Variabilidad espacio-temporal de la temperatura del aire en Cataluña

La tesis tiene un doble objetivo general. En primer lugar, evaluar la evolución experimentada por la temperatura en Cataluña durante la segunda mitad del siglo XX, caracterizando la diversidad espacial y temporal térmica catalana en función de áreas climáticas definidas por una evolución térmica similar. En segundo lugar, examinar los modos acoplados de variabilidad de la temperatura de superficie en Cataluña con diversos índices teleconectivos que rigen la evolución de la señal térmica en las diferentes áreas climáticas singularizadas en el territorio catalán. Para ello se parte de una base de datos de temperatura sometida a control de calidad y homogénea (NESATv2) y se aplican diversas técnicas de análisis estadístico. En primer lugar se realiza un Análisis de Componentes Principales para identificar zonas con comportamiento térmico temporal homogéneo en las dos escalas en que se realiza el análisis, anual y mensual. En segundo lugar, se aplica un Análisis de Conglomerados a las variables en escala mensual obtenidas en los análisis anteriores para identificar el periodo intranual en que se diferencian determinados patrones térmicos para cada uno de los tres promedios de temperatura. Para evaluar la existencia de similitudes entre la evolución de las señales térmicas catalanas y la de los índices teleconectivos se determinan las correlaciones de Pearson entre las series temporales de temperatura y las series temporales de los índices teleconectivos, obteniendo coeficientes de correlación que indican la intensidad, dirección y significación estadística de la relación entre dos variables. Con aquellos modos de variabilidad atmosférica que mayor relación presentan con la temperatura se realiza un Análisis de Regresión Múltiple, con objeto de cuantificar la intensidad de la relación entre la temperatura y los índices teleconectivos escogidos.A partir de este tipo de análisis, que no se ha realizado con anterioridad para las temperaturas en Cataluña, aunque si en otros territorios o para otras variables climáticas, se derivan las siguientes conclusiones generales.Se detecta la existencia en el territorio catalán de 4 patrones espaciales de temperatura, que identifican áreas con una evolución térmica interanual homogénea. Estos cuatro patrones espaciales (Litoral, de Montaña, Noroccidental, y de Depresión Occidental) presentan una considerable variabilidad intranual. Durante los meses estivales se diferencian dos patrones: el patrón Litoral y el patrón Noroccidental. El patrón Litoral es el que tiene una mayor contribución al incremento térmico detectado en la temperatura durante los meses estivales, especialmente durante el mes de agosto. En el sector definido por el patrón Noroccidental, el tercio noroccidental del territorio catalán, el incremento térmico, aunque también se produce, es mucho más moderado. La evolución que presentan las temperaturas catalanas durante los meses de verano se relacionan principalmente con la temperatura superficial del Mediterráneo Occidental, el patrón del Atlántico Este-Jet y el patrón Asiático de Verano.En los meses de carácter más invernal (noviembre, diciembre y enero) se diferencian dos patrones espaciales de temperatura: el patrón de Montaña y el patrón de Depresión Occidental. El patrón de Montaña agrupa los sectores del territorio catalán situados en zonas de montaña media y alta, mientras que el patrón de Depresión Occidental engloba principalmente las áreas deprimidas de la Depresión Central Catalana y el litoral meridional. Estos patrones térmicos se relacionan con la evolución del patrón del Atlántico Este/Rusia Occidental y con el patrón Polar/Euroasiático.En los meses comprendidos entre febrero-mayo y septiembre-octubre se produce una transición entre los patrones espaciales de temperatura de características estivales y los propiamente invernales, así como en los patrones teleconectivos que mayor influencia ejercen sobre el comportamiento térmico.Hay que señalar que en determinados casos la relación entre la evolución térmica catalana y los patrones teleconectivos muestra un desfase de uno o dos meses, con lo que el comportamiento de estos modos de variabilidad atmosférica tiene un valor predictivo sobre la evolución de la temperatura en Cataluña.This PhD has a double general aim. First, to assess Catalonian temperature's evolutions during the second half of the 20th century, tending to characterize its spatial and temporal patterns by establishing the spatial patterns of Catalonian temperature change; and second, to examine coupled modes of temperature variability in order to establish meaningful relationships between Catalonian temperature variability and large-scale atmospheric anomaly patterns. In order to reach these aims, I used the NESATv2 (Northeastern Spain Adjusted Temperature) dataset, which includes homogenized monthly values of maximum and minimum temperatures for the 23 longest and available Catalonian stations records. To this data, I applied a Rotated Principal Component Analysis (RPCA) for identifying areas with a homogeneous time signal of temperature. This analysis has been completed using a Cluster Analysis with the Principal Components obtained, in order to identify monthly variability of these spatial temperature patterns. To evaluate the temperature and teleconnections relationship, I employed, first, Pearson correlations between monthly principal components time-series of temperature and monthly time-series of teleconnections indices for the same month and for the 1st and 2nd former months, for testing any relationship lag. And second, a Multiple Regression Analysis is performed between those atmospheric patterns that present the largest and significant correlation with their corresponding Catalonian temperature series, in order to quantify the magnitude of this relationship.The main results of this work highlight the existence of 4 temperature's spatial patterns (Littoral, Mountain, North-western, and Western Basin), which identify areas with a homogeneous inter-annual evolution; at the same time, they present a different intraannual variability.During summer's months two patterns reach a prominent representation differ: the Littoral's pattern and the Noroccidental one. The largest contribution to the regional warming during summertime is due to the Littoral's pattern, especially for August; meanwhile over the so-called North-western's pattern, which is integrated by the most northwestern part of Catalonia, its contribution, although it also takes place, is much more moderate. Catalonian summer's temperature variability is mainly associated to the Western Mediterranean Basin's sea surface temperature evolution, as well as influenced by leading modes of atmospheric variability like the East Atlantic-Jet pattern and Asian Summer pattern.For November, December and January two main temperature's patterns are identified: the Mountain's pattern and the Western Basin's pattern. The Mountain's pattern integrates areas of mid and high Mediterranean mountains, whereas the Western Basin's pattern principally includes inland lowlands of the Ebro River's western basin and the southernmost coastal areas. These temperature patterns are mainly related to evolution of East Atlantic/Western Russia pattern and North Atlantic Oscillation.During February and May, as well as for September and October a transition takes place between characteristics attributed to summer temperature's spatial patterns and those established for winter, as well as in the teleconnection indices that exercise the largest influence on the temporal temperature's behavior

Los extremos térmicos en el litoral mediterráneo:

A partir de series temporales de temperatura máxima y mínima diaria de 6 observatorios de largo recorrido situados en el litoral mediterráneo de la Península Ibérica, se han obtenido diversos índices basados en percentiles con objeto de caracterizar la evolución de los extremos de temperatura en esta región. Dichos índices indican una significativa disminución en el número de días y noches fríos, al mismo tiempo que un creciente número de días supera el umbral definido para las noches y días cálidos. Los mayores incrementos/decrementos se producen durante la estación estival, y han experimentado un robusto incremento en las tendencias a partir de inicios de los años 70. La relación de estos extremos térmicos con factores de forzamiento atmosférico y marino apunta a la temperatura superficial del Mar Mediterráneo Occidental como el principal factor de forzamiento asociado a los cambios en los extremos de temperatura. Las series analizadas permiten explicar porcentajes de la variabilidad de las series de extremos que llegan a superar el 50% durante la estación estival, cuando más fuerte es la relación entre la señal marina y los extremos térmicos

Evolución de la temperatura máxima estival en España. Parte I: tendencias y patrones espaciales

Ponencia presentada en: VI Congreso Internacional de la Asociación Española de Climatología celebrado en Tarragona del 8 al 11 de octubre de 2008.[ES]El objetivo de este trabajo es describir la evolución de la temperatura máxima en España a través del examen de series bimensuales correlativas de esta variable para los meses de Junio a Septiembre e identificar los distintos patrones espaciales que caracterizan su comportamiento sobre el conjunto de la España peninsular mediante Análisis de Componentes Principales. Los resultados indican un comportamiento interanual con el máximo incremento térmico produciéndose al principio del verano (Junio-Julio) en los tres patrones espaciales identificados para esta variable. Estos patrones caracterizan durante el conjunto del verano tres sectores que abarcan el centro peninsular, el sector suroeste de España y el litoral mediterráneo.[EN]Aim of this contribution is to describe the time evolution of daily maximum temperature over mainland Spain, as part from the analysis of bi-monthly correlative series for the months from June to September, and identify the spatial patterns characterising their behaviour by means of a Principal Component Analysis. Results indicate similar interannual evolution to the detected for the whole year(?), showing the beginning of the summer (June-July) the highest increase over the three identified spatial patterns of daily maximum temperature. These spatial patterns identify during summer three sectors: central Spain, southwest Spain and the Mediterranean littoral.Este trabajo ha sido posible gracias a la financiación otorgada por el Ministerio de Educación y Ciencia mediante los proyectos CLICAL (CGL-2006-13327-C04-03) y CAFIDEXPI (CGL2007-65546-C03-02

Evolución de la temperatura máxima estival en España. Parte II: relación con la circulación atmosférica y la temperatura superficial del mar

Ponencia presentada en: VI Congreso Internacional de la Asociación Española de Climatología celebrado en Tarragona del 8 al 11 de octubre de 2008.[ES]El propósito del artículo es identificar las relaciones existentes entre la temperatura máxima estival en España y los patrones atmosféricos de circulación regional y la temperatura superficial del mar (SST). Para ello se han utilizado los patrones espaciales de la temperatura máxima obtenidos en la Parte I de este trabajo y se comparan con los patrones atmosféricos definidos en el marco del proyecto EMULATE mediante el método SANDRA y con la SST procedente de la base de datos HadSST2. Los resultados indican que es la temperatura superficial de las masas marítimas que rodean la Península Ibérica la que más claramente influye en el comportamiento de la temperatura máxima durante los meses de verano. El litoral Mediterráneo presenta las mayores correlaciones con la SST, superiores a 0.60, que permiten explicar el 55 % de la varianza de la temperatura máxima durante los meses de Junio a Agosto, mientras que el norte y centro Peninsular, en los meses finales del verano, Agosto y Septiembre, la SST explica el mayor porcentaje de varianza térmica, el 62 %.[EN]The aim of this paper is to identify the existing relationship between summer maximum temperatures, regional atmospheric circulation patterns and sea surface temperatures. Spatial patterns identified at the Part I of this work have been employed and compared to those defined by the EMULATE project using the SANDRA method. and the SST from HadSST2 dataset. Our results indicate that sea surface temperature of the water masses surrounding the Iberian Peninsula exert the most important forcing over maximum summer temperatures. The Mediterranean coastal areas present higher correlations to SSTs (> 0.6) explaining 55% of summer June to August maximum temperatures. On the contrary, in the northern and central areas of the Iberian Peninsula is the end of the summer (August, September) when these marine variables explain a large portion of temperatures variance (62%)Este trabajo ha sido posible gracias a la financiación otorgada por el Ministerio de Educación y Ciencia mediante los proyectos CLICAL (CGL-2006-13327-C04-03) y CAFIDEXPI (CGL2007-65546-C03-02

Efficiency of time series homogenization: method comparison with 12 monthly temperature test datasets

The aim of time series homogenization is to remove nonclimatic effects, such as changes in station location, instrumentation, observation practices, and so on, from observed data. Statistical homogenization usually reduces the nonclimatic effects but does not remove them completely. In the Spanish ‘‘MULTITEST’’ project, the efficiencies of automatic homogenization methods were tested on large benchmark datasets of a wide range of statistical properties. In this study, test results for nine versions, based on five homogenization methods—the adapted Caussinus-Mestre algorithm for the homogenization of networks of climatic time series (ACMANT), ‘‘Climatol,’’ multiple analysis of series for homogenization (MASH), the pairwise homogenization algorithm (PHA), and ‘‘RHtests’’—are presented and evaluated. The tests were executed with 12 synthetic/surrogate monthly temperature test datasets containing 100–500 networks with 5–40 time series in each. Residual centered root-mean-square errors and residual trend biases were calculated both for individual station series and for network mean series. The results show that a larger fraction of the nonclimatic biases can be removed from station series than from network-mean series. The largest error reduction is found for the long-term linear trends of individual time series in datasets with a high signal-to-noise ratio (SNR), where the mean residual error is only 14%–36% of the raw data error. When the SNR is low, most of the results still indicate error reductions, although with smaller ratios than for large SNR. In general, ACMANT gave the most accurate homogenization results. In the accuracy of individual time series ACMANT is closely followed by Climatol, and for the accurate calculation of mean climatic trends over large geographical regions both PHA and ACMANT are recommended.This research was funded by the Spanish MULTITESTproject (Ministry of Economics and Competitiveness, CGL2014-52901-P)

Present climate of lake Montcortès (Central Pyrenees): paleoclimatic relevance and insights on future warming

The varved sediments of the Pyrenean Lake Montcortès (Pallars Sobirà, Lleida) embody a unique continuous high-resolution (annual) paleoarchive of the last 3000 years for the circum-Mediterranean region. A variety of paleoclimatic and paleoecological records have been retrieved from these uncommon sediments that have turned the lake into a regional reference. Present-day geographical, geological, ecological and limnological features of the lake and its surroundings are reasonably well known but the lack of a local weather station has prevented characterization of current climate, which is important to develop modern-analog studies for paleoclimatic reconstruction and to forecast the potential impacts of future global warming. Here, the local climate of the Montcortès area for the period 1955-2020 is characterized using a network of nearby stations situated along an elevational transect in the same river basin of the lake. The finding of statistically significant elevational gradients for average temperature and precipitation (-0.59 °C and 82 mm per 100 m elevation, respectively) has enabled to estimate these parameters and their seasonal regime for the lake site. The estimated average annual temperature is 9.7±0.8 °C and the estimated total annual precipitation is 1031±34 mm, in average. A representative climograph has been shaped with these data that can serve as a synthetic descriptive and comparative climatic tool. The same analysis has provided climatic data for modern-analog studies useful to improve the interpretation of sedimentary records in climatic and ecological terms. In addition, the seasonal slope shifting of the climatic elevational gradients has been useful to gain insights about possible future climatic trends under a warming scenari

Variaciones y tendencia secular de la precipitación en el Sistema Mediterráneo Catalán (1901-2000)

Ponencia presentada en: IV Congreso de la Asociación Española de Climatología "El Clima entre el Mar y la Montaña", celebrado en Santander del 2 al 5 de noviembre de 2004.[ES]Con el objetivo de estimar las variaciones y tendencia de la precipitación en el denominado Sistema Mediterráneo Catalán durante el siglo XX, se ha construido una serie regional representativa del territorio analizado mediante la combinación de un total de 33 series temporales de precipitación registradas en los observatorios meteorológicos situados en el área de estudio y que forman parte de la base de datos ajustada de precipitación mensual llamada NESAP (North-eastern Spain Adjusted Precipitation). El resultado en base anual no muestra ninguna tendencia apreciable, ya que el ligero descenso de la precipitación anual, cuantificado en un –2,2%, no supera el nivel de confianza adoptado del 95%. Este mínimo descenso viene determinado por la marcada reducción de la pluviometría registrada en primavera (-25,3%), ya que tanto en invierno como en verano y en otoño se ha producido un suave incremento de la precipitación (+0,6%, +11,1% y +4%, respectivamente). Tampoco ninguna de estas tendencias alcanza el nivel de confianza del 95%.[EN]The aim of this contribution is to estimate precipitation variations and trends in the so-called Sistema Mediterráneo Catalán during the 20th Century. An amount of 33 time-series recorded in this area have been employed to construct a regional time-series. These records are part of the North-eastern Spain Adjusted Precipitation monthly dataset (NESAP). The results show a slight decreasing trend in annual precipitation (-2.2%), mainly contributed by spring (-25.3%), while positive trends are estimated for winter, summer and autumn (+0.6%, +11.1% and +4%, respectively). In all cases trends are not statistically significant (95% confidence level).Este estudio ha sido financiado por la Comisión de la Unión Europea a través del proyecto European and North Atlantic daily to multidecadal climate variability (EMULATE, EVK2-2001- 00313)

Análisis de la tendencia de la precipitación de primavera en la cuenca del Pirineo oriental durante el periodo 1896-2003

Ponencia presentada en: V Congreso Internacional de la Asociación Española de Climatología celebrado en Zaragoza del 18 al 21 de septiembre de 2006.[ES]Las precipitación de primavera ha experimentado un notable descenso en la Cuenca del Pirineo Oriental entre 1896 y 2003. El análisis de la serie regional creada a partir de 63 observatorios meteorológicos da como resultado una tendencia de 1.99%/década para el conjunto del periodo analizado, descenso que se hace más evidente a partir del último tercio del siglo XX con 1.36%/año (nivel de confianza del 95%). Aunque en los tres meses de primavera se han registrado reducciones de la precipitación, es el mes de marzo el que ha contribuido de una manera más importante.[EN]An important decrease of spring precipitation has been documented in the Pirineo Oriental basin for the period 1896-2003. Regional time-series developed by means of 63 meteorological records shows a negative trend of 1.99%/decade for the whole analysed period and it is even more evident from the last third of the 20th Century (-1.36%/year), reaching 95% confidence level. Negative trends have been also detected in March, April and May, but the most important contribution to spring precipitation decrease corresponds to March.Este trabajo ha sido realizado dentro del proyecto financiado por la UE: European and North Atlantic daily to multidecadal climate variability (EMULATE, EVK2-2001-00313); y por el proyecto CICYT: Análisis del cambio a largo plazo de la precipitación en España. Modelización de sus episodios extremos en la cuenca del Ebro (ANETPREX, REN2002- 000991/CLI)

Variaciones y tendencias contemporáneas de la temperatura máxima, mínima y amplitud térmica diaria en el NE de España

Ponencia presentada en: I Congreso de la Asociación Española de Climatología “La climatología española en los albores del siglo XXI”, celebrado en Barcelona del 1 al 3 de diciembre de 1999.[ES]Esta comunicación tiene como finalidad evaluar las variaciones y tendencias a largo plazo de las temperaturas máximas, mínimas y amplitud térmica diaria en Cataluña durante el presente siglo. A diferencia de lo detectado a escalas espaciales mayores, la región catalana presenta una mayor tendencia a largo plazo de las temperaturas diurnas respecto de las nocturnas, con el consiguiente ligero y no significativo incremento de la amplitud térmica diaria.[EN]This paper aim to estimate the variations and time trends of the mean maximum and minimum temperatures and diurnal temperature range in the NE of Spain during the present century. In controversy with the detected in a bigger spatial scale, the Catalonian region has a higher and positive time trend in the maximum temperature respect to the minimum temperature, with a subsequent weak and no significant increase in the diurnal temperature range.Este trabajo ha sido financiado por CICYT, Proyecto de Investigación de I+D CLI96-1842-C05-01