%0 Thesis
%4 sid.inpe.br/mtc-m21d/2023/11.27.14.14
%2 sid.inpe.br/mtc-m21d/2023/11.27.14.14.27
%T Avaliação de extremos climáticos na América do Sul para vários níveis de aquecimento global gerados pelos modelos do HELIX: quantificação de incertezas
%J Evaluation of climate extremes in South America for various global warming levels generated by HELIX models: quantification of uncertainty
%D 2024
%8 2023-11-17
%9 Tese (Doutorado em Meteorologia)
%P 133
%A Gouveia, Carolina Daniel,
%E Chan, Chou Sin (presidente),
%E Orsini, José Antonio Marengo (orientador),
%E Fisch, Gilberto Fernando,
%E Calheiros, Sâmia Regina Garcia,
%E Ambrizzi, Tércio,
%I Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
%C São José dos Campos
%K mudanças climáticas, projeções, incertezas, níveis de aquecimento específico, climate changes, projections, uncertainties, specific warming levels.
%X As mudanças no clima são evidentes e as projeções indicam aumento nos valores médios e nos extremos climáticos durante o século XXI. Regiões como a América do Sul (AS) serão as mais afetadas pelas mudanças, principalmente relacionadas aos extremos, uma vez que são marginalizadas e desestruturadas para suportar essas mudanças. As projeções provenientes de modelos, por mais que possuam grades refinadas e boa representação dos processos que compõem o Sistema Terrestre, possuem incertezas associadas, fazendo-se necessário conhecêlas. Assim, este trabalho tem como objetivo analisar as projeções de extremos climáticos dos modelos pertencentes ao High-End cLimate Impacts and eXtremes (HELIX) para a América do Sul nos níveis de aquecimento específico (SWLs) de 1,5 °C, 2 °C e 4 °C, quantificando as incertezas e impactos associados. A avaliação dos modelos mostra que o ensemble ECEARTH3- HR superestima dias secos consecutivos (CDD) na região central do Brasil e mostra vieses positivos sobre os Andes para dias de precipitação intensa acima de 10 mm (R10mm), dias muito úmidos (R95p) e máximo de precipitação em 5 dias {{(Rx5Day);}} enquanto as maiores subestimativas estão sobre a região equatorial para os extremos de precipitação (exceto CDD). Para o ensemble HadGEM3, as subestimativas também estão sobre a faixa equatorial e Amazônia (AMZ) para os mesmos índices, e sobre o semiárido nordestino para {{CDD;}} já as superestimativas de R95p e Rx5Day são observadas sobre o Sul/Sudeste (S/SEB) e países adjacentes. Em relação aos índices de temperatura, as reanálises do ERA-5 e do MERRA-2 são melhor representadas pelo EC-EARTH3-HR em todo o território (exceto AMZ), sendo os maiores vieses para HadGEM3. A habilidade dos modelos em simular as observações e reanálises foi obtida através do Diagrama de Taylor e mostra maiores acurácias das rodadas do EC_EARTH3-HR em representar todos os índices, exceto CDD e noites muito frias (TN10p). Os índices de temperatura têm os menores vieses (não-significativos), apresentando desempenhos mais satisfatórios em simular o presente quando comparados aos índices de precipitação (vieses significativos). Em relação às projeções para o século XXI, os resultados mostram mudanças mais intensas e abrangentes para HadGEM3 em comparação ao ECEARTH3- HR. Para extremos de precipitação, as projeções evidenciam escassez de chuvas no Nordeste (NEB) e leste da AMZ, aumento de CDD no central do Brasil e Andes, e elevação das chuvas sobre o oeste da AMZ, Sul do Brasil e norte da Argentina. Porém, tais mudanças são não-significativas e abrangem quase a totalidade da área nos 3 SWLs. Já para os extremos de temperatura, as projeções evidenciam aumento dos extremos quentes e diminuição dos extremos frios, em particular sobre a região AMZ. Tais mudanças sofrerão intensificação e expansão na direção sul da AS com o aumento de SWL, sendo significativamente robustas para todos os índices (exceto duração de ondas de calor - WSDI) quando aquecido 4 °C. Adicionalmente, as incertezas apresentaram maior variabilidade interna de CDD sobre o Sudeste, Centro-Oeste e litoral norte do NEB, e no S/SEB e Centro-Oeste para índices {{úmidos;}} enquanto a variabilidade dos modelos aumenta com o nível de aquecimento, se tornando dominante no total de incertezas em SWL 4.0 (90% do total). Para os extremos de temperatura, ambas as variabilidades são mais pronunciadas na região tropical e menos sobre a Argentina, sendo as incertezas dos modelos também predominantes no total, porém essa variabilidade diminui com SWL (exceto para dias muito quentes - TX90p - e WSDI). Por fim, a relação Sinal-Ruído indica alta confiabilidade das projeções de dias de precipitação intensa acima de 30 mm (R30mm) para grande parte da AS, enquanto há alta confiabilidade de diminuição de TN10p e dias muito frios (TX10p) sobre toda AS, e aumento de noites muito quentes (TN90p) para a faixa central e restante do continente, quando o incremento for de 4 °C, evidenciando assim a importância de limitar o aquecimento global em 2 °C. ABSTRACT: Climate changes are evident and projections indicate an increase in average values and climate extremes during the 21st century. Regions such as South America (SA) will be the most affected by changes, mainly related to extremes, since they are marginalized and unstructured to support these changes. Projections from models, even though they have refined grids and good representation of the processes that make up the Earth System, have associated uncertainties, making it necessary to know them. Therefore, this work aims to analyze the projections of climate extremes from models belonging to the High-End cLimate Impacts and eXtremes (HELIX) for South America at specific warming levels (SWLs) of 1.5 °C, 2 °C and 4 °C, quantifying the associated uncertainties and impacts. The model evaluation shows that the ECEARTH3- HR ensemble overestimates consecutive dry days (CDD) in the central region of Brazil and shows positive biases over the Andes for days with intense precipitation above 10 mm (R10mm), very humid days (R95p ) and maximum precipitation in 5 days {{(Rx5Day);}} while the largest underestimates are over the equatorial region for precipitation extremes (except CDD). For the HadGEM3 ensemble, the underestimates are also over the equatorial belt and the Amazon (AMZ) for the same indices, and over the northeastern semi-arid region for {{CDD;}} overestimates of R95p and Rx5Day are observed over the South/Southeast (S/SEB) and adjacent countries. Regarding temperature indices, the ERA-5 and MERRA-2 reanalyses are best represented by EC-EARTH3-HR across the entire territory (except AMZ), with the largest biases being for HadGEM3. The ability of the models to simulate observations and reanalysis was obtained through the Taylor Diagram and shows greater accuracies of the EC-EARTH3-HR runs in representing all indices, except CDD and very cold nights (TN10p). Temperature indices have the smallest biases (non-significant), presenting more satisfactory performances in simulating the present when compared to precipitation indices (significant biases). Regarding projections for the 21st century, the results show more intense and comprehensive changes for HadGEM3 compared to EC-EARTH3-HR. For precipitation extremes, projections show a lack of rainfall in the Northeast (NEB) and east of the AMZ, an increase in CDD in central Brazil and the Andes, and an increase in rainfall over the west of the AMZ, southern Brazil and northern Argentina. However, such changes are non-significant and cover almost the entire area in the 3 SWLs. As for temperature extremes, projections show an increase in hot extremes and a decrease in cold extremes, particularly over the AMZ region. Such changes will intensify and expand towards the south of SA with the increase in SWL, being significantly robust for all indices (except heat wave duration - WSDI) when heated by 4 °C. Additionally, the uncertainties presented greater internal variability of CDD over the Southeast, Central-West and northern coast of the NEB, and in the S/SEB and Central-West for humid {{indices;}} while the variability of the models increases with the level of warming, becoming dominant in the total uncertainties in SWL 4.0 (90% of the total). For temperature extremes, both variabilities are more pronounced in the tropical region and less over Argentina, with model uncertainties also predominant in total, but this variability decreases with SWL (except for very hot days - TX90p - and WSDI). Finally, the Signal-to-Noise ratio indicates high reliability of projections of days with intense precipitation above 30 mm (R30mm) for a large part of SA, while there is high reliability of a decrease in TN10p and very cold days (TX10p) over all of SA, and an increase in very hot nights (TN90p) for the central region and the rest of the continent, when the increase is 4 °C, thus highlighting the importance of limiting global warming to 2 °C.
%@language pt
%3 publicacao.pdf