Observed atmospheric trends in the Iberian Peninsula

Special Issue on climate over the Iberian Peninsula: an overview of CLIVAR-Spain coordinated science

The use of long-term high.spatial resolution Normalized Difference vegetation Index (NDVI) to determine different environmental processes in Spain

En esta tesis doctoral se han procesado imágenes de los satélites NOAA-AVHRR de 1,1 km de resolución espacial, disponibles durante tres décadas (1981 - 2015) para obtener una base de datos del índice de vegetación NDVI, para la España peninsular y las Islas Baleares, llamada Sp_1Km_NDVI. El método incluye la calibración de la información con los coeficientes de calibración posteriores al lanzamiento de cada satélite, correcciones geométricas y topográficas, la eliminación de nubes, el filtrado temporal de las series y la obtención de compuestos semi-mensales mediante el valor máximo NDVI de las imágenes. Además, la tesis compara la nueva base de datos Sp_1km_NDVI con otras tres bases de datos NDVI. Se ha comprobado si las tendencias anuales y estacionales de la base de datos Sp_1km_NDVI y las otras tres fuentes de información muestran patrones espaciales y tendencias temporales similares. Los resultados muestran que la nueva base de datos proporciona información sobre la actividad vegetal. Es útil para investigar procesos de cambio climático y procesos relacionados con las actividades humanas, en esta región mediterránea. Y permite identificar una tendencia positiva dominante del NDVI durante el periodo de estudio. En el presente trabajo también se han estudiado la relación entre la actividad vegetal y el crecimiento de los anillos de los árboles, en distintos tipos de bosques, bajo diferentes condiciones ambientales. Para ello, la base de datos de imágenes de satélite NDVI se ha combinado con registros dendrocronológicos y datos climáticos para analizar la variabilidad interanual del crecimiento de los anillos de los árboles y la actividad vegetal en distintos biomas forestales desde 1981 y hasta 2015. Los resultados revelan la existencia de una relación positiva y significativa entre la variabilidad interanual del NDVI y el crecimiento de los anillos de los árboles. Sin embargo, esta relación depende del tipo de bosque y de las condiciones ambientales. Finalmente, se han analizado los impactos de la sequía en el NDVI, ya que la sequía es uno de los principales riesgos naturales que afectan a la actividad de la vegetación en España. En esta parte de la tesis se determinan las posibles diferencias en la sensibilidad de la vegetación a la sequía, determinada por los distintos tipos de cubiertas vegetales y por las condiciones climáticas. Y analiza las escalas de tiempo en las que la actividad vegetal está respondiendo a la severidad de la sequía. Los resultados han demostrado que, en grandes áreas de la España peninsular, la actividad vegetal está fuertemente determinada por las variaciones interanuales de la sequía. Sin embargo, existen importantes diferencias estacionales y espaciales en las que el tipo de cubierta y las condiciones de aridez juegan un papel importante. En esta tesis también se ha mostrado que la escala temporal a la que se mide la sequía es muy relevante para entender los diferentes impactos estacionales, e informa sobre la sensibilidad del NDVI a la sequía a nivel estacional y en diferentes coberturas vegetales.<br /

Tree growth responses to drought and climate variability analyzed at multiple scales

La cuenca mediterránea es una de las regiones del mundo más vulnerables a los procesos de cambio climático. La variabilidad y el cambio climático en esta región están muy afectados por los procesos de circulación atmosférica. Por lo tanto, se espera que la ocurrencia de cambios en los patrones de circulación atmosférica puedan afectar al crecimiento de los bosques. La mayoría de los estudios que analizan el impacto climático sobre el crecimiento de los bosques se han centrado, habitualmente, en las condiciones climáticas de superficie, sin tener en cuenta los patrones atmosféricos que controlan el clima en grandes regiones y que también puedan afectar los procesos de crecimiento de los árboles en el espacio y el tiempo. Debido a las proyecciones hacia un mayor calentamiento y una disminución de la precipitación en la región mediterránea, se espera un aumento del impacto de la sequía en estos bosques que afectaría a sus patrones de crecimiento. Por lo tanto, los bosques de esta región deberán adaptarse no sólo a una mayor variabilidad climática, sino también a fenómenos meteorológicos extremos, como la ocurrencia de sequías más severas y frecuentes. En la actualidad existen algunas lagunas en el conocimiento de los impactos del cambio climático y de las sequías sobre el crecimiento de los bosques mediterráneos, teniendo en cuenta la diferente vulnerabilidad de las especies forestales frente a factores de estrés y la existencia de marcados contrates espaciales en las condiciones climáticas. Por lo tanto, conocer la respuestas del crecimiento forestal a los procesos de variabilidad climática en la cuenca del Mediterráneo resulta importante para entender la sensibilidad y la capacidad de adaptación de estos bosques a las tendencias hacia una mayor aridez previstas para finales del siglo XXI. Esto resulta de vital importancia para mejorar nuestra capacidad de predicción de las consecuencias del cambio climático sobre el crecimiento de los árboles y para desarrollar estrategias de silvicultura adecuadas para mitigar los impactos en los ecosistemas forestales mediterráneos. Teniendo en cuenta las cuestiones antes mencionadas, la investigación que presenta esta tesis analizó en primer lugar la influencia de los patrones de circulación atmosférica general y regional, resumidos a partir de diferentes índices atmosféricos y de series de frecuencias de tipos de tiempo, y de las temperaturas y precipitaciones sobre la variabilidad espacio-temporal en la formación de madera temprana (earlywood, EW) y madera tardía (latewood, LW) en bosques de Pinus halepensis del este de España. Además, la investigación también analizó el impacto de la sequía cuantificada a diferentes escalas temporales sobre el crecimiento radial de ocho especies arbóreas (Abies alba, Pinus halepensis, Quercus faginea, Pinus sylvestris, Quercus ilex, Pinus pinea, Pinus nigra y Juniperus thurifera) a lo largo de un amplio gradiente climático en el noreste de España. Los principales factores geográficos y ambientales que controlan la respuesta del crecimiento forestal a la sequía también fueron investigados e identificados. Se utilizaron técnicas dendrocronológicas para cuantificar la variabilidad del crecimiento radial de todas las especies consideradas y analizar la influencia de los diferentes parámetros climáticos y de la sequía en el crecimiento de los árboles. En particular, la respuesta del crecimiento de los árboles a la variabilidad climática, incluyendo procesos de circulación atmosférica, se evaluó únicamente en bosques de P. halepensis, mientras que la respuesta espacio-temporal en el crecimiento de los árboles a la sequía y los factores que condicionan esa misma respuesta se analizaron teniendo en cuenta todas las especies antes mencionadas. La investigación se ha centrado principalmente en los bosques de P. halepensis porque se trata de la especie dominante en las zonas más secas del área de estudio y por estar esta especie bien representada en buena parte de la región. Los sitios de muestreo se seleccionaron para capturar la mayor parte de la variabilidad climática de la región. En cada sitio de muestreo se seleccionaron al azar y muestrearon entre 10 y 35 árboles. Se obtuvieron muestras a una altura aproximada de 1,3 m del suelo mediante una barrena de tipo Pressler. Las diferentes muestras de madera se procesaron utilizando métodos dendrocronológicos estándar con la finalidad de obtener información de la variabilidad de EW, LW y de la anchura del anillo de crecimiento anual. Con respecto a la circulación general atmosférica, se ha analizado la influencia de los tres principales patrones de circulación atmosférica que afectan a la región mediterránea occidental: la Oscilación del Atlántico Norte (North Atlantic Oscillation, NAO), la Oscilación del Mediterráneo Occidental (Western Mediterranean Oscillation, WeMO) y la Oscilación del Mediterráneo (Mediterranean Oscillation, MO). Se obtuvieron series estacionales para otoño (septiembre a noviembre), primavera (abril-mayo), verano (junio a agosto) e invierno (diciembre a marzo) de los índices mensuales de los tres patrones de circulación mencionados obtenidos a partir de series de presiones a nivel del mar (Sea level pressure, SLP). Además, se obtuvieron series de tipos de tiempo a partir de una rejilla de series de SLP del conjunto de la Península Ibérica para comprobar su influencia en el crecimiento radial de los bosques de P. halepensis. También se trabajó con series mensuales de precipitación total y temperatura media obtenidas a partir de dos bases de datos climáticos homogéneos y con una elevada densidad espacial de observatorios. Con ello se determinaron los mecanismos que condicionan la influencia de los procesos de circulación atmosférica en el crecimiento de los bosques de P. halepensis en la región y el impacto directo de las condiciones climáticas de superficie sobre el crecimiento radial de esta especie. Para evaluar el impacto de la sequía sobre el crecimiento de diferentes especies arbóreas en el noreste de España, se utilizó el Índice de Precipitación Estandarizada (Standardized Precipitation Index, SPI), calculado a diferentes escalas temporales (de 1 a 48 meses). Además, se consideró un conjunto de factores abióticos (clima, topografía, tipo de suelo) y bióticos (Índices de Vegetación obtenidos mediante imágenes de satélite, diámetro de los árboles a 1,3 m, etc.) para identificar los principales factores que determinan las diferencias espaciales en el impacto de la sequía sobre el crecimiento forestal. La dinámica estacional de la actividad cambial y la formación de la madera en los bosques de P. halepensis se analizó mediante el muestreo en un bosque sometido a condiciones climáticas semiáridas. Para ello, se llevó a cabo el muestreo y preparación de muestras radiales de madera tomadas periódicamente (mini-cores) con el propósito de describir el proceso de crecimiento intra-anual (xilogénesis) de forma detallada y para poder comprender cómo el crecimiento estacional puede estar respondiendo a los procesos de cambio climático. Esta información detallada ha resultado crucial para corroborar los mecanismos que explican la respuesta del crecimiento radial a la variabilidad climática y a la sequía. En la zona de estudio se han encontrado dos patrones de crecimiento diferentes en respuesta a la variabilidad en la circulación atmosférica, principalmente como consecuencia de la variabilidad en el crecimiento entre las sub-zonas del noreste y sureste de la zona de estudio. Ello se aprecia tanto para las series de EW como para las de LW. La formación de EW y LW en las áreas más septentrionales está muy condicionada por la variabilidad que la NAO muestra en invierno y primavera, mientras que en los bosques meridionales el crecimiento se ve afectado por el índice WeMO de invierno. La formación de EW en los bosques del norte de la zona de estudio está negativamente correlacionada con los índices NAO de diciembre y abril, mientras que la formación de LW estaba asociada negativamente con el índice de la WeMO en septiembre. También se ha comprobado que la frecuencia de diferentes tipos de tiempo en invierno, verano y otoño ejerce un importante control sobre el crecimiento radial. La formación de EW en los bosques del norte se ve favorecida por una alta frecuencia de tipos de tiempo del sudoeste y oeste, mientras que una alta frecuencia de tipos del este y sureste tiene un papel negativo en la formación de EW en estas áreas. En los bosques situados en el sur, la formación de EW se ve reforzada por una elevada frecuencia de tipos del este y sudeste. La formación de EW en las zonas del norte también se ha visto favorecido por la frecuencia invernal de tipos de tiempo del sur, sudoeste y anticiclónicos, mientras que en los bosques del sur, dicha formación se relaciona negativamente con la frecuencia de tipos del sudeste y sur. El índice NAO de invierno mostraba una correlación negativa significativa con la precipitación en los bosques del norte del área de estudio, mientras que durante el invierno y el otoño el índice de la WeMO se asociaba negativamente con la precipitación en los bosques del sur. Teniendo en cuenta los registros de temperatura, la NAO de invierno muestra una relación positiva con las temperaturas mientras que en primavera y otoño se observan fuertes correlaciones negativas entre el índice de la WeMO y la temperatura en el sector septentrional del área de estudio. La formación de EW y LW aumentó en respuesta a las precipitaciones del invierno previo y de la primavera del año en curso. Además, la formación LW también se correlacionaba positivamente con la precipitación de verano y otoño del año de formación del anillo, mientras que de junio a julio elevadas temperaturas limitaban el desarrollo del anillo del árbol, principalmente en los sectores más nororientales del área de estudio. Se observó que la NAO y la WeMO ejercían un impacto significativo sobre la formación de EW y LW en P. halepensis. Esta influencia se ve propagada a través de su control sobre las condiciones climáticas de superficie: la temperatura y la precipitación. La respuesta en la formación de EW y LW a la variabilidad de los patrones de circulación atmosférica y a los diferentes tipos de tiempo presentaba una elevada variabilidad geográfica, lo que indica que los cambios previstos en la circulación atmosférica a lo largo del siglo XXI pueden traducirse en importante contrastes en cuanto a la respuesta en el crecimiento de los bosques del noroeste y suroeste del área de estudio. Teniendo en cuenta la influencia de las temperaturas y las precipitaciones sobre la formación de EW y LW en bosques de P. halepensis, se concluye que unas elevadas temperaturas de verano y la disponibilidad de agua en el invierno previo y la primavera del año de formación del anillo determinan de manera negativa y positiva, respectivamente, la formación de EW. Estos factores controlan en menor medida la formación de LW. Esto sugiere que en un escenario de calentamiento global, como el que se predice en la cuenca occidental del Mediterráneo, los bosques de P. halepensis pueden mostrar un mayor descenso en la formación de EW que en la de LW, causando una disminución en la anchura de los anillos de árboles y en la producción de madera, una reducción de la conductividad hidráulica e, indirectamente, una menor captación de carbono atmosférico. Se ha comprobado que el impacto de la sequía sobre el crecimiento varía de forma importante entre las especies y en función de la localización geográfica. Se han observado claramente dos modelos de respuesta de las especies arbóreas estudiadas a la sequía. Las especies que viven en áreas semiáridas (por ejemplo Pinus halepensis y Juniperus thurifera) mostraron respuestas de su crecimiento al SPI a escalas temporales de entre 9 y 11 meses, mientras que las especies dominantes en zonas más húmedas (por ejemplo, Abies alba y Pinus sylvestris) respondían a escalas temporales más cortas del SPI (alrededor de 5 meses). Se observaron correlaciones significativas entre el SPI y el crecimiento radial hasta escalas temporales del SPI de 30 meses en las zonas semiáridas, mientras que no se observó una asociación consistente a escalas de tiempo mayores. Existen importantes diferencias estacionales en la influencia de las sequías sobre el crecimiento forestal. El crecimiento de las especies de zonas semiáridas responde a los índices de sequía en primavera y verano, mientras que las que se distribuyen en sitios húmedos responden exclusivamente a las condiciones de verano. Considerando solamente los bosques de P. halepensis, la formación y el desarrollo de EW y LW muestran una fuerte asociación negativa con las condiciones de sequía en verano y otoño, respectivamente, a escalas temporales de 10 hasta 14 meses, hacer coincidir con las fases de menor producción de EW y LW traqueidas a nivel intra-anuales de las escalas. El análisis de la influencia de diferentes variables abióticas y bióticas sobre la diferente respuesta en el crecimiento de los bosques a la sequía entre las áreas semiáridas y húmedas ha mostrado que aquellos parámetros relacionados con las características de los bosques (diámetro de los árboles, anchura del anillo), la actividad vegetal medida mediante imágenes de satélite, factores climáticos (balance hídrico, precipitaciones y temperatura) y las variables topográficas (tipo de suelo, pendiente, altitud) están inversamente correlacionados con las respuestas a la sequía en los bosques semiáridos y húmedos, respectivamente. La mayoría de las variables climáticas (evapotranspiración potencial, temperatura máxima y mínima, media de las máximas de julio y media de las mínimas de enero, radiación solar) se relacionaron negativamente con la respuesta del crecimiento a la sequía en los bosques húmedos. La respuesta a la sequía en los bosques semiáridos está asociada con la disponibilidad de agua, la temperatura, la elevación y el índice de vegetación normalizado (Normalized Difference Vegetation Index, NDVI). Los análisis de regresión linear han mostrado que la respuesta del crecimiento a la sequía en los bosques semiáridos está controlada por los valores medios de precipitación anual, el tipo de suelo, el NDVI de abril a junio y la pendiente topográfica, mientras que en los bosques húmedos los principales factores que determinan la respuesta a las sequías son el balance hídrico anual, el índice de vegetación mejorado (Enhanced Vegetation Index, EVI) entre abril y junio, y el tipo de suelo. Sin embargo, los coeficientes de los modelos de regresión seleccionados mostraron que la respuesta del crecimiento forestal a la sequía en los bosques semiáridos ha estado principalmente determinada por la precipitación anual, mientras que en los bosques húmedos las diferencias en el balance climático medio fueron el factor más importante de control de la respuesta a la sequía. El uso de índices de sequía a diferentes escalas temporales resulta particularmente útil para el análisis del impacto de la variabilidad climática sobre el crecimiento de los árboles debido a que la respuesta del crecimiento a la sequía es compleja y dependiente del tiempo. Las escalas temporales a las que se acumula el déficit hídrico y que afectan al crecimiento de los árboles varían entre especies y sitios dentro de la misma especie. Por esta razón, los índices de sequía deben estar asociados a una escala temporal específica y evaluarse teniendo en cuenta las condiciones locales para ser útiles en la cuantificación del impacto de las sequías sobre el crecimiento de los bosques. La elevada variabilidad espacial y temporal, en términos de respuesta en el crecimiento a la sequía, observada entre especies y localizaciones geográficas está determinada por diferentes variables climáticas, topográficas y bióticas. Todo ello indican que es la combinación de las diferentes variables la que determina la respuesta de las diferentes especies a la sequía. Estos resultados sugieren que el proceso de calentamiento global podría alterar la respuesta del crecimiento forestal a la sequía en los lugares húmedos o submediterráneos en relación a los bosques ubicados en las zonas de características semiáridas. El incremento de la aridez en el Mediterráneo occidental probablemente causará un descenso en el crecimiento de las diferentes especies más sensibles a la sequía. No obstante, la determinación de los posibles efectos de las sequías sobre el crecimiento, en un escenario en el que las temperaturas sean mayores y las precipitaciones desciendan, constituye un aspecto todavía sin resolver y que probablemente requiera de un enfoque basado en múltiples registros, desde datos de crecimiento radial, medidas de discriminación isotópica de carbono en la madera y variables referidas a actividad vegetal y obtenidas de imágenes de satélite. Por último, destacar que los resultados obtenidos en este trabajo pueden ser muy útiles para entender las respuestas del crecimiento forestal al cambio climático, incluyendo en el mismo una mayor frecuencia y severidad de las sequías, pero también para adaptar las estrategias de gestión apropiadas de los bosques sometidos a un elevado estrés hídrico. La gestión de los bosques mediterráneos bajo condiciones más cálidas y secas debería focalizarse en los principales factores locales que modulan los efectos negativos de la sequía sobre el crecimiento de los bosques en lugares semiáridos y húmedos

Comportamiento de las sequías en la Península Ibérica: análisis mediante el Standardized Precipitation Index

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]Este trabajo analiza la evolución de las sequías en la Península Ibérica desde 1910 a 2000. Los principales episodios de sequía se identificaron mediante una serie regional para la totalidad peninsular, registrándose los episodios más severos en las décadas de 1940, 1950, 1980 y 1990. No obstante, se ha comprobado que la distribución espacial de los episodios de sequía puede ser muy diversa. De acuerdo a la evolución experimentada por las sequías se ha divido la Península Ibérica en cuatro regiones homogéneas: Norte, Nordeste, Sudeste y las áreas centro-occidentales. Los principales episodios de sequía afectaron a amplias áreas de la Península Ibérica, pero también se comprueba que los periodos secos a veces manifiestan disincronías en su aparición, pudiendo afectar a una zonas mientras en otras dominan condiciones de humedad.[EN]This paper analyses the evolution of droughts in the Iberian Peninsula from 1910 to 2000. The main drought episodes were identified at the scale of the entire Iberian Peninsula, with the most intense droughts recorded in the 40s, 50s, 80s and 90s. However, the spatial distribution of drought episodes can be very diverse. We divided the Peninsula into four homogeneous areas according to drought history. These areas are well-defined spatially as the North, Northeast, Southeast and Central/Western areas. The main drought episodes usually affected wide areas of the Iberian Peninsula, but dry periods sometimes manifested asynchronies - a simple drought episode can affect one region whilst other areas are subject to humid conditions

Desarrollo de una metodología para la evaluación de la variabilidad espacial en la intensidad de los periodos secos: aplicación en el valle medio del río Ebro

Ponencia presentada en: II Congreso de la Asociación Española de Climatología “El tiempo del clima”, celebrado en Valencia del 7 al 9 de junio de 2001[ES]En este trabajo se presenta una metodología para determinar la diferente intensidad que tienen los periodos secos en un territorio considerado como homogéneo desde el punto de vista ecológico, climático y paisajístico. Se ha calculado una serie regional que ha servido para identificar los diferentes periodos secos y a partir de estos periodos se ha calculado la intensidad en cada observatorio mediante la normalización de la precipitación recogida. Se han utilizado sistemas de información geográfica y análisis estadísticos multivariables (conglomerados jerárquicos y análisis de componentes principales) para determinar las pautas espaciales de estos periodos secos, hallando una clara diferenciación espacial del fenómeno a pesar de tratarse de un área climáticamente muy uniforme.[EN]A methodology is presented to determine the different intensity of the dry periods in a homogeneous territory. A regional series has been calculated and it has been good to identify the different dry periods. Starting from these periods, the intensity has been calculated in each observatory through the normalization of the showed precipitation. Geographical information systems and multivariate methods have been used (cluster analysis and principal components analysis) to determine the spatial patterns of the dry periods. In the region where the study has been applied there is a clear spatial differentiation of the phenomenon although this is a region climatically uniform.Este trabajo ha contado con el apoyo del proyecto de investigación CLI99-0981, financiado por la CICYT, Plan nacional de l+D

Las sequías hidrológicas en la Península Ibérica: Análisis y caracterización espacio temporal, influencias climáticas y el efecto de la gestión hidrológica en un contexto de cambio global

Las sequías son el riesgo natural que afecta a un mayor número de personas y el que genera las mayores pérdidas económicas. Esta trascendencia ha despertado el interés de la comunidad científica por estudiarlas, no sólo por la amplia gama de impactos negativos que provocan (tanto en ecosistemas naturales como en sistemas socio-económicos), sino también porque en el contexto de cambio global, existe una gran incertidumbre entre la futura disponibilidad de recursos hídricos y la creciente demanda. La Península Ibérica, por sus características climáticas, es una de las zonas más vulnerables ante los procesos de cambio en los recursos hídricos, por lo que resulta un contexto espacial muy interesante para el estudio de las sequías desde un punto de vista científico. En esta tesis doctoral se ha estudiado la variabilidad espacial y temporal de las sequías hidrológicas en la Península Ibérica durante los últimos 60 años, su respuesta a las sequías climáticas y el efecto de otros factores que intervienen en su generación y propagación. Su consecución se ha apoyado en dos pilares fundamentales: i) la elaboración de la base de datos hidro-climática (caudales y precipitación mensual) más densa y extensa de las disponibles actualmente para toda la Península, ii) el uso intensivo de índices estandarizados de sequía (tanto climática como hidrológica). Los resultados indican un descenso generalizado de los caudales ibéricos durante el periodo de estudio (1945-2005), descensos que son más acusados en aquellas cuencas hidrológicas con mayor capacidad de retención en presas. Se ha mostrado como el patrón de circulación atmosférica dominante en Europa occidental (la Oscilación del Atlántico Norte) condiciona la generación de caudales en toda la Península durante el invierno y en la vertiente Atlántica durante el otoño, generando además situaciones de bloqueo anticiclónico que redundan en episodios de sequía hidrológica cada vez más frecuentes y duraderos. Se han observado dos patrones de respuesta de las sequías hidrológicas ante la ocurrencia de sequías climáticas: un patrón en el que el impacto de la sequía climática sobre los caudales se manifiesta a escalas temporales cortas (2 meses de déficits de precipitación acumulados) y otro patrón de respuesta a escalas temporales largas (más de 1 año de déficits de precipitación acumulados). Finalmente, un estudio más específico realizado en la cabecera del río Tajo ha mostrado como la regulación hidrológica ha alterado completamente el ciclo hidrológico terrestre, creando una clara disrupción entre la variabilidad natural del clima y la de los caudales regulados

An assessment of the role of homogenization protocols in the performance of daily temperature series and trends: application to northeastern Spain

Ponencia presentada en: VII Congreso de la Asociación Española de Climatología: clima, ciudad y ecosistemas, celebrado en Madrid entre el 24 y 26 de noviembre de 2010.This paper details a full protocol applied to develop high resolution daily temperature dataset. Our methodology has been tested from a dataset of 1583 temperature observatories over the NE Spain. The raw dataset was initially tested for internal and external consistency and an algorithm was utilized to reconstruct the daily temperature series for selected candidate observatories. Discontinuities in the reconstructed series were determined by combining the results obtained by three homogeneity tests: the Standard Normal Homogeneity Test (SNHT), the Easterling and Peterson two-phased regression method and the Vincent test. To assess the role of data homogenization, a set of selected tests was applied to the temperature trends and the spatial and frequency properties of the series. Results show significant improvement in the spatial dependence of temperature trends at seasonal and annual scales after application of homogeneity correction. However, frequency statistics of the series evidenced no significant impact of the homogenization procedure. From the temporal and spatial perspectives, the new compiled dataset seems to be outstanding in a variety of meteorological, ecological, hydrological and agricultural research applications at local, regional and continental scales.This work has been supported by the research projects CGL2008-01189/BTE, CGL2006-11619/HID and CGL2008-1083/CLI financed by the Spanish Commission of Science and Technology and FEDER, EUROGEOSS (FP7-ENV-2008-1-226487) and ACQWA (FP7-ENV-2007-1- 212250) financed by the VII Framework Programme of the European Commissio

Application of the Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI) for drought analysis and monitoring: characteristics, recommendations and comparison with other indices

The complexity of drought quantification and analysis: • Droughts are difficult to pinpoint in time and space given different economic sectors and natural systems affected. • We identify a drought by its effects or impacts on different types of systems (agriculture, water resources, ecology, forestry, economy, etc.), but there is not a physical variable we can measure to quantify droughts. • Long-term drought objective metrics (streamflows, soil moisture, lake levels, etc.) are commonly not available. Moreover, using only objective metrics other relevant variables to determine drought severity (e.g. the atmospheric water demand) are not taken into account. • We use the so-called “DROUGHT INDICES” for drought quantification and analysis. Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI): The SPEI uses the difference between precipitation and ETo. This represents a simple climatic water balance which is calculated at different time scales to obtain the SPEI. With a value for ETo, the difference between the precipitation (P) and PET for the month i is calculated according to: Di = Pi-EToi, The calculated D values are aggregated at different time scalesPeer Reviewe

La Demanda de agua por parte de la atmósfera en la España peninsular e Islas Baleares

Con la finalidad de mejorar el conocimiento existente de la demanda de agua por parte de la atmósfera (AED) en España, se lleva a cabo esta Tesis Doctoral en la que se utiliza la evapotranspiración de referencia (ETo), como variable para estimar la AED, y que podrá ser utilizada de manera combinada con la precipitación para calcular índices de aridez, índices de sequía, generar mejores estimaciones de necesidad de riego para distintos cultivos. De igual manera, su combinación con productos de evaporación debería permitir mejorar en el conocimiento regional de los balances de energía y de agua, y poder verificar de esta manera si realmente se está produciendo una aceleración del ciclo hidrológico como consecuencia del cambio climático o no. Siguiendo las recomendaciones de la FAO, se pretende desarrollar la base de datos de ETo utilizando para ello la ecuación modificada de Penman-Monteith, cuya principal ventaja es que se trata de una ecuación de base física en la que se consideran todas las variables climáticas que influyen en AED, y que los valores que se obtienen varían únicamente en función de estas variables climáticas, con lo que es un método adecuado para realizar comparaciones tanto a nivel espacial como temporal de los valores obtenidos. Para ello se requieren datos de temperatura del aire, humedad del aire, velocidad del viento y radiación solar, con el problema de que algunas de estas variables no están disponibles de manera generalizada. Resulta necesario, por tanto, comprobar si realmente la aplicación de Penman-Monteith en situaciones en las que no se tienen todos los datos que se necesitan es la mejor estrategia, habiendo estimado anteriormente los datos que faltan, o si por el contrario resulta mejor aplicar algún método que utilice únicamente datos de temperatura, como es el caso de Hargreaves. A raíz de los resultados obtenidos se decide desarrollar una base de datos utilizando la interpolación espacial como paso previo al cálculo de Penman-Monteith, siendo necesario en este proceso, y previo a la interpolación, llevar a cabo un proceso de relleno de datos y también un proceo de homogeneización de las series climáticas. Además, es importante que durante el proceso de interpolación espacial se utilice un número constante de observatorios, lo que lleva a la no utilización de un gran número de observaciones de humedad del aire y velocidad del viento que están disponibles en la actualidad. En un intento de poder utilizar estos datos, y de esta manera obtener unas estimaciones espaciales de ETo más ajustadas a la realidad, al menos durante los últimos años, se decide generar una segunda base de datos, en la que se utiliza un esquema conocido como interpolación óptima, en el que se combina la información procedente de un modelo climático regional con la información de todas las observaciones disponibles. A pesar de que los resultados obtenidos muestran que en tiempo presente este esquema resulta de utilidad para estimar los valores de ETo, no es válido para trabajar en un sentido climático debido a la aparición de tendencias espúreas en los datos de viento vinculadas al gran salto que se produce en las observaciones utilizadas. Es por este motivo por el que el análisis climático de ETo se lleva a cabo utilizando para ello la primera de las bases de datos utilizadas, destacando como principales resultados: - Valores anuales entre 700 mm y poco más de 1300 mm anuales - Distribución espacial estrechamente vinculada con la latitud, con valores más elevados en el sur y más bajos en el norte, con algunas anomalías espaciales como la parte media del valle del Ebro. - Presencia de una elevada estacionalidad, con los mayores valores en verano y los más bajos en invierno. - Baja variabilidad interanual, lo que implica que los valores son muy regulares de año en año. - Presencia de una tendencia positiva en la variable, principalmente a causa del incremento de temperatura y el descenso en la humedad relativa. A nivel regional, dicha tendencia se sitúa en un rango entre 16 y 23 mm/década <br /