Precipitaciones extremas y patrones de flujo en el Mediterráneo
Los eventos de precipitación extrema (EPE, por sus siglas en inglés) están asociados con consecuencias devastadoras para nuestras sociedades, economías y medio ambiente. Se analizan los patrones atmosféricos generales en el Mediterráneo
Esto se aplica también a las regiones del Mediterráneo, un área de inmensa importancia para nuestros usuarios y Estados miembros y cooperantes. De hecho, la magnitud, la frecuencia y los daños asociados de las EPE (Extreme Precipitation Events ) en todo el Mediterráneo han aumentado en los últimos años, con proyecciones aún más preocupantes para el futuro. Por lo tanto, es fundamental comprender mejor las EPE y sus impulsores, para que podamos mitigar sus impactos y aumentar la resiliencia de las sociedades afectadas.
En nuestro estudio reciente ( Mastrantonas et al., Int J. Climatol 2021 ), mis coautores y yo proporcionamos nuevos conocimientos sobre los EPE en el Mediterráneo. El trabajo analiza las características de los EPE en el espacio y el tiempo, y cuantifica su conexión con la variabilidad meteorológica a gran escala, que abarca toda la región. El estudio utiliza datos desde el conjunto de datos de reanálisis ERA5 , y los EPE son identificados como casos que exceden el 99 º percentil (P99) de la distribución diaria de cada celda de la cuadrícula.
Conexiones espacio-temporales
El Mediterráneo tiene una clara división en la estacionalidad de los EPE (Figura 1). El invierno es la estación dominante para el Mediterráneo oriental y el otoño domina las partes occidentales.
El verano también es crucial para la aparición de los EPE en lugares montañosos, por ejemplo, los Alpes y los Pirineos. Este resultado está asociado con EPE convectivas en estas áreas montañosas. Dichos EPE convectivos están mejor representados en ERA5, en comparación con los conjuntos de datos de reanálisis anteriores, debido a la resolución más fina de este producto.
Una característica importante de los EPE es su grado de persistencia, es decir, la posibilidad de que ocurra un evento extremo pocos días después de un extremo anterior en la misma zona. Una alta persistencia puede exacerbar aún más las consecuencias negativas de estos extremos. Nuestros resultados muestran que tales conexiones son muy fuertes. En la mayoría de los lugares del Mediterráneo, 1 de cada 10 EPE se produce justo al día siguiente de la EPE anterior en la misma zona. Esta conexión se duplica (2 de cada 10 EPE) cuando se permite una ventana de 7 días.
Finalmente, la orografía puede modular sustancialmente la ocurrencia simultánea de EPE incluso en áreas distantes. Por ejemplo, en el centro-oeste de Italia, 3 de cada 10 EPE ocurren simultáneamente con EPE en Montenegro y Croacia, un resultado atribuido a la influencia de los Apeninos.
Conexiones a patrones a gran escala
Las anomalías diarias de la presión a nivel del mar (MSLP) y la altura geopotencial a 500 hPa (Z500) se utilizaron para agrupar la variabilidad meteorológica sobre el Mediterráneo en diferentes clases. Después de una reducción de dimensionalidad inicial con la función ortogonal empírica, se implementó la agrupación de K-medias para derivar 9 regímenes climáticos de características atmosféricas distintas en la región (Figura 2).
Estos regímenes están asociados con sistemas inestables de bajas presiones, como vaguadas y cut-off lows /danas, o con condiciones anticiclónicas estables, como crestas, que se extienden a lo largo de cientos de kilómetros.
La importancia del Atlántico y las borrascas generadas sobre el océano es muy clara, ya que tres de los nueve agrupaciones están asociados con anomalías negativas centradas sobre / cerca del Mediterráneo occidental, que está fuertemente influenciado por el Atlántico (Figura 2 ac).
El análisis mostró que cada uno de estos nueve grupos está conectado preferentemente con la aparición de EPE en diferentes subdominios del Mediterráneo (Figura 3). Por ejemplo, los tres primeros regímenes (Baja del Atlántico, Baja de Bizkaia, Baja del Ibérico) están vinculados con EPE sobre el Mediterráneo occidental y central, mientras que la Baja de los Balcanes se asocia preferentemente con EPE sobre los Balcanes y el oeste de Turquía.
En general, la probabilidad de observar un EPE bajo el cluster preferencial es más de tres veces mayor en comparación con la probabilidad nominal de los extremos estudiados (P99-1% de probabilidad nominal). Especialmente para ubicaciones sobre regiones montañosas y costeras, esta probabilidad es más de 6 veces mayor, por ejemplo, para áreas en el norte de España, las montañas del Atlas y los Apeninos (Figura 3b).
Resumiendo los próximos pasos
Estos hallazgos son importantes porque los modelos numéricos actuales de predicción del tiempo presentan desafíos para predecir los EPE localizados con más de unos pocos días de anticipación. No obstante, estos modelos pueden proporcionar información útil sobre la variabilidad meteorológica a gran escala hasta dos o tres semanas antes. Por lo tanto, las fuertes conexiones identificadas de los EPE con patrones a gran escala, junto con su alta persistencia temporal y vínculos espaciales sólidos, pueden ayudarnos a hacer mejores predicciones en plazos de entrega más largos.
Los estudios de seguimiento cuantificarán los beneficios de utilizar los nueve patrones derivados para las predicciones de rango extendido. El objetivo es utilizar esta información para el desarrollo de nuevos productos operativos que aborden las necesidades de los usuarios, un objetivo de acuerdo con la Estrategia ECMWF 2021-2030,
Mientras tanto, sería una suerte si este estudio motivara investigaciones adicionales sobre el uso de regímenes meteorológicos específicos de dominio para analizar eventos extremos. En este sentido, espero que los scripts de este trabajo accesibles al público sean de utilidad para los investigadores interesados.
Agradecimientos
Me gustaría agradecer a los coautores de este trabajo, Linus Magnusson, Florian Pappenberger, Pedro Herrera-Lormendez y Jörg Matschullat, por su apoyo / supervisión. Las colaboraciones científicas y el intercambio de ideas y conocimientos son clave para avanzar en nuestra comprensión. Dicho esto, muchas gracias al resto de mis colegas en ECMWF y al consorcio CAFE por las numerosas discusiones que tuve con muchos de ellos.
Este trabajo es parte del proyecto de Pronóstico Climático Avanzado de Extremos Subestacionales ( Climate Advanced Forecasting of sub-seasonal Extremes, CAFE ). El proyecto ha recibido financiación del programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea en el marco del acuerdo de subvención Marie Skłodowska-Curie n.o 813844.
1 de marzo de 2021
Nikolaos Mastrantonas, científico del ECMWF, equipo de diagnóstico, sección de evaluación
Nikolaos Mastrantos @NikMastrantonas