ARTÍCULOS ORIGINALES

Escenarios climáticos futuros para Paraguay

 

Mario Bidegain¹, G. Coronel ², N. Ríos ² y B. de los Santos¹

¹ Facultad de Ciencias, Universidad de la República. Montevideo, Uruguay
² Facultad Politécnica, Universidad Nacional de Asunción. Asunción, Paraguay

(Manuscrito recibido el 4 de marzo de 2010, aceptado el 26 de abril de 2011) dirección electrónica: bidegain@fisica.edu.uy

 

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RESUMEN

Se estimaron los escenarios climáticos futuros de temperatura, precipitación, humedad específica y radiación solar, para la región centrada sobre el Paraguay. Se utilizaron salidas de cuatro Modelos Climáticos Globales (HADCM3, ECHAM5, CSIRO-mk3 y GFDL 2.0), para 2020, 2050 y 2080, y escenarios socioeconómicos SRES A2 y B2. Se observa una dispersión en las estimaciones de la precipitación, las mayores reducciones (- 6%) se ubicarían sobre la cuenca del río Paraguay y los mayores incrementos (+5%) en la región oriental. Los escenarios futuros de temperatura, estiman un aumento de +1° C para 2020, +2.5 °C para 2050 y +4.5 °C para 2080. Los mayores incrementos serían sobre la cuenca del Río Paraguay y los menores sobre el sureste. La humedad específica aumentaría sobre toda la región +0.2 gr/kg para 2050 y +0.3 gr/kg para 2080. Los mayores crecimientos serían sobre la cuenca del Río Paraná. Se observaría un incremento de la radiación solar sobre el altiplano Boliviano y ligeros decrecimientos en el suroeste. Con el sistema PRECIS V1.6 se obtuvieron escenarios climáticos de alta resolución para el periodo 2081-2090, estos muestran incrementos de la temperatura de +2° C sobre Paraguay.

Palabras clave: Escenarios climáticos; Paraguay; Downscaling.

Future Climate Scenarios Over Paraguay

ABSTRACT

Were estimated future climate scenarios of temperature, precipitation, especific humidity and solar radiation for the region centered on Paraguay. Four global climate model outputs (HadCM3, ECHAM5, GFDL 2.0 and CSIRO-Mk3 ) were used, for 2020, 2050 and 2080, with socioeconomic scenarios SRES A2 and B2. There is a significant differences in the precipitation estimatives, the greatest reductions (-6%) would be located over Paraguay river basin and the largest increases (+5%) in the eastern region. The future temperature change scenarios show a warming of 1° C by 2020, 2.5 ° C by 2050 and +4.5 °C by 2080. The greatest warming could be verified over the Paraguay River basin and minors over the southeastern. The specific humidity could be increased over the entire region +0.2 gr/kg by 2050 and +0.3 gr/kg by 2080. The major increase could be occurring on Rio Paraná basin. An increase in solar radiation could be occurring over the Bolivian Altiplano and a decrease in the southwestern region. With the PRECIS system V1.6 we developed future climate scenarios in high resolution for the period 2081-2090, increase in annual average temperature +2° C would be expected over Paraguay.

Keywords: Climate Scenarios; Paraguay; Downscaling.

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1. INTRODUCCIÓN

Una de las informaciones fundamentales requeridas en los estudios sectoriales de impacto del cambio climático, son los llamados escenarios climáticos futuros. Estas descripciones de los climas futuros, o escenarios, se obtienen de experimentos, forzados por distintos incrementos de gases de efecto invernadero, usando Modelos Climáticos Globales (GCMs por sus siglas en inglés). La historia del uso de GCMs para estudios de impacto se extiende al menos durante los últimos 20 años. Algunos trabajos como el de Hulme y Carter (1999) proveen pistas sobre cuáles son las fuentes de incertidumbre de estos tipos de estudios. Estas incertidumbres incluyen aquellas que provienen de los diferentes escenarios socioeconómicos futuros (Nakicenovic 1998), de las propias diferencias entre GCMs (Kittel et al 1998) y de las inpredictabilidades del sistema climático (Mitchell et al 1999). De manera de cubrir algunas de estas incertidumbres hemos seleccionado dos de los posibles futuros escenarios socioeconómicos SRES (Special Report on Emissions Scenarios) (Nakicenovic 2000), los llamados A2 y el B2. En relación a las diferencias entre modelos hemos seleccionado cuatro GCMs. Estos cuatro han mostrado tener la mejor performance en la región en relación a variables como precipitación, temperatura y presión atmosférica en superficie (Marengo, 2007, Bidegain 2006, Hoftadter 1997).
Las dos principales variables estudiadas han sido la temperatura del aire y en la precipitación. Estas dos variables permiten proyectar numerosos impactos sectoriales como: consumo y generación de energía eléctrica, recursos hídricos, etc. Para posibilitar estudios de otros sectores como por ejemplo en el área de salud y la posible extensión de algunos vectores transmisores de enfermedades se han incorporado a este trabajo las proyecciones futuras de otras dos variables como son humedad específica y radiación solar global en superficie. De manera de minimizar, al menos en parte, algunas de las diferencias entre GCMs se han tomado las últimas corridas disponibles para el Cuarto y último informe del IPCC (Panel Intergubernamental de Cambio Climático) publicado en el año 2007.

2. DATOS Y ANÁLISIS

Para este estudio, a pesar de disponerse de las salidas de los GCMs sobre todo el planeta, hemos seleccionado la región 10° - 30° S y 67° - 47° W, que incluye no sólo el territorio paraguayo sino también las dos principales cuencas hidrográficas de la región (cuencas del Río Paraná y Paraguay).
Los futuros cambios fueron estimados basados en un ensamble (promedio) de cuatro modelos climáticos globales, que han participado en el Cuarto Informe del IPCC (Contribution of Working Group I, 2007). Seleccionamos las salidas para los horizontes temporales de las décadas centradas en 2020 (2010-2039), 2050 (2040-2069) y 2080 (2070-2099), para dos escenarios socioeconómicos: SRES A2 (alto) que es un escenario que describe un mundo futuro muy heterogéneo donde la regionalización es dominante, habría un fortalecimiento de las identidades culturales regionales, un crecimiento poblacional alto, y menos preocupación en relación a un desarrollo económico rápido y el SRES B2 (bajo) que describe un mundo en el que predominan las soluciones locales a la sustentabilidad económica, social y medioambiental. Es un mundo cuya población aumenta progresivamente a un ritmo menor que en A2, con unos niveles de desarrollo económico intermedios, y con un cambio tecnológico menos rápido y más diverso que en las líneas evolutivas B1 y A1. Aunque este escenario está también orientado a la protección del medio ambiente y a la igualdad social, se centra principalmente en los niveles local y regional.
Los cuatro modelos climáticos (GCMs) seleccionados son: HADCM3. La versión 3 fue desarrollada en el Centro Hadley (UK). La componente atmosférica del HadCM3 tiene 19 niveles con una resolución horizontal de 2.5° de latitud por 3.75° de longitud, el modelo ECHAM5/OPYC3 fue desarrollado en cooperación entre el Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI) y el Deutsches Klimarechenzentrum (DKRZ) en Hamburgo, Alemania. El modelo ECHAM ha sido desarrollado desde el modelo del ECMWF. La componente atmosférica (ECHAM5) tiene 19 niveles con una resolución horizontal de 2.8° de latitud por 2.8° de longitud, el modelo CSIROMark 3.0/MOM2.2 ha sido desarrollado por el CSIRO de Australia y su componente atmosférica posee 18 niveles en la vertical y con 1.875° de latitud por 1.8.75° de longitud, el modelo GFDL-CM2.0 fue desarrollado por el Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL) de la NOAA (USA). El modelo atmosférico tiene 2.0° latitud por 2.5° de longitud y 24 niveles en la vertical. Las salidas de estos Modelos Climáticos Globales fueron extraídas del Data Distribution Centre del IPCC (http://www.ipcc-data.org/ar4/gcm_data.html).
De manera de componer un ensemble de la salida de los cuatro GCMs se llevaron las salidas a una resolución espacial común de 2.5° latitud x 2.5° longitud. Las salidas graficas obtenidas del IPCC DDC fueron analizadas y desplegadas gráficamente con el software Surfer Versión 8 (http://www.goldensoftware.com/).

Asimismo a fin de desarrollar una aproximación a los escenarios de alta resolución sobre la región fue utilizado la versión V1.6 del modelo climático regional PRECIS (Providing REgional Climates for Impacts Studies). Este fue desarrollado por el Hadley Centre de la Oficina Meteorológica del Reino Unido, y forma parte de la versión del modelo de circulación regional HadRM3P (Jones et al. 2004). El PRECIS tiene 19 niveles verticales y dos posibles resoluciones horizontales, 0.5° por 0.5° ó 0.25° por 0.25° latitud por longitud. Para este experimento fueron elegidas las condiciones de borde del modelo climático global HADCM3 para el periodo 2081- 2090.

3. RESULTADOS

3.1. Temperatura

Como resultado del ensemble multimodelo para el escenario futuro centrado en la década de 2020, se muestra un calentamiento sobre el territorio paraguayo entre +1.0° y +1.3 °C, para la región centrada sobre Paraguay entre +0.8° y +1.3°C para el escenario A2 (ver figura 1). Para la década del 2050 la región presenta un calentamiento entre +1.5° y 2.5°C y sobre territorio del Paraguay entre +1.8 y +2.5 °C (ver figura 2). El aumento de temperatura del aire previsto para la década de 2080 varía entre 2.5° y 4.8°C para la región y en particular sobre territorio paraguayo entre 3.8° y 4.8°C. En todos los casos, los mayores incrementos se verificarían sobre la cuenca del Río Paraguay y norte del Chaco paraguayo y los menores incrementos sobre el sur de la región oriental.

Figura 1: Cambio en la temperatura (°C) década de 2020 (SRES A2)

Figura 2: Cambio en la temperatura (°C) para la década de 2050 (SRES A2)

Figura 3: Cambio en la temperatura (°C) para la década de 2080 (SRES A2)

3.2. Precipitación

Las estimaciones de los cambios futuros en la precipitación varían en forma apreciable según los diferentes modelos climáticos, El cambio de precipitación previsto en la década del 2020 (figura 4) va desde incrementos de +3 % a reducciones de -3% sobre Paraguay, según el escenario A2. Dentro del mismo las mayores reducciones (-6%) se ubican sobre el norte del Chaco y sur de Bolivia y parte de la cuenca del río Paraguay. Por otro lado los mayores incrementos se darían hacia el sur de la región oriental en la cuenca sur del Río Paraguay cerca de su desembocadura con el Río Paraná. El cambio de precipitación previsto en la década del 2050 (figura 5) va desde incrementos de +6% a reducciones de -9% sobre Paraguay. El patrón de variación de la precipitación es el mismo que para la década del 2020, los mayores incrementos en el sur de la región oriental y las mayores reducciones al norte del Chaco paraguayo y sureste de Bolivia.

Figura 4: Cambios en la precipitación (%) década de 2020.

Figura 5: Cambios en la precipitación (%) década de 2050.

También se verifica que la variación del campo de precipitación previsto para la región en la década del 2020 bajo el escenario B1 es menos contrastante que en el escenario A2, las mayores diferencias van entre una reducción del -2% a un incremento del +3%. El cambio de precipitación previsto en la década del 2080 (figura 6) va desde incrementos de +15% a reducciones de -25% sobre la región en estudio, sobre el territorio Paraguayo las variaciones son entre +5 a -20%.
La zona de mayores reducciones de precipitación se ubican ligeramente más al este que para las décadas de 2030 y 2050, sobre la cuenca del Río Paraguay, sur del Pantanal, sureste de Bolivia y norte del Chaco paraguayo. Esta zona coincide con la región de mayores incrementos de temperaturas previstas.

Figura 6: Cambios en la precipitación (%) década de 2080.

3.3. Humedad específica

De manera de estimar los futuros cambios en la humedad sobre Paraguay, se seleccionó la variable humedad específica, debido a que ella no es afectada por los cambios de la temperatura, como es el caso de la humedad relativa. Esta variable solo estaba disponible para dos de los modelos climáticos globales (ECHAM5 y CSIRO-Mk3), para los cuales se realizó un ensamble de manera de estudiar los cambios para 2050 y 2080.
Los cambios previstos de la humedad específica para la década del 2050 bajo el escenario A2 (figura 7) son positivos para toda la región, los aumentos más importantes se registrarían en la región oriental, sobre la cuenca del Río Paraná, con valores medios anuales de hasta +0.16 gr/kg La región del Altiplano argentino-boliviano tendría escasos cambios en la humedad específica.

Figura 7: Cambio en la humedad especifica (gr/kg) década de 2050

El cambio en la humedad específica previsto para la región en la década del 2050 bajo el escenario B2, presenta un menor incremento que para el escenario A2.
El cambio previsto de la humedad específica para la década del 2080 bajo el escenario A2 (figura 8) presenta incrementos de hasta +0.32 gr/kg, también sobre la región oriental del Paraguay, y los menores incrementos se darían al oeste de la región (Altiplano) donde los incrementos serían de +0.10 gr/kg en promedio anual.
El cambio en la humedad específica para la región en la década del 2080, bajo el escenario B2, presenta incrementos menores que para el escenario A2.

Figura 8: Cambio en la humedad específica (gr/kg) década de 2080

3.4. Radiación solar

Los futuros cambios en la radiación solar global, de onda corta, en superficie sobre la región centrada en Paraguay fueron estimados basados en los tres modelos climáticos globales (HADCM3, ECHAM5 y CSIRO-MK3) en los que esta variable estaba disponible. Nuevamente las corridas seleccionadas fueron aquellas forzados con los escenarios socioeconómicos A2 (alto) y B2 (bajo).
El escenario A2 determina incrementos de la radiación solar media diaria anual ligeramente superiores al escenario B2. Se esperan, según el escenario A2, tasas de cambio sobre la región que irían entre +5 W/m² y -3 W/m² para la década centrada en el 2020. Se observa en los dos modelos un mayor incremento de la radiación solar sobre la región noroeste (centro de Bolivia y altiplano) y los decrecimientos en la región sur y sureste. El territorio del Paraguay por su ubicación experimentaría incrementos de hasta +4 W/m² sobre el norte del Chaco a disminuciones de -6 W/m² en la región sureste de la región oriental según el escenario A2. El cambio de la radiación solar prevista bajo el escenario B2, muestra variaciones muy semejantes en magnitud y ubicación de las anomalías al escenario A2.
Para la década de 2050 se esperan, según el escenario A2 (figura 9), tasas de incremento sobre la región que van entre +0 W/m² y +6 W/m². Se observa también el mismo patrón que para la década de 2020, un mayor incremento de la radiación solar sobre la región noroeste (centro de Bolivia y altiplano) y sin cambio en la región suroeste.

Figura 9: Cambios en la radiación solar (W/m2) década de 2050

Los cambios de la radiación solar prevista para la región en la década del 2050 bajo el escenario B2, prevén variaciones que van desde +10 W/m² y -2 W/m² . Los valores promedios, para esta década sobre Paraguay estiman un decrecimiento de -2 W/m2. De la misma manera los mayores decrecimientos se ubican al sur de la región. Para la década de 2080 se esperan, según el escenario A2 (figura 10), tasas de incremento sobre la región que van entre -1 W/m² y +9 W/m² y entre +2 W/m² y +5 W/m² sobre el territorio paraguayo. Se observa un mayor incremento de la radiación solar sobre la región noroeste centrosur de Bolivia y pequeños decrecimientos al suroeste de la región en estudio

Figura 10: Cambios en la radiación solar (W/m2) década de 2080

4. ESCENARIOS DE ALTA RESOLUCIÓN

Para la obtención de escenarios de alta resolución espacial se ha utilizado el sistema PRECIS (Providing Regional Climate for Impact Studies) que ha sido desarrollado por el Hadley Centre (U.K.). Con la versión 1.6 de este sistema, se realizó un "downscaling" dinámico o sea se desarrollaron escenarios climáticos en alta resolución espacial y temporal. El sistema PRECIS consta de un modelo regional denominado HadRAM3, que funciona anidado dentro del modelo global. El propósito ha sido incrementar significativamente la resolución espacial de los escenarios climáticos, sobre Paraguay y cuencas de interés, llevando la resolución espacial de los escenarios a 0.44° latitud por 0.44° longitud.
Se presentan aquí las simulaciones desarrolladas para los escenarios A2 y B2 (2081-2090). Para la temperatura media anual los incrementos estarían en +3°C sobre el territorio paraguayo (figura 11), según el escenario A2. Para el escenario B2 habría un incremento ligeramente menor de +2°C (figura 11). Los incrementos más importantes se darían sobre la alta cuenca del Río Paraguay en ambos escenarios.

Figura 11: Temperatura media anual (°C) (SRES A2) para 2081-2090

Figura 12: Temperatura media anual (°C) (SRES B2) para 2081-2090

Para las simulaciones de la precipitación media anual desarrolladas para los escenarios A2 y B2 (2081-2090), se observan mayores precipitaciones sobre la región oriental del Paraguay, sur del Brasil y noreste de Argentina. En el caso del escenario A2 (figura 13) habría un incremento de las precipitaciones, respecto a la climatología actual, en la región oriental y un decrecimiento en la región occidental (Chaco). Para el escenario B2 se repite el mismo patrón que para el escenario A2, variando el monto de los incrementos de la lluvia en la región oriental, que sería en este caso más moderado (figura 14).

Figura 13: Precipitación media anual (mm/día) (SRES A2) para 2081-2090.

Figura 14: Precipitación media anual (mm/día) (SRES B2) para 2081-2090.

5. CONCLUSIONES

A pesar de las incertidumbres inherentes a este tipo de construcciones de escenarios futuros, se estima que para la región central de América del Sur donde se ubica Paraguay experimentaría para la década centrada en el 2020 un calentamiento que estaría en el entorno de +1° C según el promedio de los cuatro modelos analizados, para el escenario A2 (alto), esto es si no se tomaran acciones internacionales para la reducción de la emisión de gases de efecto invernadero (GEI). Para la década centrada en 2050 el calentamiento sería aún más importante con valores entre +2° y +2.5° C. Sin embargo el modelo HADCM3 estima un calentamiento aún mayor, que los otros tres modelos analizados, con calentamientos del orden de los +3° C en promedio anual y de +4°C para la primavera (figura 15). Los mayores calentamientos se verificarían sobre el norte y noroeste del territorio (Chaco y cuenca del Río Paraguay) y los menores sobre el sureste de laregión oriental (cuenca del Río Paraná). Para la década centrada en 2080 el calentamiento sería aún más importante con valores entre +2.5° y +4.8°C.
Las estimaciones de cambio de la precipitación para las décadas de 2020, 2050 y 2080 varían entre los modelos climáticos analizados. En general se prevé un decrecimiento hacia el norte del Paraguay y los mayores incrementos se darían hacia el sureste de la región en estudio (cuenca del Río Paraná). La mayoría de los modelos prevé un aumento de la precipitación en la región sobre el final del año, en los meses de noviembre y diciembre, esta tendencia se observa ya en la década de 2020 pero es más notoria en la década del 2050 (figura 16), donde la media del conjunto muestra incrementos de hasta 1 mm/día en el mes de octubre, para la ciudad de Asunción, pero esto se evidencia sobre la mayoría de las localidades estudiadas sobre el territorio paraguayo.

Figura 15: Cambios en la temperatura (°C) (SRES A2) para década 2050.

Figura 16: Cambios en la precipitación (mm/día) (SRES A2) para década 2050.

Agradecimientos:

Se agradece el apoyo del Ingeniero Ángel Parra y demás personal de la SEAM (Secretaría de Medio Ambiente) e integrantes del Programa Nacional de Cambio Climático de Paraguay, así como de la Universidad Nacional de Asunción.

REFERENCIAS

1. Bidegain, M. y Camilloni, I. 2006. Performance of GCMs and Climate Future Scenarios for Southeastern South America. Annals of 8Th International Conference of Southern Hemisphere Meteorology and Oceanography. Foz de Iguaçu. Brasil. 2006        [ Links ]

2. Bidegain, M y Deshayes, C. 2005. Escenarios climáticos futuros de Precipitación para el Cono sur de Sudamérica. Annals of Argentina and Latin American Meeting on Water Resources (CONAGUA) 2005. Mendoza, Argentina.         [ Links ]

3. Camilloni, I. y Bidegain, M. 2005. Capítulo 4 "Escenarios Climáticos para el siglo XXI". Libro: "El Cambio Climático en el Río de la Plata". AIACC LA32/26 Project. Ed. Barros, Menéndez, Nagy. Buenos Aires.         [ Links ]

4. Carril, A., Menéndez, C.G. y Nuñez, M. 1997. "Climate Change Scenarios over South American region: An intercomparison of coupled general atmosphere-ocean circulation models". Int. J. of Climatology, 17, 1613-1633.         [ Links ]

5. Climate Change. 2007. The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.). Cambridge Universitiy Press, United Kingdom and New York, NY, USA, 996 pp        [ Links ]

6. Golden Software. 2003. Surfer Version 8. (http://www.goldensoftware.com/).         [ Links ]

7. Hofstadter, R. y Bidegain, M. 1997. Performance of General Circulation Models in southeastern South America. Climate Research. Climate Research, 9, N°1-2.         [ Links ]

8. Hulme M. y Carter, T.R. 1999. Representing uncertainty in climate change scenarios and impacts studies. ECLAT-2 Workshop Report. CRU, Norwich.         [ Links ]

9. Jones, R. G., Noguer, M., Hassell, D. C., Hudson, D.,Wilson, S. S., Jenkins. G. J. y Mitchell, J. F. B. 2004. Generating high resolution climate change scenarios using PRECIS. Met. OfficeHadley Centre, Exeter, UK, 40pp.         [ Links ]

10. Kittel, T.G.F., Giorgi, F. y Meehl, G.A. 1998. Intercomparison of regional biases and doubled CO2-sensitivity of coupled atmosphere ocean general circulation model experiments. Climat. Dyn., 14, 1-15.         [ Links ]

11. Marengo, J.A. 2007. Relatório "Caracterização do clima de Século XX e Cenário no Brasil e na América do Sul para o Século XXI derivados dos Modelos de Clima do IPCC. Cap.5. CPTEC/INPE. Brasil.         [ Links ]

12. Nakicenovic, N. 2000. Special Report on Emissions Scenarios: A Special Report of Working Group III of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press, Cambridge, U.K., 599 pp.         [ Links ]

13. Nakicenovic, N., Gruber, A. y McDonald A. (Eds). 1998. Global Energy Perspectives. Cambridge University Press, Cambridge, MA, 299 pp.         [ Links ]

14. New, M., Hulme, M. y Jones, P.D. 1999. "Representing twentieth century space-time climate variability". Part 1: development of a 1961-1990 mean monthly terrestrial climatology. J. Climate, 12, 829-856.         [ Links ]

15. New, M., Hulme, M. y Jones, P.D. 2000. "Representing twentieth century space-time climate variability". Part 2: development of a 1961-1990 monthly grids of terrestrial surface climate. J. Climate, 13, 2217-2238.         [ Links ]

16. Mitchell, J.F.B., Johns T.C., Eagles, M., Ingram, W. J. y Davies, R.A. 1999. Towards the development of climate change scenarios. Climate Change. 41. 547-581.         [ Links ]