

709 - 762

762 - 830

830 - 919

919 - 1.030

1.030 - 1.180

Figura 15d. Distribuição dos totais pluviométricos (mm) médios para overão para o período de 30 anos.

Figura 15c. Distribuição dos totais pluviométricos (mm) médios para o outono no período de 30 anos.

Figura 15b. Distribuição dos totais pluviométricos (mm) médios para oinverno no período de 30 anos.

Figura 15a. Distribuição dos totais pluviométricos (mm) médios para a primavera no período de 30 anos.

J.P.M Barbosa, 2008

DJF MAM

JJA SON

Detalhes presents em algunsdados observacionais locais

Page 55: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

DJF

JJA

Obs. CRU 50km

Eta-HadGEM2ES 20km

Eta-HadGEM2ES 5km

Período: 1961 a 1990

CLIMA PRESENTE: Eta-5km – HadGEM2-ESTemperatura a 2 metros (oC)

Mais detalhes, concorda melhorcom observações

Page 56: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

CLIMA FUTURO (2011-2040): Eta-5km – HadGEM2-ES - RCP 8.5TEMPERATURA (oC)

Clima Presente (1961- 1990) Clima Futuro(2011-2040) Diferença (Futuro-Presente)

DJF

JJA

Page 57: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

Clima Presente (1961- 1990) Clima Futuro(2011-2040) Diferença (Futuro-Presente)

CLIMA FUTURO (2011-2040): Eta-5km – HadGEM2-ES - RCP 8.5Precipitação Mensal (mm/dia)

DJF

JJA

Page 58: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

58

Exemplos de avaliação dos Impactos

das mudanças climáticas em alguns

setores

58

Page 59: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

ESTUDOS DE IMPACTOS EM PRODUÇÃO DE CAFÉ, EM MEGACIDADES

Domínio Eta 20km

Domínio Eta 5 km

café

-Café depende de altitude-Municípios têm escala de poucas dezenas de quilômetros

Page 60: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

60

Campinas Mococa

Ex.: Remoção de erros sistemáticos baseado no período de 1986-1990

N° médio de dias da floração e maturação do café baseado no acúmulo de graus dias (GD)

Ciclo do café de vida reduzido em relação ao presente. Resende et al. 2010

Cálculo de Graus Dias para identificar o estádio da planta. GD= (Tmax+Tmin)/2 - Tbase

Exemplo de Impacto na produtividade agrícola em cenário A1B.

A1B

Page 61: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

61

Avaliação dos recursos hídricos na bacia do Rio Grande

Dados do modelo Eta:

Variáveis de saída das simulações do Modelo Eta > Modelo hidrológico > projeção de vazões – avaliação de aumento ou redução em relação ao clima presnte.

Viola et al., 2014, in IJOC

Page 62: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

CUIDADOS

1. 360 dias/ano; 365 dia/ano; 365-6 dias/ano;

2. Não há calendário, integrações iniciadas em cerca de 1800;

3. Tratar propriedades estatísticas das variáveis;

4. Necessidade de avaliação das simulações para cada aplicação;

5. Valores dos modelos não são pontuais;

6. Evaporação deve ser obtido a partir da variável CLSF (Fluxo de Calor Latente);

7. Fluxos de calor latente e calor sensível têm sinal negativo da superfície para atmosfera;

8. Fluxos (de radiação, de calor (latente, sensivel, etc) são valores médios no interval de tempo;

9. Evapotranspiração potencial não é evaporação;

62

Page 64: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

Solicitação de Dados

64

Page 65: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

CONTATO SETOR STATUS

Eduardo Martins Recursos Hídricos Finalizado

André Lucena Energia Finalizado

Giampaolo Pellegrino Agricultura Finalizado

Wilson Cabral Infraestrutura Costeira e Urbana Finalizado

José Feres Saúde Finalizado

Denise de Souza Transportes Pendente*

Paula Bennati CNI Finalizado

Karen Cope MMA Finalizado

Edson Domingues CEDEPLAR Finalizado

Lineu Rodrigues Embrapa Finalizado

Marcos Wrege Embrapa Finalizado

RESUMO

* Solicitação não chegou a ser definida

Page 66: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

CONTATO SETOR STATUS

Eduardo Martins Recursos Hídricos / SAE - FUNCEME Finalizado

Solicitação:

Modelo Eta HadGEM2-ES, Eta MIROC5 (Historical, RCP4.5 e RCP8.5) 20 km

Frequência 3h, diária e mensal

Domínio América do Sul

Formato Binário simples

Variáveis (22) Pressão à Superfície, Temperatura a 2 m, Temperatura Máxima, Temperatura Mínima, Temperatura do Ponto de Orvalho, Componente Zonal e Meridional do Vento a 10 m, Precipitação Acumulada, Fluxo de Calor Latente à Superfície, Fluxo de Calor Sensível à Superfície, Fluxo de Calor no Solo, Temperatura à Superfície, Temperatura do Solo a 0.1 m e 0.4 m, Runoff e RunoffSubterrâneo, Evapotranspiração Potencial, Radiação de Onda Curta e Longa Incidente na Superfície, Radiação de Onda Curta e Longa Excedente e Albedo.

Page 67: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

CONTATO SETOR STATUS

André Lucena Energia / COPPE - UFRJ Finalizado

Solicitação:

Modelo Eta HadGEM2-ES, Eta MIROC5 (Historical, RCP4.5 e RCP8.5) 20 km

Frequência 3h, diária e mensal

Domínio Brasil e pontos isolados

Formato Binário simples e textual

Variáveis (7) Temperatura a 2 m, Temperatura Máxima, Temperatura Mínima, Componente Zonal e Meridional e Magnitude do Vento a 100 m e Precipitação Acumulada.

Page 68: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

CONTATO SETOR STATUS

Giampaolo Pellegrino Agricultura / Embrapa Finalizado

Solicitação:

Modelo Eta HadGEM2-ES, Eta MIROC5 (Historical, RCP4.5 e RCP8.5) 20 km

Frequência diária e mensal

Domínio América do Sul

Formato Binário simples e textual

Variáveis (9) Temperatura a 2 m, Temperatura Máxima, Temperatura Mínima, Temperatura do Ponto de Orvalho, Componente Zonal e Meridional do Vento a 10 m, Precipitação Acumulada, Radiação de Onda Curta e Longa Incidente na Superfície.

Page 69: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

CONTATO SETOR STATUS

Wilson Cabral Infraestrutura Costeira e Urbana / ITA Finalizado

Solicitação:

Modelo Eta HadGEM2-ES, Eta MIROC5 (Historical, RCP4.5 e RCP8.5) 20 km

Frequência 3h e diária

DomínioSão Paulo, Rio de Janeiro, Recife, Fortaleza e Salvador (+ 200km ao redor)

Formato Textual

Variáveis (2) Temperatura a 2 m e Precipitação Acumulada.

Page 70: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

CONTATO SETOR STATUS

José Feres Saúde / IPEA Finalizado

Solicitação:

Modelo Eta HadGEM2-ES, Eta MIROC5 (Historical, RCP4.5 e RCP8.5) 20 km

Frequência 3h e diária

Domínio América do Sul

Formato Textual (CSV)

Variáveis (5) Temperatura Máxima, Temperatura Mínima, Precipitação Acumulada, Umidade do Solo a 0.1 m e Umidade Relativa.

Page 71: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

CONTATO SETOR STATUS

Paula Bennati CNI Finalizado

Solicitação:

Modelo Eta HadGEM2-ES, Eta MIROC5 (Historical, RCP4.5 e RCP8.5) 20 km

Frequência diária

Domínio Brasil

Formato Textual

Variáveis (7) Temperatura a 2 m, Temperatura Máxima, Temperatura Mínima, Precipitação Acumulada, Temperatura à Superfície e Temperatura do Solo a 0.1 m e 0.4 m.

Page 72: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

CONTATO SETOR STATUS

Karen Cope MMA Finalizado

Solicitação:

ModeloEta HadGEM2-ES, Eta MIROC5 (Historical, RCP4.5 e RCP8.5) 20 km e Eta Eta HadGEM2-ES (Historical e RCP8.5) 5 km

Frequência mensal

Domínio Brasil

Formato Textual

Variáveis (12) Temperatura Máxima, Temperatura Mínima, Componente Zonal e Meridional do Vento a 10 m, Precipitação Acumulada, Fluxo de Calor Latente à Superfície, Umidade do Solo a 0.1 e 0.4 m, Temperatura à Superfície, Temperatura do Solo a 0.1 e 0.4 m e Runoff.

Page 73: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

CONTATO SETOR STATUS

Edson Domingues CEDEPLAR / UFMG Finalizado

Solicitação:

Modelo Eta HadGEM2-ES, Eta MIROC5 (Historical, RCP4.5 e RCP8.5) 20 km

Frequência mensal

Domínio Brasil

Formato Textual

Variáveis (2) Temperatura a 2 m e Precipitação Acumulada.

Page 74: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

CONTATO SETOR STATUS

Marcos Wrege Embrapa Finalizado

Solicitação:

Modelo Eta HadGEM2-ES, Eta MIROC5 (Historical, RCP4.5 e RCP8.5) 20 km

Frequência mensal

Domínio Brasil

Formato Textual

Variáveis (22) Temperatura a 2 m, Temperatura do Ponto de Orvalho, Componente Zonal e Meridional do Vento a 10 m, Precipitação Acumulada, Fluxo de Calor Latente à Superfície, Fluxo de Calor Sensível à Superfície, Fluxo de Calor no Solo, Temperatura à Superfície, Temperatura e Umidade do Solo a 0.1 m e 0.4 m, Umidade Disponível no Solo, Runoff e Runoff Subterrâneo, Evapotranspiração Potencial, Umidade Relativa a 2 m, Radiação de Onda Curta e Longa Incidente na Superfície, Radiação de Onda Curta e Longa Emergente e Albedo.

Page 75: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

CONTATO SETOR STATUS

Lineu Rodrigues Embrapa Finalizado

Solicitação:

Modelo Eta HadGEM2-ES, Eta MIROC5 (Historical, RCP4.5 e RCP8.5) 20 km

Frequência 3 h

Domínio Brasil

Formato Textual (CSV)

Variáveis (6) Temperatura a 2 m, Temperatura Máxima, Temperatura Mínima, Precipitação Acumulada, Evapotranspiração Potencial e Umidade Relativa a 2 m.

Page 76: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

NOVOS CENÁRIOS USADOS NO IPCC AR5

Integrated AssessmentModels( IA Models )Land use included

RCP - Representative Concentration Pathway

76

Page 77: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

O espaço é dividido em CAIXASdefinidas por grades horizontais e níveis verticais.

Em cada caixa a atmosfera é homogênea e é suficiente conhecer o valor em 1 ponto da caixa.

GRADE DOS MODELOS

77Temperatura, vento, umidade, pressão, chuva, etc.

300 km ~ 200 km

Page 78: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

Variáveis pós-processadas do Modelo Eta (34)

USSL - Umidade do Solo Cont. 0.1 m 0-1

UZRS - Umidade do Solo Cont. 0.4 m 0-1

SMAV - Umidade do Solo Disponível 0-1RNOF - Runoff a Superfície 3h kg/m²/s

RNSG - Runoff subterraneo 3h kg/m²/s

EVPP - Evapotransp potencial a spf m

LWNV - Fração de Nuvens Baixas 0-1MDNV - Fração de Nuvens Médias 0-1HINV - Fração de Nuvens Altas 0-1OCIS - Rad de onda curta inc a spf W/m²

OLIS - Rad de onda longa inc a spf W/m²

OCES - Rad de onda curta emerg a spf W/m²

OLES - Rad de onda longa emerg a spf W/m²

ROCE - Rad de onda curta emerg TOA W/m²

ROLE - Rad de onda longa emerg TOA W/m²

ALBE - Albedo de Superfície 0-1CAPE - CAPE J/kgAGPL - Água Precipitável mmZGEO 20 Altura Geopotencial mUVEL 20 Vento Zonal m/sVVEL 20 Vento Meridional m/sTEMP 20 Temperatura KUMRL 20 Umidade Relativa %OMEG 20 Omega hPa/sUMES 20 Umidade Específica kg/kg

Variável Descrição Unid.PSLM - Pressão no Nível Médio do Mar hPa

PSLC - Pressão a Superfície hPaTP2M - Temperatura do ar a 2m KMXTP - Temperatura Máxima das 3h K

MNTP - Temperatura Mínima das 3h K

DP2M-

Temperatura do ponto de orvalho a 2 m

K

U10M - U 10 m m/sV10M - V 10 m m/sU100 - U 100 m m/sV100 - V 100 m m/sPREC - Precipitação Total 3 h mPRCV - Precipitação Convectiva 3 h m

PRGE - Precipitação de microfísica 3 h m

NEVE - Neve acumulada em 3 h mCLSF - Fluxo de Calor Latente a spf W/m²

CSSF - Fluxo de Calor Sensível a spf W/m²

GHFL - Fluxo de Calor no solo W/m²

TSFC - Temperatura da Superfície K

TGSC - Temperatura do Solo 0.1 m K

TGRZ - Temperatura do Solo 0.4 m K

78

Page 79: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

Arquivos de saída em binario simples

3h/3h: Eta_HG2ES_Hist_20km1960010100+YYYYMMDDHH_2D: 132481 arquivos binários2.6 TB

6h/6h: Eta_HG2ES_Hist_20km1960010100+YYYYMMDDHH_3D: 64241 arquivos binários4.7 TB

TOTAL cada conjunto de 30 anos : 7.3 TB

Variável Arquivos Nº Arquivos Unidade

PRECEta_HG2ES_Hist_20km_Prec_1960010100_2D.bin

…Eta_HG2ES_Hist_20km_Prec_2005010100_2D.bin

13248169 GB

mm/3 horas

PRECEta_HG2ES_Hist_20km_Prec_Diaria_19600101.bin

…Eta_HG2ES_Hist_20km_Prec_Diaria_20051230.bin

165608,6 GB

mm/dia

TP2MMXTPMNTP

Eta_HG2ES_Hist_20km_Temp_1960010100_2D.bin…

Eta_HG2ES_Hist_20km_Temp_2005010100_2D.bin

132481205 GB

K

TP2MMXTPMNTP

Eta_HG2ES_Hist_20km_Temp_Diaria_19600101.bin…

Eta_HG2ES_Hist_20km_Temp_Diaria_20051230.bin

1656026 GB

K

79

Page 80: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

Arquivos de saída em TXT - precipitação

80

Page 81: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

Projeções para América do Sul a partir de 42 modelos globais, RCP 4.5 (IPCC, 2013)

DJFTemperatura

NEBAMZ

2016-2035

2046-2065

2081-2100

25% 50% 75%

81

Page 82: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

ONDJFMPrecipitação

NEBAMZ

2016-2035

2046-2065

2081-2100

25% 50% 75%

Projeções para América do Sul a partir de 42 modelos globais, RCP 4.5 (IPCC, 2013)

82

Page 83: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

83

TEMPERATURA MÉDIA EM CADA REGIÃO DE 1961-2100

Eta-HadGEM2-ES e Eta-MIROC5 – RCP 4.5 e RCP 8.5

NO NE S/SE

NO NE S/SE

DJF

JJA

1961 2100

Page 84: Cenários de Mudanças Climáticas: Regionalização ("downscaling")

84

PRECIPITAÇÃO MÉDIA DE 1961-2100

Eta-HadGEM2-ES e Eta-MIROC5 – RCP 4.5 e RCP 8.5

JJA

DJF

NO NE S/SE

NE S/SENO