Μελέτη κλιματικής αλλαγής πάνω από την Ευρώπη σον 21ο αιώνα με χρήση περιοχικής κλιματικής προσομοίωσης οδηγούμενης από το σενάριο RCP8.5 = Climate change over Europe for the 21st century, using regional climate simulation driven by RCP8.5 scenario

Περίληψη

Στη παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή ειδίκευσης μελετάται το φαινόμενο της κλιματικής αλλαγής πάνω από την Ευρώπη για τον 21ο αιώνα, με χρήση περιοχικής κλιματικής προσομοίωσης, οδηγούμενης από το σενάριο RCP8.5. Χρησιμοποιήθηκε η έκδοση 3.7.1 του κλιματικού μοντέλου WRF καθώς και τα RACMOE22, REMO2009, RCA4, CCLM4, ALADIN53, WRF331 από το πρόγραμμα του Euro-CORDEX, για την ανάλυση αβεβαιότητας των κλιματικών μοντέλων με τη χρήση σμήνους προσομοιώσεων. Όλες οι κλιματικές προσομοιώσεις  χαρακτηρίζονται από χωρική διακριτοποίηση 0.44◦. Οι μεταβλητές που αναλύθηκαν είναι αυτές της θερμοκρασίας και του υετού. Η χρονική ανάλυση των μεταβλητών πραγματοποίηθηκε σε τρείς περιόδους, σε αντιστοιχία με τις περιόδους αναφοράς της 5ης  έκθεσης (AR5) του IPCC: 1986-2005, 2046-2065 και 2080-2099. Επίσης, η χωρική ανάλυση τους πραγματοποιήθηκε σε οκτώ υποπεριοχές, σε αντιστοιχία με τις περιοχές μελέτης του προγράμματος PRUDENCE. 
Σε πρώτη φάση, γίνεται προσπάθεια αξιολόγησης των περιοχικών κλιματικών προσομοιώσεων με τα παρατηρησιακά δεδομένα E-OBS. Το μοντέλο WRF οδηγούμενο από το μοντέλο παγκόσμιας κλίμακας NASA_GISS_E2 υποεκτιμά τη θερμοκρασία και υπερεκτιμά τον υετό. Η απόδοση του μοντέλου WRF 3.7.1 οφείλεται σε δομικά σφάλματα του WRF αλλά και σε μετάδοση σφαλμάτων του μοντέλου παγκόσμιας κλίμακας μέσω της χρήσης οριακών συνθηκών.
Έπειτα, αναλύονται οι χρονοσειρές και οι γραμμικές τάσεις των εποχιακών και ετήσιων ανωμαλιών της θερμοκρασίας και του υετού για την περίοδο 1986-2099, σε σχέση με τη περίοδο αναφοράς 1986-2005. Οι μεγαλύτερες θερμοκρασιακές θετικές ανωμαλίες εμφανίζονται την εποχή του καλοκαιριού, κυρίως στις περιοχές της Ιβηρικής Χερσονήσου, στις Άλπεις, στη Μεσόγειο και στη Σκανδιναβία, με τα κλιματικά μοντέλα ωστόσο να παρουσιάζουν μεγάλη αβεβαιότητα. Όσον αφορά τον υετό, τα κλιματικά μοντέλα εκτιμούν μείωση του ετήσιου υετού στη Νότια Ευρώπη και αύξηση στη Βορειανατολική Ευρώπη. Το σήμα των αλλαγών για τον υετό είναι πιο έντονο την εποχή του καλοκαιριού.
Στη συνέχεια, μελετώνται οι μέσες ετήσιες διαφορές για τη θερμοκρασία και τον υετό, ανάμεσα στις δύο μελλοντικές περιόδους και την περίοδο αναφοράς.  
Τέλος, αναπαρίστανται οι κατανομές της ημερήσιας θερμοκρασίας και του ημερήσιου υετού, όπως αυτές προσομοιώνονται από το WRF 3.7.1 για την Ιβηρική Χερσόνησο, σε τρεις χρονικές περιόδους. Τόσο οι ελάχιστες όσο και οι μέγιστες μέσες ημερήσιες θερμοκρασίες εκτιμάται ότι θα αυξηθούν σε ένταση, ενώ οι ελάχιστες θα αυξηθούν και σε συχνότητα κυρίως την εποχή του χειμώνα. Επίσης, εκτιμάται μείωση των ημερών με μηδενικό ή μικρό υετό (<3mm) και αύξηση της έντασης των ακραίων βροχοπτώσεων.

This postgraduate dissertation examines the phenomenon of climate change over Europe for the 21st century, using climate simulation driven by the RCP8.5 scenario. The regional climate model WRF version 3.7.1 was used, along with the regional models RACMOE22, REMO2009, RCA4, CCLM4, ALADIN53, WRF331 from the Euro-CORDEX program, to assess the multi-model ensemble uncertainty. All climate simulations are characterized by spatial resolution of 0.44◦. The variables analyzed are those of temperature and precipitation. The temporal analysis of the variables was carried out over three periods, corresponding to the IPCC 5th Report (AR5) reporting periods: 1986-2005, 2046-2065 and 2080-2099. Also, their spatial analysis was carried out in eight sub-areas, corresponding to the study areas of the PRUDENCE program. 
First, the regional climatic simulations are evaluated with the E-OBS observational data. The WRF model driven by the NASA_GISS_E2 global model underestimates the temperature and overestimates the precipitaion. The performance of the WRF 3.7.1 model is due to WRF structural failures, but also to global model error transmission through the use of boundary conditions.  
Then, the time series and linear trends of seasonal and annual temperature and precipitation anomalies, for the period 1986-2099, are analyzed. Higher temperature positive anomalies are estimated in the summer, mainly in the Iberian Peninsula, the Alps, the Mediterranean and Scandinavia, with climatic models, however, showing great uncertainty. As for precipitation, climate models estimate a reduction in the total annual rainfall in southern Europe and an increase in northeast Europe. The sign of the changes for the precipitation is more intense during the summer season.  
Τhe average annual differences in temperature and precipitation between the two future periods and the reference period, according to WRF 3.7.1 and Euro-CORDEX models, are also studied.  
Finally, distribution of daily temperature and precipitation in Iberian Peninsula for the three time periods, simulated by WRF 3.7.1, is shown and discussed. Both the minimum and maximum average daily temperatures are estimated to increase in intensity while the minimum will increase in frequency mainly in the winter. Also, a reduction in days with zero or small precipitation (<3mm) and an increase in the intensity of extreme rainfall is estimated.