Hydrometeorological numerical simulations of western Mediterranean severe precipitation events

Abstract

[cat] La societat humana i les seves propietats materials són essencialment elements fràgils, susceptibles de patir episodis catastròfics causats pel Medi Ambient. Aquests episodis es presenten de manera més freqüent en determinades àrees i poden tenir un gran impacte en zones densament poblades, produint importants danys. Aproximadament el 60% d’aquests desastres estan relacionats amb huracans i inundacions. Les inundacions al sud d’Europa, i més concretament a la costa de la Mediterrània Occidental, poden ser extremadament violentes i s’experimenten en zones urbanes molt freqüentment en el temps i de manera aleatòria en l’espai, sobretot durant la tardor. Les inundacions sobtades es distingeixen de les inundacions ’ordinàries’ per l’escala temporal en la qual es desenvolupen: es poden produir en unes quantes hores, o menys, després de fortes pluges i passen en massa poc temps per intentar la mitigació dels danys. Una inundació és un episodi hidrometeorològic ja que depèn de factors hidrològics i meteorològics. Els factors meteorològics són bàsics quan la pluja és intensa i aquesta intensitat es manté durant el temps necessari per produir una potencial inundació sobtada. Els factors hidrològics també són fonamentals en aquest tipus d’events, ja que s’han de tenir en compte factors com: la precipitació prèvia, i per tant, la humitat prèvia del sòl; la permeabilitat d’aquest; el pendent del terreny; els usos del sòl i la cobertura de la vegetació. Per tant, la predicció i l’estudi d’aquestes inundacions implica simulacions tan hidrològiques com meteorològiques. Avui en dia, els models meteorològics d’àrea limitada (LAMs) produeixen una discretització espacial de pocs km2 i parametritzen la pluja sobre finestres espacials del mateix tamany. Aquest estatus actual permet que siguin eines apropiades per a propòsits hidrològics i eines bàsiques per a disparar sistemes d’alerta davant possibles inundacions a la Mediterrània Occidental. Però també s’han de tenir en compte les diferents fonts d’incertesa presents en les formulacions d’aquests models, incloent les provinents de les condicions inicials i de contorn i del salt que encara és present entre les escales que resolen ambdós models. Tenint en compte tots aquests factors, en aquesta Tesi s’han examinat dues qüestions de màxim interès. Primer, explorar la possibilitat d’obtenir simulacions precises dels increments de cabal i dels seus màxims, o almenys, si aquestes simulacions de l’escorrentia podrien ser capaces d’arribar als llindars adequats per a produir una activació de la gestió dels sistemes d’emergència. Segon, avaluar l’impacte de les incerteses abans esmentades en la cadena hidrometeorològica. Algunes eines meteorològiques emprades per a estudiar l’impacte d’aquestes incerteses també són discutides. Com s’ha esmentat, la precipitació és indubtablement la variable més crítica en el Mediterrani Espanyol degut als seus impactes socials i econòmics tant pel que fa al present com pel que fa al futur. La seva escassetat durant els mesos d’estiu i l’elevada activitat turística reflecteixen un accentuat estrès hidrològic, especialment en anys anormalment secs. Nombrosos estudis han assenyalat que els períodes de pluja s’han escurçat les darreres dècades degut a les conseqüències del canvi climàtic en algunes parts de la Mediterrània. Avui en dia, els models de circulació general (GCMs) són l’eina fonamental per a la simulació del clima i l’avaluació del canvi climàtic. Encara que incorporen les característiques principals dels patrons de circulació global, el rendiment de les simulacions del clima present són bastant pobres quan les seves projeccions s’apliquen a escales regionals. La regionalització dinàmica aplicada a les sortides dels GCMs intenta tenir en compte els efectes dels forçaments de mesoscala, nidificant models d’àrea limitada de més alta resolució damunt àrees específiques d’interès. Un augment de la resolució horitzontal i de la freqüència temporal de les sortides dels GCMs –que alimenten els models d’àrea limitada– sembla ser una estratègia raonable a seguir, però no queda clar si aquesta és l’estratègia òptima, especialment en àrees com el Mediterrani Espanyol, on l’orografia té un paper tan important. Per tant, un altre objectiu de la Tesi és estudiar la sensibilitat de les simulacions numèriques mesoscalars de la precipitació a les entrades dels models de llarga escala. A més a més, la regionalització dinàmica de la precipitació des dels models de circulació global a regional és un pas preliminar –i fonamental– a l’acoblament entre models meteorològics i hidrològics. Per tant, aquesta qüestió ha estat examinada en termes de la sensibilitat a la resolució espacial i temporal de la regionalització dinàmica dels models globals a regionals pel Mediterrani Espanyol, una àrea altament vulnerable d’acord amb la majoria dels escenaris de canvi climàtic.