Efectos climáticos en la Península Ibérica del cambio de fase del índice SNAO en 1967

Abstract

El principal objectiu d'aquesta tesi és estudiar els canvis que es van produir en la temperatura, precipitació i vent a la Península Ibèrica (PI) i que es van derivar de la brusca transició que va experimentar l'índex SNAO (Oscil·lació de l'Atlàntic Nord a l'estiu) cap a una fase positiva persistent a la fi dels anys 60 del segle XX, com a conseqüència del Rapid Global Climate Shift. Per això han estat utilitzades dades de reanàlisi de NCEP / NCAR (National Centers for Environmental Prediction / Nacional Center for Atmospheric Research) juntament amb diverses bases de dades procedents de l'observació, principalment Spain02 (temperatures a l'Espanya peninsular) i E-OBS ( temperatures i precipitació a nivell del continent europeu). S'ha implementat el mètode d'anàlisi de components principals (PCA) per al càlcul de diversos índexs atmosfèrics, i s'han aplicat diversos mètodes no paramètrics per a l'estimació de la significació estadística de tendències i correlacions (Mann-Kendall i Block Bootstrap). En síntesi aquest estudi ha contemplat diverses anàlisis regionals (influència sobre les temperatures màximes a l'Espanya Peninsular i sobre les precipitacions al NE) i diverses anàlisis a escala local (canvis en la direcció del vent en els observatoris de l'Ebre, Ourense i València i el seu impacte en les temperatures màximes)

Els resultats més rellevants han estat trobats en comparar les condicions climàtiques del període 1950-1966 respecte a les dels anys 70 i principis dels 80. S'ha trobat que els valors negatius de SNAO del període 1950-1966 es van caracteritzar no només per una elevada freqüència de sistemes de baixes pressions al nord d'Europa, sinó que, per la seva disposició espacial, aquestes van influir més del que és habitual en les condicions del nord de la PI. S'han trobat quatre patrons sinòptics en què la forma en què es distribueixen al nord d'Europa les zones d'altes pressions (SNAO positiu) o les baixes pressions (SNAO negatiu), influeix directament en la classe de temps que cal esperar en al nord de la PI. A escala regional s'ha trobat que els valors negatius de SNAO dels anys 50 i 60 van estar associats en general a una disminució de la vorticitat al SW i a un augment en el NE, factors que van contribuir a fer pujar les temperatures màximes a la zona del litoral de València i del SE de la PI. Quan SNAO va canviar a valors fortament positius a partir de finals dels 60, aquest patró de vorticitats es va revertir, fent que el flux en superfície tendís a ser més marítim, el que va contribuir a la baixada de la temperatura màxima i de l'oscil·lació tèrmica diària observades a València i al litoral SE de la PI entre finals dels anys 60 i principis dels 80. Els valors negatius de SNAO dels anys 50 i 60 van estar associats, a més, a la formació d'un nucli anticiclònic sobre la Mediterrània Occidental , aïllat de la Anticicló de les Açores. Entre tots dos sistemes d'altes pressions, la PI quedava en un pantà baromètric que afavoria d'una banda la formació de baixes tèrmiques sobre el centre-est de la PI i de l'altra, l'arribada d'aire càlid i humit al NE de la PI, factor que probablement va contribuir a la formació de tempestes.

En el període 1950-1966, les precipitacions al NE de la PI van mostrar correlacions significatives de signe negatiu amb SNAO, de signe contrari a l'obtingut amb les precipitacions del centre de la PI en el període 1950-2010. S'ha trobat també que en el període 1950-1966, les transicions de flux de component sud a component nord al NE de la PI van contribuir més que en qualsevol altre període a la precipitació, el que és coherent amb una major precipitació d'origen frontal en aquest període.

El principal objetivo de esta tesis es estudiar los cambios que se produjeron en la temperatura, precipitación y viento en la Península Ibérica (PI) y que se derivaron de la brusca transición que experimentó el índice SNAO (Oscilación del Atlántico Norte en verano) hacia una fase positiva persistente a finales de los años 60 del siglo XX, como consecuencia del Rapid Global Climate Shift. Para ello han sido utilizados datos de reanálisis de NCEP/NCAR (National Centers for Environmental Prediction/ Nacional Center for Atmospheric Research) junto con diversas bases de datos procedentes de la observación, principalmente Spain02 (temperaturas en la España peninsular) y E-OBS (temperaturas y precipitación a nivel del continente europeo). Se ha implementado el método de análisis de componentes principales (PCA) para el cálculo de diversos índices atmosféricos, y se han aplicado diversos métodos no paramétricos para la estimación de la significancia de tendencias y correlaciones (Mann-Kendall y Block Bootstrap). En síntesis este estudio ha contemplado diversos análisis regionales (influencia sobre las temperaturas máximas en la España Peninsular y sobre las precipitaciones en el NE) y diversos análisis a escala local (cambios en la dirección del viento en los observatorios del Ebro, Ourense y Valencia y su impacto en las temperaturas máximas)

Los resultados más relevantes han sido encontrados al comparar las condiciones climáticas del periodo 1950-1966 con respecto a las de los años 70 y principios de los 80. Se ha encontrado que los valores negativos de SNAO del periodo 1950-1966 se caracterizaron no sólo por una elevada frecuencia de sistemas de bajas presiones en el norte de Europa, sino que, por su disposición espacial, éstas influyeron más de lo habitual en las condiciones del norte de la PI. Se han encontrado cuatro patrones sinópticos en los que la forma en la que se distribuyen en el norte de Europa las zonas de altas presiones (SNAO positivo) o las bajas presiones (SNAO negativo), influye directamente en la clase de tiempo que cabe esperar en el norte de la PI. A escala regional se ha encontrado que los valores negativos de SNAO de los años 50 y 60 estuvieron asociados en general a una disminución de la vorticidad en el SW y a un aumento en el NE, factores que contribuyeron a hacer subir las temperaturas máximas en la zona del litoral de Valencia y del SE de la PI. Cuando SNAO cambió a valores fuertemente positivos a partir de finales de los 60, este patrón de vorticidades se revirtió, haciendo que el flujo en superficie tendiera a ser más marítimo, lo que contribuyó a la bajada de la temperatura máxima y de la oscilación térmica diaria observadas en Valencia y en el litoral SE de la PI entre finales de los años 60 y principios de los 80. Los valores negativos de SNAO de los años 50 y 60 estuvieron asociados, además, a la formación de un núcleo anticiclónico sobre el Mediterráneo Occidental, aislado del Anticiclón de las Azores. Entre ambos sistemas de altas presiones, la PI quedaba en un pantano barométrico que favorecía por un lado la formación de bajas térmicas sobre el centro-este de la PI y por el otro, la llegada de aire cálido y húmedo al NE de la PI, factor que probablemente contribuyó a la formación de tormentas.

En el periodo 1950-1966, las precipitaciones en el NE de la PI mostraron correlaciones significativas de signo negativo con SNAO, de signo contrario al obtenido con las precipitaciones del centro de la PI en el periodo 1950-2010. Se ha encontrado también que en el periodo 1950-1966, las transiciones de flujo de componente sur a componente norte en el NE de la PI contribuyeron más que en cualquier otro periodo a la precipitación, lo que es coherente con una mayor precipitación de origen frontal en este periodo.

The main objective of this thesis is to study the changes in temperature, precipitation and wind in the Iberian Peninsula (IP) that were derived from the sudden transition of the SNAO index (Summer North Atlantic Oscillation) towards a persistent positive phase in the late 60's of the twentieth century, as a result of the Rapid Global Climate Shift. To this end, NCEP / NCAR reanalysis data (National Centers for Environmental Prediction / National Center for Atmospheric Research) have been used together with several observational databases, mainly Spain02 (temperatures in mainland Spain) and E-OBS (European temperature and precipitation data). The principal component analysis (PCA) method has been implemented for the calculation of various atmospheric indices, and various nonparametric methods have been applied to estimate the significance of trends and correlations (Mann-Kendall and Block Bootstrap). In summary, this study has contemplated various regional analyses (influence on the maximum temperatures in the peninsular Spain and on rainfall in the NE) and various analyses at local scale (changes in wind direction at the Ebro, Ourense and Valencia observatories and its impact on maximum temperatures).

The most relevant results have been found when comparing the climatic conditions of the period 1950-1966 with respect to those of the 70s and early 80s. It has been found that the negative values of SNAO for the period 1950-1966 were characterized not only by a high frequency of low pressure systems in northern Europe, but, because of their spatial arrangement, they influenced more than usual the conditions of northern IP. Four synoptic patterns have been found in which the way in which high pressures (positive SNAO) or low pressure areas (negative SNAO) are distributed in northern Europe, directly influences the kind of weather that can be expected in the north of the IP. On a regional scale it has been found that the negative SNAO values of the 50s and 60s were generally associated with a decrease in the vorticity in the SW and an increase in the NE, factors that contributed to raise the maximum temperatures in the area of the coast of Valencia and the SE of the IP. When SNAO changed to strongly positive values from the end of the 60s, this pattern of vorticities was reversed, resulting in an enhanced maritime flow, which contributed to the observed decrease in maximum temperatures and daily temperature range (DTR) in Valencia and in the SE coast of the IP between the end of the 60s and the beginning of the 80s. The negative SNAO index phase registered from the 50s to mid-60s were also associated with the formation of an anticyclonic nucleus on the Western Mediterranean, isolated from the Azores High. Between both high pressures systems, the IP remained in a barometric swamp that favored on the one hand the formation of thermal lows on the center-east of the IP and on the other, the arrival of warm moist air at the NE of the IP, factor that probably enhanced the formation of storms.

In the period 1950-1966, rainfall in the NE of the IP showed significant correlations of negative sign with SNAO, of opposite sign to that obtained with the precipitation in the center of the IP in the period 1950-2010. It has also been found that in the period 1950-1966, the transitions from southerly to northerly flow in the NE of the IP contributed to precipitation more than in any other period, which is consistent with an enhanced frontal precipitation in this period.