Numerical climatology of land surface-temperature coupling and of dry spells in South America: feedbacks, uncertainty and climate change

En esta tesis doctoral se estudiaron las interacciones entre las variables ligadas a los procesos de acople suelo-atmósfera, sus posibles vínculos con la duración de los periodos secos y sus potenciales cambios bajo un escenario intermedio de emisiones de gases de efecto invernadero sobre Sudamérica (SA). Para ello, se utilizaron datos provenientes de simulaciones numéricas realizadas con modelos climáticos regionales. Asimismo, se evaluó la capacidad de diferentes reanálisis para reproducir la climatología de las temperaturas máximas de verano y mínimas de invierno para el sudeste de SA (SESA). La incertidumbre inherente al uso de datos de reanálisis de temperatura máxima y mínima en SESA se estudia a través de la comparación de campos medios estacionales y de variabilidad de tres reanálisis con una base de datos observacional para el periodo 1961- 2000. El error del ensemble de reanálisis presenta magnitudes similares para ambas variables, pero la dispersión entre los reanálisis individuales es mayor en verano. Los errores en la temperatura están en parte vinculados con errores en la determinación de los flujos de calor sensible y latente así como de la radiación neta. Los errores en la distribución geográfica de las anomalías espaciales de temperatura tienen una magnitud similar para los reanálisis y para los modelos regionales analizados. También se estudian los cambios entre los periodos 1981-2000 y 1961-1980 en la variabilidad diaria, en la interanual y en los extremos (percentiles 75 y 25) de la temperatura máxima en verano y mínima en invierno. El patrón geográfico de los cambios entre los dos períodos de la variabilidad diaria de ambas variables es similar al patrón geográfico de los cambios en los extremos de éstas. Sobre la Argentina, en general, se encuentra una disminución en la frecuencia de días calurosos en verano y de noches frías en invierno consistente con una disminución en la variabilidad diaria. Los cambios entre los dos períodos sugieren un corrimiento hacia el sudoeste en la zona de máxima variabilidad interanual de la temperatura máxima para la climatología observacional posiblemente asociado con cambios en la variabilidad de la precipitación. En general, los reanálisis tienen dificultades para capturar los principales patrones geográficos de los cambios de la variabilidad diaria e interanual de las variables estudiadas entre los dos períodos. La respuesta de la precipitación, la temperatura y la evapotranspiración al cambio climático para el verano austral son analizadas para SA utilizando proyecciones de tres modelos regionales. Los feedbacks locales entre la superficie continental y la atmósfera pueden ayudar a los vínculos entre estas variables en algunas regiones de SA. Los cambios en la precipitación proyectados para el periodo 2071-2100 presentan una respuesta positiva en SESA. La variabilidad interanual de la evapotranspiración tiene una distribución geográfica similar a la de la variabilidad de la temperatura, con un máximo en SESA, sugiriendo que estas dos variables están interrelacionadas. En el clima actual, SESA es una zona de transición donde la evapotranspiración depende de la disponibilidad de agua en la superficie (régimen controlado por el contenido de humedad del suelo). Mientras que las proyecciones muestran que el régimen de la evapotranspiración continuará siendo controlado por la humedad del suelo, la magnitud de la correlación negativa entre la temperatura y la evapotranspiración disminuye (en valor absoluto) para el periodo 2071-2100 en áreas donde se incrementa la disponibilidad de agua en el suelo. La variabilidad interanual de la temperatura y la evapotranspiración tiende a disminuir en SESA. En cambio, en la Meseta Brasileña los modelos proyectan cambios opuestos a los de SESA. Además, el estudio de la circulación regional muestra que un flujo medio intensificado del norte en niveles bajos tiende a inhibir las condiciones de acople sobre SESA, i. e. contribuye a disminuir la sensibilidad de la temperatura y la evapotranspiración a variaciones en la precipitación, mientras que un flujo debilitado favorecerá el acople. De acuerdo a los modelos, esta intensificación del viento del norte está asociada a un aumento en la circulación ciclónica asociada a la baja del Chaco y un incremento del flujo proveniente del alta subtropical del Atlántico. Por último, utilizando una definición dependiente del modelo y del punto de retícula se determinan periodos secos sobre SA y se analiza su duración media, a escala anual, para simulaciones de clima presente y para un posible escenario de cambio climático. A su vez, estos resultados son comparados con los regímenes de aridez generados por el índice de Budyko y se muestra que la transición hacia un régimen más árido en la Meseta Brasileña estaría acompañada por un incremento en la duración de los periodos secos y una disminución en su frecuencia de ocurrencia. El aumento de las condiciones secas sobre la Meseta Brasileña favorecería al incremento de feedbacks locales entre el suelo y la atmósfera que pueden contribuir a la generación de periodos secos de mayor duración.In this PhD thesis the interactions among variables associated to land surface-atmosphere coupling processes, their possible links with dry spells length and their potential changes under an intermediate emissions scenario of GHG were studied in South America (SA). To do this, numerical simulations data generated with regional climate models were used. Moreover, it was evaluated the skills of reanalysis to reproduce the climatology of austral summer maximum temperature and winter minimum temperature in southeastern of SA (SESA). The inherent uncertainty due to use of data from reanalysis of maximum (TX) and minimum temperature (TN) in SESA is studied through the comparison of seasonal mean fields and the variability of the three reanalysis with an observational dataset for the period 1961-2000. The bias of ensemble of reanalysis presents similar magnitudes for both variables, but the dispersion among reanalysis datasets is greater in summer. The bias in temperature is, hence, in part linked to the error in determination of the sensible and latent heat flux as well as the net surface radiation. The errors in the geographical distribution of spatial anomalies of temperature have a similar magnitude for both reanalysis and regional climate models analyzed. The changes in daily and interannual variability and extremes of maximum temperature of summer and minimum temperature of winter between periods 1981-2000 and 1961-1980 are also studied. The geographical pattern of change of daily variability between both periods and for both variables is similar to geographical pattern of change of extremes. In Argentina, there is a decrease in the frequency of hot days in summer and cold nights in winter, consistently with a decrease in daily variability. The changes between both periods suggest a shift toward southwest in the zone of maximum interannual variability of maximum temperature according to the observational climatology, possibly linked with changes in precipitation variability. In general, the reanalysis analyzed have difficulties to reproduce the main geographical patterns of changes in daily and interannual variability of studied variables between both periods. The response to climate change of precipitation, temperature and evapotranspiration (ET) for austral summer is analyzed in SA using projections of three regional models. The local feedbacks between land surface and atmosphere can help to the links among these variables in some regions of SA. The projected changes of precipitation for 2071-2100 present a positive response in SESA. The interannual variability of ET has a geographical distribution similar to the variability of temperature, with a maximum in SESA, suggesting that these two variables are intercorrelated. In the present climate, SESA is a transition zone where ET depends on surface water availability (soil moisture-controlled regime). Although the projections show that ET regime will remain soil moisture-controlled, the magnitude of correlations between temperature and ET decrease (in absolute value) for 2071-2100 in areas where increase soil water availability. The interannual variability of temperature and ET tends to decrease in SESA. However, in the Brazilian Highlands the models project opposite changes to SESA. On the other hand, the study of regional circulation shows that a strengthening northerly mean wind in low levels tends to inhibit the coupled conditions in SESA, i. e. it promotes the reduction of sensibility of temperature and ET to variations of precipitation, whereas a weakening northerly mean wind favors coupling conditions. According to the models, this strengthening of the northerly wind is mainly produced by the increase in the cyclonic circulation associated to the Chaco Low and to an increment of the easterly flux from the Atlantic subtropical High. Finally, it is using a gridpoint- and model- dependent definition to determine dry spells in SA and to analyze its mean length, at annual scale, for simulations of present climate and under a possible climate change scenario. In turn, these results are compared with the aridity regimes calculated with the Budyko Index and it is shown that the transition projected toward a drier regime in the Brazilian Highlands could be accompanied by a lengthening of dry spells and a reduction of their frequency. The strengthening of dry conditions in the Brazilian Highlands could favor the increase of local feedbacks between land surface and atmosphere which contribute to lengthen dry spells.Fil:Zaninelli, Pablo Gabriel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina

EXPLORANDO TEMPERATURAS MÁXIMAS Y MÍNIMAS EN DIFERENTES REANÁLISIS. PARTE 1: CAMPOS MEDIOS ESTACIONALES

Con la motivación de que a menudo se emplean reanálisis para estudiar el clima regional aun cuando no es clara la magnitud de sus errores, en este artículo se explora la incertidumbre inherente a utilizar datos de reanálisis de temperatura máxima y mínima en el sudeste de Sudamérica. Se comparan campos medios observacionales de TX (verano) y TN (invierno) (Tencer y otros, 2011), tres diferentes reanálisis multidecádicos (NCEP, ERA40 y 20CR) y cuatro modelos climáticos regionales (LMDZ, PROMES, RCA y REMO). El reanálisis más aceptable para representar el campo medio de TX es ERA40, mientras que NCEP es el más aceptable para TN. El error del ensemble de reanálisis presenta magnitudes similares para ambas variables (errores menores a 4oC), pero la dispersión entre los reanálisis individuales es mayor en verano. La mayor dispersión entre reanálisis se encuentra en el centro de la Argentina en esa estación. Se analizó también el balance de energía en superficie para los diferentes reanálisis, encontrándose que los procesos intervinientes en este balance impactan directamente sobre la temperatura. Los errores en la temperatura están, por lo tanto, en parte vinculados con errores en la determinación de los flujos de calor sensible y latente así como de la radiación neta. La capacidad de los reanálisis y de los modelos regionales para representar la distribución geográfica de TX y TN se analizó mediante diagramas de Taylor. Los ensembles de reanálisis o de modelos regionales suelen tener mejores estadísticos en estos diagramas que los reanálisis o modelos individuales. Además, los estadísticos exhibidos en los diagramas de Taylor sugieren que los errores en la distribución geográfica de las anomalías espaciales de temperatura tienen una magnitud similar para los reanálisis y para los modelos regionales analizados

Exploring maximum and minimum temperatures in different reanalysis. Part 1: means seasonal patterns

Con la motivación de que a menudo se emplean reanálisis para estudiar el clima regional aun cuando no es clara la magnitud de sus errores, en este artículo se explora la incertidumbre inherente a utilizar datos de reanálisis de temperatura máxima y mínima en el sudeste de Sudamérica. Se comparan campos medios observacionales de TX (verano) y TN (invierno) (Tencer y otros, 2011), tres diferentes reanálisis multidecádicos (NCEP, ERA40 y 20CR) y cuatro modelos climáticos regionales (LMDZ, PROMES, RCA y REMO). El reanálisis más aceptable para representar el campo medio de TX es ERA40, mientras que NCEP es el más aceptable para TN. El error del ensemble de reanálisis presenta magnitudes similares para ambas variables (errores menores a 4oC), pero la dispersión entre los reanálisis individuales es mayor en verano. La mayor dispersión entre reanálisis se encuentra en el centro de la Argentina en esa estación. Se analizó también el balance de energía en superficie para los diferentes reanálisis, encontrándose que los procesos intervinientes en este balance impactan directamente sobre la temperatura. Los errores en la temperatura están, por lo tanto, en parte vinculados con errores en la determinación de los flujos de calor sensible y latente así como de la radiación neta. La capacidad de los reanálisis y de los modelos regionales para representar la distribución geográfica de TX y TN se analizó mediante diagramas de Taylor. Los ensembles de reanálisis o de modelos regionales suelen tener mejores estadísticos en estos diagramas que los reanálisis o modelos individuales. Además, los estadísticos exhibidos en los diagramas de Taylor sugieren que los errores en la distribución geográfica de las anomalías espaciales de temperatura tienen una magnitud similar para los reanálisis y para los modelos regionales analizados.Reanalysis data are often used to carry out scientific research, although if it is not clear the extent their errors. This article explores the inherent uncertainty about using reanalysis data of maximum temperature and minimum in southeastern South America. It was compared seasonal mean fields TX (summer) and TN (winter) observed and interpolated grid points (Tencer et al., 2011), three different multidecadal-reanalysis (NCEP, ERA40 y 20CR) and four regional climate models (LMDZ, PROMES, RCA and REMO). It was studied also the surface energy balance for each reanalysis and was found that the involved processes in this balance affect directly to the temperature. Errors in temperature are partially linked with errors arising from how regional climate models reproduce the sensible heat flux, latent heat flux and surface net radiation. The ability of the reanalysis and regional climate models to represent the geographical distribution of TX and TN it was analyzed through Taylor diagrams. Ensembles of reanalysis or ensembles of regional climate models usually have better statistics in these diagrams than individual reanalysis or models. Moreover, the statistics shown by the Taylor diagrams suggest that errors in the geographical distribution of spatial anomalies of temperature of both reanalysis and regional climate models have similar magnitudes.Fil: Zaninelli, Pablo Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera; Argentina. Instituto Franco-Argentino sobre Estudios de Clima y sus Impactos; ArgentinaFil: Carril, Andrea Fabiana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera; Argentina. Instituto Franco-Argentino sobre Estudios de Clima y sus Impactos; ArgentinaFil: Menendez, Claudio Guillermo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera; Argentina. Instituto Franco-Argentino sobre Estudios de Clima y sus Impactos; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Ciencias de la Atmósfera y los Océanos; Argentin

Exploring maximum and minimum temperatures in different reanalysis. Part 2: variability in different time scales

Se analiza la variabilidad de la temperatura máxima en verano (TX) y de la mínima en invierno (TN) en el sudeste de Sudamérica (SESA) en el período 1961-2000 empleando una climatología observacional y tres reanálisis multidecádicos (NCEP, ERA40, 20CR). Se describen también los cambios entre los períodos 1981-2000 y 1961-1980 en la variabilidad diaria, en la interanual y en los extremos (percentiles 75 y 25) de TX y TN. El patrón geográfico de los cambios entre los dos períodos de la variabilidad diaria de TX y TN es similar al patrón geográfico de los cambios en los extremos de estas variables. Sobre la Argentina en general se encuentra una disminución en la frecuencia de días calurosos en verano y de noches frías en invierno consistente con una disminución en la variabilidad diaria. La máxima variabilidad interanual de TX se da en una zona de transición que incluye gran parte del centro y norte argentino, donde la humedad del suelo regula la variabilidad de la evapotranspiración dando lugar a feedbacks con la atmósfera. Los cambios entre los dos períodos sugieren un corrimiento hacia el sudoeste en la zona de máxima variabilidad interanual de TX en la climatología observacional posiblemente asociado con cambios en la variabilidad de la precipitación. En general los reanálisis tienen dificultades para capturar los principales patrones geográficos de los cambios de la variabilidad diaria e interanual de TX y TN entre los dos períodos.In this work it is analyzed the maximum temperature (TX) and minimum temperature (TN) variability for summer and winter, respectively, in southeastern South America (SESA) in the period 1961-2000 using an observational climatology and three multidecadal reanalysis (NCEP, ERA40, 20CR). It is also described the changes between the 20-year periods 1981-2000 and 1961-1980 in daily and interannual variability and in extremes (percentiles 75 and 25) of TX and TN. The geographical patterns of change between both periods of the daily variability of TX and TN are similar to the geographical patterns of changes in extremes of these variables. In Argentina, in general, there is a decrease in the frequency of hot summer days and cold winter nights in agreement with a decrease of daily variability. The maximum interannual variability of TX happens in a transitional zone which includes much of central and northern Argentina, where soil moisture constrains evapotranspiration variability and thus resulting feedbacks with the atmosphere. The changes between both periods in the observational climatology suggest a shift to the southwest in the zone of maximum interannual variability of TX possibly associated with changes in the variability of precipitation. Overall, reanalysis have difficulty reproducing the main geographical patterns of changes in daily and interannual variability of TX and TN between the two periods.Fil: Zaninelli, Pablo Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera; Argentina. Instituto Franco-Argentino sobre Estudios de Clima y sus Impactos; ArgentinaFil: Menendez, Claudio Guillermo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Ciencias de la Atmósfera y los Océanos; Argentina. Instituto Franco-Argentino sobre Estudios de Clima y sus Impactos; ArgentinaFil: Carril, Andrea Fabiana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera; Argentina. Instituto Franco-Argentino sobre Estudios de Clima y sus Impactos; Argentin

Monthly variations of forcing mechanisms of austral summer precipitation in subtropical Argentina

Summer precipitation is a crucial variable for Subtropical Argentina (STAr) from a social and economic perspective. Monthly forcing mechanism variations of subregional summer precipitation over STAr are studied. Most subregional precipitation anomalies are related to a convection dipole between eastern STAr and the South Atlantic Convergence Zone (SACZ) region. In this sense, wet (dry) conditions in subregions of eastern STAr are associated with anomalous low-level anticyclonic (cyclonic) tropospheric circulation in southeastern Brazil. The anomalies are mainly associated with a teleconnection via Rossby wave train that propagate through the South Pacific, which is link to El Niño Southern Oscillation (ENSO) phenomena in December, to enhanced convection in the western tropical Pacific in January, and to conversion of mean flow kinetic energy in January and February. Also, the anomalous low-level anticyclonic tropospheric circulation in southeastern Brazil (wet conditions in eastern STAr) is related to anomalous Walker cell caused mainly by an active convection core in the western Pacific basin probably owing to the Madden-Julian Oscillation (MJO) phases 6 and 7. In addition, dry (wet) conditions in subregions of southwestern STAr in January and February are associated with an anomalous low-level tropospheric anticyclonic (cyclonic) circulation over Patagonia and the Argentinian Sea. The tropospheric anticyclonic circulation anomaly center in February appears to be generated by vorticity flux convergence owing to a quasi-stationary Rossby wave activity from the previous month (January) that generates positive geopotential height anomalies over Patagonia and surrounding areas.Fil: Hurtado, Santiago Ignacio. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Patagonia Norte. Estación Experimental Agropecuaria San Carlos de Bariloche. Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; ArgentinaFil: Agosta Scarel, Eduardo Andres. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; ArgentinaFil: Zaninelli, Pablo Gabriel. Universidad Nacional de La Plata; Argentina. Consejo Superior de Investigaciones Científicas; España. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; Argentin

A multi-breakpoint methodology to detect changes in climatic time series. An application to wet season precipitation in subtropical Argentina

Homogeneity is an important characteristic of time series that must be checked before doing any analysis. Breakpoints in meteorological time series are very commondue to climatic jumps caused by natural forcing and/or human activity but also, and mainly, produced by inhomogeneities which are erratic in nature. In this work,five breakpoint tests are analyzed to evaluate their performance in detecting breakpoints for different lengths of time series and intensity of breakpoint, among otherfeatures, through the realization of numerical experiments of sensitivity. These tests are: Student´s, Mann-Whitney, Buishand-R, Pettit and SNHT. The Student´s andMann-Whitney tests show high probability of false breakpoint detection and problems to reproduce the date when a breakpoint occurs. In addition, the Buishand-Rand Pettit are more efficient to reproduce the date of breakpoint when it occurs in the middle of a time series while the SNHT does it for breakpoints in its borders. Inthis sense, the Pettit, Buishand-R and SNHT tests show better performance than the Mann-Whitney and Student´s. Furthermore, an original methodology to detectmulti-breakpoints based on the aforementioned tests is applied to precipitation time series from sixty-two rain-gauge stations in subtropical Argentina. A breakpointaround 1976 is detected in the wet season (austral warm season), highly likely linked to the well-documented 1976/77 climate transition, by all the used tests and formost of the stations. To a lesser extent, another breakpoint occurred in the mid-1950´s. Other breakpoints are also detected in the early 1980s and the early 2000s,though in few stations and by one or two tests. For the breakpoints found in the mid-1950´s and in the early 1980´s, a strong relationship with two ENSO´s indices isfound which suggests that changes in long-term ENSO variability could be the cause of these breakpoints.Fil: Hurtado, Santiago Ignacio. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; ArgentinaFil: Zaninelli, Pablo Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; ArgentinaFil: Agosta Scarel, Eduardo Andres. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; Argentin

Infilling methods for monthly precipitation records with poor station network density in Subtropical Argentina

Precipitation plays a crucial role from a social and economic perspective in Subtropical Argentina (STAr). Therefore, it renders the need for continuous and reliable precipitation records to develop serious climatological researches. However, precipitation records in this region are frequently inhomogeneous and scarce, which makes it necessary to deal with data filling methods. Choosing the best method to complete precipitation data series relies on rain gauge network density and on the complexity of orography, among other factors. Most comparative-method studies in the literature are focused on dense station networks while, contrastingly, the STAr's station network density is remarkably poor (between 10 and 1000 times lower). The research aims at assessing the performance of several interpolation methods in STAr. In this sense, the performance of a large number of interpolation methods was evaluated for dry and wet seasons, interpolating raw monthly data and their anomalies applied to different time-series subsets. In general, most methods performances improve when applied to anomalies in the seasonal time-series subset. Multiple Linear Regression (MLR) stands out as the method with the best performance for infilling precipitation records for most of the regions regardless of orography or season. Despite the bibliography invokes that kriging interpolation methods are the best ones, in this work the performance of kriging methods was similar to the one of the Inverse Distance Weighted method (IDW) and the Angular Distance Weighted method (ADW, the method used to generate CRU precipitation dataset).Fil: Hurtado, Santiago Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; ArgentinaFil: Zaninelli, Pablo Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera; Argentina. Instituto Franco-Argentino sobre Estudios del Clima y sus Impactos; ArgentinaFil: Agosta, Eduardo A.. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; ArgentinaFil: Ricetti, Lorenzo. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; Argentin

Hydrological cycle, temperature, and land surface-atmosphere interaction in the la Plata Basin during summer: Response to climate change

The austral summer response (2071-2100 with respect to 1981-2010) in terms of precipitation, temperature, and evapotranspiration was analyzed over South America, with emphasis on the La Plata Basin (LPB), using an ensemble of regional climate models. Seasonal mean pre - cipitation increased over the southern LPB, consistent with CMIP3 and CMIP5 ensembles. However, the region of wetting (in the sense of precipitation minus evapotranspiration) over the LPB shifts to the north and northwest, compared to the region of increased precipitation. The LPB is characterized as the South American region with the largest gradient in temperature change (maximum warming north of the LPB and lowest temperature rise near the Rio de la Plata). The interannual variability of evapotranspiration has a geographic distribution similar to that of temperature variability, with a maximum in northern Argentina, suggesting that the 2 variables are interrelated. In turn, in the current climate, the southern LPB is a transition zone in which the evapotranspiration regime depends on the availability of soil water. The model ensemble also points to a similar geographical distribution of limitation regimes (energy- vs. soil moisture-limited evapotranspiration) for present-day and future conditions over South America. In particular, the evapotranspiration regime is projected to continue to be soil moisture-limited over the LPB. Nevertheless, the coupling between land and temperature decreases in areas with increasing soil water availability. In the southern LPB, interannual variability in temperature and evapotranspiration tend to decrease, while rainfall variability exhibits the opposite behavior.Fil: Menendez, Claudio Guillermo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Ciencias de la Atmósfera y los Océanos; ArgentinaFil: Zaninelli, Pablo Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera; ArgentinaFil: Carril, Andrea Fabiana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera; ArgentinaFil: Sánchez, Enrique. Universidad de Castilla-La Mancha; Españ

Changes in temperature extremes for 21st century scenarios over South America derived from a multi-model ensemble of regional climate models

This study examines a set of 4 temperature extreme indices (cold and warm nighttime and daytime indices) from an ensemble of 4 regional climate models (RCMs) for present and future periods in South America (SA). These models were integrated in the framework of the CLARIS-LPB 7FP-EU-project. We analyze the capability of RCMs to reproduce such indices and explore changes projected by the models under the scenario A1B for the end of the 21st century. The work also analyzes the role of cloudiness, surface radiative forcing and meridional wind components on temperature extremes. Future projections show that, during the austral summer, the increase in the frequency of warm nights is larger than that projected for warm days. This result agrees with the projections for the seasonal mean fields of minimum temperature (TN) versus the maximum temperature (TX) over most of SA. The analysis for the La Plata Basin suggests that this behavior is consistent with the cooling effect of cloud cover affecting TX, while TN is affected by nighttime greenhouse warming. The relationship between cloudiness and TN and TX anomalies shows a nonlinear behavior for near full cloud cover conditions. Although TX and TN anomalies are sensitive to strong cold air advection, TX is more sensitive than TN. Thus, RCMs are useful tools to analyze both the spatial pattern of temperature extremes and the climatic factors involved.Fil: López de la Franca Arema, Noelia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera; Argentina. Instituto Franco-Argentino para el Estudio del Clima y sus Impactos; ArgentinaFil: Zaninelli, Pablo Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera; Argentina. Instituto Franco-Argentino para el Estudio del Clima y sus Impactos; ArgentinaFil: Carril, Andrea Fabiana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera; Argentina. Instituto Franco-Argentino para el Estudio del Clima y sus Impactos; ArgentinaFil: Menendez, Claudio Guillermo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera; Argentina. Instituto Franco-Argentino para el Estudio del Clima y sus Impactos; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Ciencias de la Atmósfera y los Océanos; ArgentinaFil: Sánchez, Enrique. Universidad de Castilla-La Mancha; Españ

Future hydroclimatological changes in South America based on an ensemble of regional climate models

Changes between two time slices (1961–1990 and 2071–2100) in hydroclimatological conditions for South America have been examined using an ensemble of regional climate models. Annual mean precipitation (P), evapotranspiration (E) and potential evapotranspiration (E P ) are jointly considered through the balances of land water and energy. Drying or wetting conditions, associated with changes in land water availability and atmospheric demand, are analysed in the Budyko space. The water supply limit (E limited by P) is exceeded at about 2% of the grid points, while the energy limit to evapotranspiration (E = E P ) is overall valid. Most of the continent, except for the southeast and some coastal areas, presents a shift toward drier conditions related to a decrease in water availability (the evaporation rate E/P increases) and, mostly over much of Brazil, to an increase in the aridity index (Ф = E P /P). These changes suggest less humid conditions with decreasing surface runoff over Amazonia and the Brazilian Highlands. In contrast, Argentina and the coasts of Ecuador and Peru are characterized by a tendency toward wetter conditions associated with an increase of water availability and a decrease of aridity index, primarily due to P increasing faster than both E and E P . This trend towards wetter soil conditions suggest that the chances of having larger periods of flooding and enhanced river discharges would increase over parts of southeastern South America. Interannual variability increases with Ф (for a given time slice) and with climate change (for a given aridity regimen). There are opposite interannual variability responses to the cliamte change in Argentina and Brazil by which the variability increases over the Brazilian Highlands and decreases in central-eastern Argentina.Fil: Zaninelli, Pablo Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera; Argentina. Instituto Franco-argentino sobre Estudios del Clima y sus Impactos; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; ArgentinaFil: Menendez, Claudio Guillermo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera; Argentina. Instituto Franco-argentino sobre Estudios del Clima y sus Impactos; ArgentinaFil: Falco, Magdalena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera; Argentina. Instituto Franco-argentino sobre Estudios del Clima y sus Impactos; ArgentinaFil: López de la Franca Arema, Noelia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera; Argentina. Instituto Franco-argentino sobre Estudios del Clima y sus Impactos; ArgentinaFil: Carril, Andrea Fabiana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera; Argentina. Instituto Franco-argentino sobre Estudios del Clima y sus Impactos; Argentin