Climate change projections for winter streamflow in Douro River

Climate change projections for the winter streamflow of the Douro River have been obtained for the period 2071-2099, using the Principal Component Regression (PCR) method. The winter streamflow time series (January to March) from eight stations distributed over the basin, covering the period 1950-2011, were used as predictand variables, while the principal components (PCs) of the winter (December to February) anomalies of sea level pressure (SLP) were used as predictors of the streamflow for the development of a statistical downscaling model. The period 1950-1995 was used for the calibration of the regression model, while 1996-2011 was used as validation period. The statistical downscaling model fitted from the observational SLP data was applied to the SLP outputs of three GCMs for the period 2071-2099, under the climate change scenarios RCP2.6, RCP4.5 and RCP8.5. The main result obtained is that all models and scenarios project a generalized decrease in the winter streamflow of the Douro River.Se han obtenido proyecciones de cambio climático para el caudal de invierno del Río Duero, para el periodo 2071-2099, usando el método de Regresión por Componentes Principales (PCR). Las series temporales de caudal (de enero a marzo) de ocho estaciones distribuidas a lo largo de la cuenca, cubriendo el periodo 1950-2011, han sido utilizadas como variables predictando, mientras que las componentes principales (PCs) de las anomalías de la presión a nivel del mar (SLP) en invierno (diciembre a febrero) fueron usadas como predictores del caudal para el desarrollo de un modelo de downscaling estadístico. Para la calibración del modelo de regresión se utilizó el periodo 1950-1995 como periodo de calibración, mientras que el periodo 1996-2011 fue usado para validación. El modelo de downscaling estadístico ajustado a partir de los datos observacionales de la SLP ha sido aplicado a las salidas de tres GCMs para los datos de SLP en el periodo 2071-2099, bajo los escenarios de cambio climático RCP2.6, RCP4.5 y RCP8.5. El principal resultado encontrado es que todos los modelos y escenarios proyectan un decrecimiento generalizado en el caudal de invierno del río Duero.This work has been financed by the projects P11-RNM-7941 (Junta de Andalucía-Spain) and CGL2013-48539-R (MINECO-Spain, FEDER)

Coupling study of the Variable Infiltration Capacity (VIC) model with Weather Research and Forecasting (WRF) model to simulate the streamflow in the Guadalquivir Basin

Variable Infiltration Capacity (VIC) model is a large-scale hydrologic model. Land surface is modeled as a grid of large and uniform cells with sub-grid heterogeneity (e.g. land cover), while water influx is local, only depending from the interaction between grid cell and local atmosphere environment. Water streamflow is obtained separately from the land surface simulation, using the Routing Model. The goal of this work consists into set an optimal hydrological and climate model to study the evolution of the streamflow of Guadalquivir Basin, with different future land use, land cover and climate scenarios, implemented with the regional Weather Research and Forecasting (WRF) model. In this work we present some results concerning the calibration of the most relevant parameters of VIC model, comparing the streamflow simulations obtained from the observational climate data SPAIN02 and WRF outputs databases, with the use of observational reservoirs and gauging stations daily streamflow time series, obtained from CEDEX database, in the time period 1988-1997.El modelo Variable Infiltration Capacity (VIC) es un modelo hidrológico de gran escala. La superficie terrestre es modelada considerando una gran rejilla de celdas uniformes que presentan heterogeneidad a escala de sub-rejilla (esto es, cubierta superficial), mientras que el flujo de agua es local, únicamente dependiente de la interacción entre celdas y el medio ambiente local. El caudal de agua se obtiene separadamente a partir de la simulación de la superficie terrestre usando el denominado modelo Routing. El objetivo de este trabajo consiste en calibrar un modelo hidrológico y climático de forma óptima con el fin de estudiar la evolución del caudal en la Cuenca del Guadalquivir, con diferentes posibles usos del suelo futuros, cobertura superficial y escenarios climáticos, implementado con el modelo regional Weather Research and Forecasting (WRF). En este trabajo se presentan resultados relativos a la calibración de los parámetros más relevantes del modelo VIC, comparando las simulaciones de caudal obtenidas por el mismo a partir de los datos climáticos observacionales de SPAIN02 y de las salidas del modelo WRF, con los datos de caudal diario observacionales del CEDEX, para el periodo 1988-1997.This work has been financed by the projects P11-RNM-7941 (Junta de Andalucía-Spain) and CGL2013-48539-R (MINECO-Spain, FEDER)

Evaluación de simulaciones de la precipitación en clima presente usando el modelo WRF en la Península Ibérica

En este estudio se ha llevado a cabo un conjunto de simulaciones de alta resolución espacio-temporal para un periodo de 31 años haciendo uso del modelo regional Weather Reserch and Forecasting (WRF) con el fin de evaluar la capacidad del modelo para simular la variabilidad de las precipitaciones en la Península Ibérica. Las simulaciones se realizaron usando como condiciones iniciales y de contorno los datos de reanálisis de ERA-Interim, como “condiciones de contorno perfectas”, y las salidas globales del modelo CMIP5 CESM corregidas en sesgo, sobre un dominio centrado en la PI anidado en el dominio EURO-CORDEX. La evaluación se basó en la comparación de las salidas del modelo con los datos observacionales Spain02 para las precipitaciones en España y PT02 para Portugal, a diferentes escalas temporales con el objetivo de poder averiguar si las simulaciones regionalizadas son capaces de capturar tanto los valores medios como los eventos extremos. Los resultados indican que aunque existen ciertos errores substanciales, WRF es capaz de capturar los principales patrones espaciales de la precipitación en la PI, resultando una herramienta útil a la hora de realizar simulaciones regionales para zonas con una topografía compleja como es la Península Ibérica.A set of 31-yr high-resolution simulations has been carried out with the regional Weather Research and Forecasting (WRF) model in order to evaluate its capability to simulate precipitation variability in the Iberian Peninsula. The WRF model was forced by the ERA-Interim data as “perfect boundary conditions”, and the global bias-corrected climate model outputs from CMIP5 CESM model, over a domain encompassing the IP and nested in the coarser EURO-CORDEX domain. Evaluation was based on comparison at different time scales in order to assess the model ability to capture long-term mean precipitation values and high-order statistics (extreme events). For this end, we used two different observational gridded datasets: the Spain02 data for Spanish precipitation and the PT02 data for Portugal. Although considerable errors are still observed, results show that WRF is able to capture the main spatial precipitation patterns in IP. Therefore, we can say that WRF provides useful information at regional scale, with significant improvement in complex terrain areas such as Iberian Peninsula.Este estudio está financiado por los proyectos P11-RNM-7941 (Junta de Andalucía-Spain) y CGL2013-48539-R (MINECO-Spain, FEDER)

Variabilidad estacional de los caudales en Ecuador en el periodo 1964-2014

El objetivo principal de este estudio es analizar las tendencias en el caudal de los ríos de Ecuador. Para este fin, se han utilizado los datos de caudal de la red de estaciones hidrológicas, proporcionados por el Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología de Ecuador (IHNAMI), distribuidas en el territorio ecuatoriano y situadas estratégicamente en las cuencas de los principales ríos. Se seleccionó un número de 26 estaciones con disponibilidad de datos diarios sin discontinuidad durante el período de 51 años (1964-2014). Mediante el test de Man-Kendall y pendiente de Sen, se han evaluado las tendencias del caudal a escala mensual. Por último, se analiza la relación entre la variabilidad del caudal y el ENSO, fuente principal de variabilidad climática en la región.The main objective of this study is to analyze trends in the streamflow of the rivers of Ecuador. For this end, we use the streamflow data from the network of hydrological stations, provided by the Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología de Ecuador (IHNAMI), distributed over the Ecuadorian territory and strategically located in the watersheds of its main rivers. A number of 26 stations with a continuous period of daily data during 51 years period (1964-2014) was selected. Trends of the streamflow rates have been evaluated at monthly time scales using Man-Kendall test and Sens slope. Finally, we analyze the relationship between the streamflow variability and the ENSO, which is the major climate variability source in the region.Este trabajo ha sido financiado por los proyectos P11-RNM-7941 (Junta de Andalucía-España) and CGL2013-48539-R (MINECO-España, FEDER)

Regional drought variability assessment over Spain using WRF model

This study assesses the ability of the Weather Research & Forecasting (WRF) model to reproduce dry and wet periods in a complex terrain region such as Spain. For this end, we have computed two different drought indices: the Standardized Precipitation Index (SPI) and the Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI), which is able to identify the drought patterns in a context of global warming. For comparative purposes, we also computed the drought indices using two different data sources as observational data: the monthly rainfall from MOPREDAS and the (maximum and minimum) monthly temperature from MOTEDAS gridded datasets. ERA-Interim data were also used to calculate the drought indices in order to determinate the improvement obtained using dynamical downscaling regarding to the driving data. Results show that WRF provides an improvement over ERA-Interim in term of droughts simulations, presenting higher temporal correlations with respect to observational data. This fact suggests that WRF outputs may be more suitable than larger-scale fields from General Circulation Models (GCMs) to perform future projections of droughts events.Este estudio evalúa la habilidad del modelo Weather Research & Forecasting (WRF) para reproducir periodos húmedos y secos en terrenos geográficamente complejos como España. Con este objetivo se han calculado dos índices de sequía diferentes: el Índice Estandarizado de Precipitación (SPI) y el Índice Estandarizado de Precipitación Evapotranspiración (SPEI), capaz de identificar patrones de sequía en el contexto de calentamiento global. Con propósitos comparativos, se calcularon también los índices de sequía usando dos bases de datos diferentes como datos observacionales: las precipitaciones mensuales de los datos en rejilla de MOPREDAS y las temperaturas (máximas y mínimas) mensuales de MOTEDAS. Los resultados muestran que las salidas del modelo WRF suponen una mejora con respecto a los datos de ERA-Interim en cuanto a las simulaciones de sequías presentando mayores coeficientes de correlación temporal con los datos observacionales. Este hecho sugiere que las salidas de WRF pueden ser más idóneas que los datos de Modelos Climáticos Globales (GCMs) a la hora de realizar proyecciones futuras para episodios de sequía.This work has been financed by the projects P11-RNM-7941 (Junta de Andalucía-Spain) and CGL2013-48539-R (MINECO-Spain, FEDER)

Influencia de la SST atlántica sobre las precipitaciones de la Península Ibérica.

En este trabaja se estudía la influencia que ejercen las temperaturas de la superficie del mar (SST) de la región del Océano Atlántica sobre las predipítadíanes en la Península Ibérica. Para ella se ha realizada primero un estudio independiente de cada una de las variables (SST atlántica y precípitadiunes de la Península). Se trata de datas mensuales que abarcan el período 1871-2001 para la SST y 1900-2001 para el caso de la precipitación. Mediante el Análisis Singular Espectral Mullí-canal (M-SSA) se ha analizada laesíructura espacia-temparal de la variabilidad de ambas conjuntas de datas, en escalas interanual y decadal, encontrándose la existencia de varias mudas uscilaturías comunes a la SST y a la precipitación, con períodos cercanas a las 13.7, 8.5, 5.5, 3.6 y 2.7 añas. Adíciunalmente, la detección de las retrasas encontradas entre estas mudas de variabilidad confiere una capacidad predictiva de la SST atlántica sobre las predípítadíanes de la Península Ibérica

Análisis comparativo de índices de sequía en Andalucía para el periodo 1901-2012

The aim of this paper is the analysis of the detection and evolution of droughts occurred in Andalusia for the period 1901-2012, by applying three different drought indices: the Standardized Precipitation Index (SPI), the Standardized Precipitation and Evapotranspiration Index (SPEI) and the Standardized Drought-Precipitation Index (IESP), computed for three time windows from the initial period 1901-2012. This analysis has been carried out after a preliminary study of precipitation trends with the intention of understanding the precipitation behaviour, because this climatic variable is one of the most important in the study of extreme events. The specific objectives of this study are: (1) to investigate and characterize the meteorological drought events, mainly the most important episodes in Andalusia; (2) to provide a global evaluation of the capacities of the three different considered indices in order to characterize the drought in a heterogeneous climatically territory; and (3) to describe the temporal behaviour of precipitation and drought indices series in order to establish the general characteristics of their evolution in Andalusia. The results have shown that not all the indices respond similarly identifying the intensity and duration of dry periods in this kind of region where geographical and climatic variability is one of the main elements to be considered.El estudio del comportamiento temporal de la sequía a partir de series meteorológicas constituye una importante herramienta de actuación y prevención ante este fenómeno natural de carácter extremo, que ocasiona importantes impactos económicos, sociales y medioambientales. Como buena parte de los fenómenos climáticos, su carácter inhabitual y anómalo hace que definir y ubicar espacialmente el riesgo de sequía resulte una difícil tarea, más aún en las llamadas regiones de transición, como las dominadas por el clima mediterráneo, caracterizadas por una elevada variabilidad pluviométrica. Junto a ello, la realidad que supone la existencia de un cambio climático lleva al interés por conocer el comportamiento de las precipitaciones, puesto que de él dependerá el desarrollo y posible intensificación de las condiciones secas futuras.El objetivo global de este trabajo es el análisis de la detección y evolución de los episodios de las sequías en Andalucía en el período 1901-2012, caracterizadas mediante tres índices de sequía diferentes: el Índice Estandarizado de Precipitación (SPI), el Índice Estandarizado de Precipitación y Evapotranspiración (SPEI) y el Índice Estandarizado de Sequía Pluviométrica (IESP), calculados en tres ventanas temporales del periodo inicial 1901-2012. Este análisis se ha llevado a cabo después de un estudio preliminar de las tendencias de precipitación con la intención de entender el comportamiento de las mismas, ya que esta variable climática es una de las más importantes en el análisis de extremos. Los objetivos particulares de este estudio son: (1) investigar y caracterizar las sequías meteorológicas en Andalucía, principalmente los episodios más importantes; (2) proporcionar una evaluación global de las capacidades de cada uno de los tres índices analizados para caracterizar la sequía en un territorio climáticamente heterogéneo; y (3) describir el comportamiento de las series precipitación y de los índices de sequía considerados, con el fin de establecer las características generales de la evolución de los mismos en Andalucía. Los resultados han demostrado que no todos los índices responden de la misma manera en la identificación de la intensidad y duración de los periodos de sequía en este tipo de región en la que la variabilidad geográfica y climática es uno de los elementos principales a considerar