Εκτίμηση των μελλοντικών μεταβολών των βροχοπτώσεων στη Μεσόγειο
Κλιματικές περιοχές από το σύνολο CMIP6
Οι μελλοντικές βροχοπτώσεις στις μεσογειακές κλιματικές περιοχές συνδέονται με μεγάλη αβεβαιότητα. Χρησιμοποιώντας το σύνολο CMIP6, η παρούσα μελέτη εξετάζει τις μελλοντικές προβλέψεις βροχόπτωσης υπό δύο σενάρια κλιματικής αλλαγής. Συνολικά, οι ετήσιες βροχοπτώσεις μειώνονται σε όλες αυτές τις περιοχές, εκτός από τη βόρεια Καλιφόρνια. Παρά τις βελτιώσεις στο CMIP6, εξακολουθούν να υπάρχουν σημαντικές διαφορές μεταξύ των μοντέλων, τονίζοντας την ανάγκη για μελέτες επιπτώσεων που εξετάζουν ολόκληρο το φάσμα των προβλεπόμενων μεταβολών της βροχόπτωσης για την αντιμετώπιση των αβεβαιοτήτων
Συμπεράσματα
Επί του παρόντος, περίπου ο μισός πληθυσμός του πλανήτη αντιμετωπίζει σοβαρή λειψυδρία κατά τη διάρκεια τουλάχιστον ενός μήνα το χρόνο λόγω κλιματικών και άλλων συνθηκών (Pörtner, 2022). Οι κλιματικές συνθήκες σε συνδυασμό με τη ζήτηση νερού και τα γεωλογικά χαρακτηριστικά καθορίζουν τη διαθεσιμότητα και τη λειψυδρία (Ευρωπαϊκός Οργανισμός Περιβάλλοντος, 2023).
Οι περιοχές MedClim συγκαταλέγονται ήδη μεταξύ των περιοχών που έχουν κατηγοριοποιηθεί ως περιοχές με υψηλό ή εξαιρετικά υψηλό υδάτινο κίνδυνο, γεγονός που σημαίνει ότι οι απαιτήσεις σε νερό είναι ολοένα και πιο δύσκολο να καλυφθούν (Άτλαντας υδάτινου κινδύνου, 2019).
Η κλιματική αλλαγή επηρεάζει τα πρότυπα βροχόπτωσης σε όλες τις περιοχές MedClim. Και για τα δύο σενάρια, ssp2-4.5 και ssp5-8.5, τα αποτελέσματά μας δείχνουν:
(1) μείωση του ποσοστού και της μέσης ετήσιας βροχόπτωσης εκτός από την CAL,
(2) αύξηση των διαδοχικών ξηρών ημερών και
(3) αύξηση των μέγιστων βροχοπτώσεων μίας και πέντε ημερών στο CAL, MED και AUS.
Παρόλο που η μελέτη χρησιμοποιεί το CMIP6, την τελευταία γενιά μοντέλων, η αβεβαιότητα εξακολουθεί να είναι υψηλή στις περιοχές MedClim, ιδίως στις CAL, MED και AUS, όπως έχει ήδη καταδειχθεί από παρόμοιες μελέτες που χρησιμοποιούν το CMIP5. Όλες οι περιοχές MedClim θα βιώσουν αλλαγές στις βροχοπτώσεις στο μέλλον (2050-2079) λόγω της κλιματικής αλλαγής. Χειμερινές βροχοπτώσεις προβλέπεται να μειωθούν σε όλες τις περιοχές MedClim (Σχήμα 3, 4 και Σχήμα S3-12), εκτός από την Καλιφόρνια (Σχήμα 2 και Σχήμα S1 και 2). Βλέπε παράρτημα (Supplement)
Ο γενικός λόγος για τη συνολική αύξηση των ξηρών ημερών στις περιοχές MedClim είναι η μετατόπιση των τροχιών των καταιγίδων του μέσου γεωγραφικού πλάτους προς τον πόλο (Polade et al., 2014). Τα αποτελέσματά υποδεικνύουν μια συνεπή αύξηση της CDD μαζί με την αύξηση της μέγιστης μονοήμερης και πενθήμερης βροχόπτωσης, η οποία μπορεί να έχει σημαντικό αντίκτυπο στις μελλοντικές βροχοπτώσεις στις διάφορες περιοχές MedClim. Για παράδειγμα, στη MED το μεγαλύτερο μέρος της ετήσιας μεταβολής της βροχόπτωσης καθορίζεται από τη μεγάλη αύξηση του αριθμού των ξηρών ημερών.
Μια τέτοια τάση θα αυξήσει επίσης την ήδη σημαντική διαχρονική μεταβλητότητα της βροχόπτωσης στις περιοχές MedClim. Επομένως, η κλιματική αλλαγή θα μπορούσε να οδηγήσει στην αύξηση της θερμοκρασίας του πλανήτη, αυτή η ξηρασία που προκαλείται από την κλιματική αλλαγή στις περιοχές θα επιδεινωθεί περαιτέρω από την αυξημένη ετήσια μεταβλητότητα, καθώς είναι αποτέλεσμα των συνολικά λιγότερων υγρών ημερών. Τα σχέδια διαχείρισης των υδάτων πρέπει να επανεξεταστούν λαμβάνοντας υπόψη τα αποτελέσματα που έχουμε. Τα αποτελέσματά μας καταδεικνύουν ότι είναι απαραίτητο να εφαρμοστούν μακροπρόθεσμα καλύτερες από τις διαθέσιμες λύσεις για την αντιμετώπιση αυτών των προκλήσεων, όπως η ολοκληρωμένη διαχείριση των υδάτων. Είναι επίσης σημαντικό να προωθηθεί η εκπαίδευση, η ευαισθητοποίηση και οι πρακτικές σχετικά με μια κουλτούρα εξοικονόμησης νερού.
Παρόλο που τα αποτελέσματά μας δείχνουν μια κυρίαρχη τάση ξήρανσης στις περιοχές MedClim, η ημερήσια κατανομή έντασης βροχόπτωσης δείχνει μεγάλα γεγονότα για την Καλιφόρνια σε όλες τις εποχές και για την λεκάνη της Μεσογείου κατά τη διάρκεια του χειμώνα, καθώς και στη νοτιοδυτική Αυστραλία το φθινόπωρο (Σχήμα 7). Επίσης, τα ακραία γεγονότα βροχόπτωσης που μελετήθηκαν παρουσιάζουν αύξηση σε όλες τις περιοχές MedClim (Σχήμα 8-10), εκτός από την κεντρική Χιλή και τη Νότια Αφρική (Σχήμα S17-18). Αυτά τα ακραία γεγονότα βροχόπτωσης ενδέχεται να οδηγήσουν σε αυξημένο κίνδυνο πλημμυρών, προκαλώντας έτσι σοβαρές οικονομικές ζημιές. Επιπλέον, όλες οι περιοχές MedClim παρουσιάζουν μια τάση αύξησης της CDD και μείωσης της CWD στα μέσα και τέλη του αιώνα (Σχήμα 11-13 και Σχήμα S19-20). Σχεδόν όλες οι περιοχές του MedClim βιώνουν ήδη επαναλαμβανόμενες ξηρασίες και δείχνουμε ότι οι ξηρασίες θα αυξηθούν σε συχνότητα και ένταση, προτρέποντας για μέτρα μετριασμού και προσαρμογής.
Σύνοψη
Προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει μια μεγάλη διαφωνία μοντέλων στις μελλοντικές προβλέψεις των αλλαγών των βροχοπτώσεων στις περιοχές που χαρακτηρίζονται από μεσογειακό κλίμα. Πολλές από αυτές τις πυκνοκατοικημένες περιοχές αντιμετωπίζουν μεγάλες ξηρασίες τις τελευταίες δεκαετίες, εγείροντας ανησυχίες για μελλοντικές αλλαγές στις βροχοπτώσεις και τις επιπτώσεις τους. Εδώ διερευνώνται οι προβλέψεις βροχόπτωσης στις πέντε περιοχές μεσογειακού κλίματος στο σύνολο CMIP6 και οι αντίστοιχες συμφωνίες μοντέλων τους σχετικά με το σημάδι μελλοντικών αλλαγών βροχόπτωσης. Εστιάζουμε στην περίοδο 2050-2079 σε σχέση με την περίοδο 1970-1999 και εξετάζουμε δύο σενάρια κλιματικής αλλαγής (ssp2-4.5 και ssp5-8.5) πάνω από τη λεκάνη της Μεσογείου (MED), την Καλιφόρνια (CAL), την κεντρική ακτή της Χιλής (SAA), την περιοχή Cape Province της Νότιας Αφρικής (SAF) και τη νοτιοδυτική Αυστραλία (AUS).
Ο μέσος όρος του συνόλου CMIP6 υποδηλώνει ότι η ετήσια μέση αθροιστική βροχόπτωση θα μειωθεί σε όλες τις περιοχές που μελετήθηκαν με εξαίρεση της βόρειας Καλιφόρνιας. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η μείωση αυτή αποδίδεται κυρίως στη μείωση των χειμερινών βροχοπτώσεων, εκτός από τη λεκάνη της Μεσογείου, όπου η σημαντικότερη μείωση σημειώνεται το φθινόπωρο. Η πρότυπη συμφωνία σχετικά με το σημάδι των μελλοντικών αλλαγών βροχόπτωσης είναι γενικά υψηλή στις περιοχές και τις εποχές όπου ο μέσος όρος του συνόλου δείχνει τη μείωση της βροχόπτωσης στο μέλλον και χαμηλή στις περιοχές που δείχνουν την αύξηση της βροχόπτωσης ή καμία αλλαγή. Συγκεκριμένα, η πρότυπη συμφωνία είναι χαμηλή στη νότια Καλιφόρνια κατά τη διάρκεια όλων των εποχών, στη βόρεια Μεσόγειο κατά τη διάρκεια του χειμώνα και του φθινοπώρου και στη νοτιοδυτική Αυστραλία κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού και του φθινοπώρου. Το σύνολο CMIP6 σημαίνει επίσης ότι οι διαδοχικές ξηρές ημέρες (CDD) θα αυξηθούν στο μέλλον σε όλες τις περιοχές, αλλά και πάλι η πρότυπη συμφωνία για αυτήν την αύξηση είναι χαμηλή στη νότια και κεντρική Καλιφόρνια, τη νότια Μεσόγειο και τμήματα της νοτιοδυτικής Αυστραλίας. Ομοίως, ο μέσος όρος των συνεχόμενων υγρών ημερών (CWD) δείχνει μείωση σε όλες τις περιοχές, με αδύναμη συμφωνία μοντέλου σχετικά με το σημάδι μελλοντικών αλλαγών πάνω από την CAL, τη βορειοανατολική AUS και μέρος της περιοχής MED. Το σύνολο σημαίνει μέγιστη ημερήσια βροχόπτωση να αυξάνεται σε όλες τις περιοχές, το περισσότερο πάνω από τα τμήματα της νοτιοδυτικής Αυστραλίας και της Μεσογείου.
Συμπέρασμα: παρά τις σημαντικές βελτιώσεις στη νέα γενιά μοντέλων CMIP6, οι διαφορές μεταξύ των μοντέλων στις μελλοντικές προβλέψεις των αλλαγών βροχόπτωσης εξακολουθούν να είναι υψηλές σε τμήματα της Καλιφόρνιας, της λεκάνης της Μεσογείου και της νοτιοδυτικής Αυστραλίας. Οι μελέτες επιπτώσεων πρέπει να λαμβάνουν υπόψη αυτές τις αβεβαιότητες και να εξετάζουν ολόκληρο το φάσμα των προβλεπόμενων μεταβολών των βροχοπτώσεων μεταξύ των μοντέλων Οι περιοχές μεσογειακού κλίματος (MedClim) - η λεκάνη της Μεσογείου, η Καλιφόρνια, η κεντρική ακτή της Χιλής, η περιοχή της επαρχίας Cape της Νότιας Αφρικής και η νοτιοδυτική Αυστραλία - χαρακτηρίζονται από ζεστά και ξηρά καλοκαίρια και ήπιους και υγρούς χειμώνες.
Η εποχικότητα του υδροκλίματος είναι το ισχυρότερο χαρακτηριστικό αυτών των περιοχών, καθώς η πλειοψηφία των βροχοπτώσεων συμβαίνει κατά τη διάρκεια της ψυχρής περιόδου, με αποτέλεσμα μεγάλη μεταβλητότητα των βροχοπτώσεων καθ 'όλη τη διάρκεια του έτους. Οι περιοχές MedClim βρίσκονται στις δυτικές πλευρές των ηπείρων σε γεωγραφικά πλάτη μεταξύ 30° και 40° και ο καιρός τους επηρεάζεται εποχιακά τόσο από τροπικά όσο και από μοτίβα ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας μεσαίου γεωγραφικού πλάτους. Η καθοδική κίνηση από τους υποχωρούντες κλάδους της κυκλοφορίας Hadley ευνοεί τον σταθερό ξηρό καιρό πάνω από τις περιοχές MedClim το μεγαλύτερο μέρος του έτους, εκτός από τη χειμερινή περίοδο, όταν οι καταιγίδες μεσαίου γεωγραφικού πλάτους είναι πιο πιθανό να κάνουν την εμφάνισή τους (Frierson et al., 2007). Ωστόσο, δεδομένου ότι οι περιοχές MedClim βρίσκονται επίσης στην ακτή, οι παρακείμενες θάλασσες και ωκεανοί μπορούν επίσης να λειτουργήσουν ως πηγές υγρασίας για την ανάπτυξη κυκλώνων κατά τη διάρκεια των θερμότερων εποχών (Lionello et al., 2006).
Οι πυκνοκατοικημένες περιοχές του MedClim είναι ιδιαίτερα ευάλωτες στη μείωση των βροχοπτώσεων. Η Ισπανία, η βόρεια Ιταλία, η νότια Καλιφόρνια, η Χιλή και η Αυστραλία παρουσιάζουν πτωτικές τάσεις στα ετήσια ποσά βροχόπτωσης (Deitch et al., 2017).
Οι ξηρασίες στη λεκάνη της Μεσογείου έχουν αυξηθεί σε συχνότητα και ένταση τις τελευταίες δεκαετίες (Kelley et al., 2015; Vicente-Serrano et al., 2014) και από τα τέλη του 2021, η νότια Ευρώπη υποφέρει από σοβαρή ξηρασία που συνεχίστηκε μέχρι το καλοκαίρι του 2023 (Toreti et al., 2023c). Τον Μάιο του 2023, στο τέλος της τυπικής υγρής περιόδου, η συνολική αποθήκευση νερού σε Ισπανία έπεσε κάτω από το 50% της συνολικής χωρητικότητάς της (Toreti et al., 2023c).
Ο ποταμός Τάγος, που παρέχει άρδευση στη νοτιοανατολική περιοχή της Ισπανίας, έπεσε στη χαμηλότερη ροή που έχει καταγραφεί το 2023, με αποτέλεσμα η ισπανική κυβέρνηση να περιορίσει τις μεταφορές νερού στο νοτιοανατολικό Λεβάντε και να προκαλέσει σημαντικές γεωργικές και οικονομικές δυσκολίες (Toreti et al., 2023c). Επιπλέον, το 2022 η ισπανική κυβέρνηση απέτυχε να ανταποκριθεί στη μεταφορά της ετήσιας ροής νερού που συμφωνήθηκε στο Convenio de Albufeira, η διμερής συμφωνία για το νερό με την Πορτογαλία, που οδηγεί σε εντάσεις και στις δύο πλευρές σχετικά με τη μελλοντική διαχείριση αυτού του πόρου (Υπουργείο Οικολογικής Μετάβασης και Δημογραφικής Πρόκλησης, 2022). Σε παγκόσμιο επίπεδο, οι οικονομικές απώλειες λόγω ξηρασίας αυξάνονται, με τις οικονομικές απώλειες της τελευταίας δεκαετίας (2010-2019) να είναι οι μεγαλύτερες των τελευταίων τεσσάρων δεκαετιών (Douris et al., 2023). Στην ΕΕ, από το 1990 έως το 2016, οι ετήσιες απώλειες λόγω ξηρασίας αναφέρθηκαν ότι ήταν κοντά στα 9 δισεκατομμύρια ευρώ, με τις υψηλότερες απώλειες στην Ισπανία (1,5 δισεκατομμύρια ευρώ ετησίως), την Ιταλία (1,4 δισεκατομμύρια ευρώ ετησίως) και τη Γαλλία (1,2 δισεκατομμύρια ευρώ ετησίως), ανάλογα με την περιοχή, μεταξύ 39-60% των απωλειών σχετίζονται με τη γεωργία και 22-48% με τον ενεργειακό τομέα (Cammalleri κ.ά., 2020).
Η κλιματική αλλαγή, σε συνδυασμό με τον αυξανόμενο πληθυσμό, αναμένεται να αυξήσει περαιτέρω τη λειψυδρία στις περιοχές MedClim (Cramer et al., 2018; Lau κ.ά., 2013· Kharin κ.ά., 2007). Για τη λεκάνη της Μεσογείου, που συχνά αναφέρεται ως «καυτό σημείο» της κλιματικής αλλαγής (Giorgi 2006), οι Lionello και Scarascia (2018) υποδηλώνουν ότι για κάθε 1°C υπερθέρμανσης του πλανήτη, οι μέσες βροχοπτώσεις θα μειωθούν κατά περίπου 4% σε μεγάλο μέρος της περιοχής. Οι Cramer et al., (2018) υπογραμμίζουν περαιτέρω την αυξανόμενη ευπάθεια και τον κίνδυνο που θέτει η κλιματική αλλαγή στη λεκάνη της Μεσογείου τις επόμενες δεκαετίες, ιδίως στις παράκτιες περιοχές της ανατολικής και νότιας Μεσογείου, όπου ο αυξανόμενος πληθυσμός και η αστικοποίηση όχι μόνο θα οδηγήσουν σε υψηλότερη ζήτηση νερού, αλλά και σε περαιτέρω υποβάθμιση της ποιότητας των υδάτων.
Μελέτες που χρησιμοποιούν το έργο σύγκρισης κλιματικών μοντέλων Φάση 5 (CMIP5; Taylor et al., 2012) βλέπουν μείωση των βροχοπτώσεων στα περισσότερα μέρη των περιοχών MedClim (Delworth,et al., 2014, Polade et al., 2014, Mariotti et al., 2015, Araya-Osses et al.,, 2020), με εξαίρεση τη βόρεια λεκάνη της Μεσογείου και τη βόρεια Καλιφόρνια, όπου αναμένεται αύξηση των βροχοπτώσεων κατά τη διάρκεια της ψυχρής περιόδου (Neelin et al., 70 2013, Polade κ.ά., 2014). Επηρεαζόμενη τόσο από τα μοτίβα κυκλοφορίας του μέσου γεωγραφικού πλάτους όσο και από τα τροπικά μοτίβα κυκλοφορίας καθιστά τις αλλαγές βροχόπτωσης MedClim πιο περίπλοκες στο μοντέλο. Έχει προταθεί ότι τα κύτταρα Hadley θα επεκταθούν προς τους πόλους ως αποτέλεσμα της υπερθέρμανσης του πλανήτη και αυτό αναμένεται επίσης να μετατοπίσει τις τροχιές των καταιγίδων προς τους πόλους και να φέρει ξηρότερες συνθήκες σε ορισμένες από τις περιοχές MedClim (Johanson and Fu75 2009, Grise and Davis, 2020). Ωστόσο, ο βαθμός στον οποίο τα κύτταρα Hadley θα επεκταθουν είναι ασαφής (Chang et al., 2012). Από την άλλη, η αύξηση της υγρασίας στην ατμόσφαιρα λόγω της αύξησης των παγκόσμιων θερμοκρασιών και της σχέσης Clausius-Clapeyron θα μπορούσε να οδηγήσει σε αύξηση της σύγκλισης της υγρασίας σε ορισμένες τοποθεσίες και, ως εκ τούτου, σε αύξηση των βροχοπτώσεων (Trenberth et al., 2003).
Ακραία φαινόμενα βροχοπτώσεων, όπως πλημμύρες και ξηρασίες, αναμένεται επίσης να αυξηθούν στις περιοχές MedClim (Trenberth80 2011; Westra κ.ά., 2013· Trenberth κ.ά., 2014). Για παράδειγμα, η ένταση των βροχοπτώσεων αναμένεται να αυξηθεί στο μέλλον λόγω της υψηλότερης συγκέντρωσης υδρατμών στην ατμόσφαιρα, η οποία θα μπορούσε να εντείνει τις ακραίες υγρές βροχοπτώσεις (βροχοπτώσεις που υπερβαίνουν το 99ο εκατοστημόριο της ημερήσιας βροχόπτωσης, για παράδειγμα· Allan και Soden 2008; O'Gorman και Schneider 2009). Η λεκάνη της Μεσογείου είναι ιδιαίτερα ευάλωτη σε αστραπιαίες πλημμύρες κατά τη διάρκεια ακραίων βροχοπτώσεων (Gaume et al., 2016). Επιπλέον, πιο έντονες ξηρασίες αναμένονται επίσης στις περιοχές MedClim στο μέλλον (Trenberth et al., 2014), μαζί με αύξηση του αριθμού των ξηρών ημερών (Polade et al., 2014). Οι μελλοντικές κλιματικές προβλέψεις υποδηλώνουν μείωση της ροής των ποταμών στη νότια Ευρώπη, με μείωση των ελάχιστων ροών ποταμών έως και 40 % στην Ιβηρική Χερσόνησο, τη νότια Γαλλία, την Ιταλία και τα Βαλκάνια (Forzieri κ.ά., 2014· Garcia-Ruiz κ.ά., 2011).
Δεδομένων των μεγάλων αβεβαιοτήτων στις μελλοντικές προβλέψεις βροχόπτωσης MedClim από το σύνολο CMIP5 που αναφέρθηκαν στις προηγούμενες μελέτες, μελετώνται οι νέες προσομοιώσεις CMIP6 και συζητιούνται τα αποτελέσματα, οι επιπτώσεις και οι πιθανές βελτιώσεις τους. Θεωρούμε το ενδιάμεσο σενάριο ssp2-4.5 και το πιο ακραίο σενάριο ssp5-8.5 που εστιάζουν στη μελλοντική περίοδο 2050-2079 και χρησιμοποιείται το σενάριο 1970-1999 ως περίοδο αναφοράς. Οι τρέχουσες πολιτικές που εφαρμόζονται για τον περιορισμό των παγκόσμιων εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου αναμένεται να οδηγήσουν σε αύξηση της μέσης θερμοκρασίας του πλανήτη κατά 2,7ºC έως το τέλος του αιώνα (Climate Action Tracker, 2022), γεγονός που θα μας φέρει εντός του εύρους της προβλεπόμενης αύξησης της θερμοκρασίας ssp2-4,5 για το τέλος του αιώνα. Η αποτυχία τήρησης οποιωνδήποτε πολιτικών αντικατοπτρίζεται στο σενάριο ssp5-8.5.
Ειδικότερα αναλύονται τα μηνιαία και ημερήσια πεδία βροχόπτωσης, προκειμένου να συναγάγουμε τις πληροφορίες σχετικά με τις μέσες εποχιακές μεταβολές, τις μεταβολές στην κατανομή των ελαφρών, ενδιάμεσων και ισχυρών βροχοπτώσεων κατά τη διάρκεια των διαφόρων εποχών και τις αλλαγές στον αριθμό των διαδοχικών ξηρών και υγρών ημερών (CCD και CWD). Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στο τμήμα 3, ενώ μια συζήτηση και κύρια συμπεράσματα παροουσιάζονται στα τμήματα 4 και 5.
Αποτελέσματα
Στο Σχήμα 1 συγκρίνουμε τα μηνιαία μέσα ποσά βροχόπτωσης, χωρικά κατά μέσο όρο σε καθεμία από τις πέντε περιοχές για τα 30-130 έτη εξεταζόμενες περιόδους. Κατά τη διάρκεια της περιόδου αναφοράς (ιστορικές προσομοιώσεις που καλύπτουν την περίοδο 1970-1999), η πλειοψηφία των βροχοπτώσεων εμφανίζεται το χειμώνα και στις πέντε περιφέρειες, αποτελώντας σχεδόν το ήμισυ του συνολικού ετήσιου ποσού βροχόπτωσης σε SAA (49,7%) και CAL (47,6%) και κάπως λιγότερο σε SAF (41,7%), AUS (39,4%) και MED (35,2%). Για την CAL, το μερίδιο της άνοιξης στο σύνολο των ποσό είναι το αμέσως επόμενο σημαντικότερο (27,1%), ενώ σε όλες τις άλλες περιοχές το φθινόπωρο συμβάλλει περισσότερο (20-30%).
Σχήμα 1: Εποχιακός κύκλος μηνιαίας βροχόπτωσης (mm month⁻¹) για τον μέσο όρο συνόλου πολλαπλών μοντέλων CMIP6 για το ιστορικό (1970-1999; μπλε) και τη μελλοντική περίοδο (2050-2079) σύμφωνα με τα σενάρια ssp2-4.5 (ροζ) και ssp5-8.5 (κόκκινο) για τις πέντε περιοχές MedClim. Το εμφανιζόμενο σε ποσοστιαίες τιμές είναι οι μεμονωμένες συνεισφορές κάθε εποχής στο συνολικό ετήσιο ποσό βροχόπτωσης.
Στο μέλλον, τα μοντέλα υποδεικνύουν μείωση του συνολικού μέσου ετήσιου αθροίσματος βροχόπτωσης σε όλες τις περιοχές, εκτός από την Καλιφόρνια.
(Πίνακας 1). Για το σενάριο ssp5-8.5, η μεγαλύτερη μείωση της συνολικής ετήσιας βροχόπτωσης προβλέπεται στις περιοχές SAA (21,6%) και SAF140 (16,9%) και ακολουθούν οι AUS και MED (12,9% και 11,0%). Αντίθετα, το μέσο ετήσιο άθροισμα βροχόπτωσης πάνω από την Καλιφόρνια θα αυξηθεί κατά 2,6% σύμφωνα με το ίδιο σενάριο. Αυτό οφείλεται στην αύξηση της χειμερινής βροχόπτωσης που αντισταθμίζεται εν μέρει από μια μείωση της βροχόπτωσης σε άλλες εποχές (Πίνακας S3). Για το ssp2-4.5, η μέση ετήσια αθροιστική βροχόπτωση θα μειωθεί κατά 14,9%, 13,0%, 10,8% και 5,5% για τις περιοχές SAA, SAF, AUS και MED, αντίστοιχα. Αντίθετα, η CAL παρουσιάζει αύξηση στη συνολική ετήσια βροχόπτωση υπό το ίδιο σενάριο κατά 1,9% (Πίνακας 1). Στο μέλλον, ο χειμώνας εξακολουθεί να παραμένει ο κύριος συντελεστής του ετήσιου ύψους βροχόπτωσης σε όλες τις περιοχές, αλλά στις SAA, SAF και AUS η κατανομή της βροχόπτωσης μεταξύ άνοιξης, χειμώνα και φθινοπώρου γίνεται πιο ομοιόμορφη (Πίνακας S2 και S3).
Οι περιφερειακές ανωμαλίες βροχόπτωσης στην Καλιφόρνια, τη λεκάνη της Μεσογείου και τη Δυτική Αυστραλία παρουσιάζονται στα Σχήματα 2-4, και στα Σχήματα S7 και S10 για τη Νότια Αμερική (περιοχή της κεντρικής Χιλής) και τη Νότια Αφρική, για το σενάριο ssp5-8.5. Πάνω από την ΚΑΛ, διαπιστώνουμε ότι οι χειμερινές βροχοπτώσεις θα αυξηθούν σε σύγκριση με την ιστορική περίοδο, στην παράκτια Καλιφόρνια με ποσοστό έως και 10% σύμφωνα με το σενάριο ssp5-8.5 σενάριο (Σχήμα 2α). Οι Polade et al., (2017) και Neelin et al., (2013) αναφέρουν παρόμοια αποτελέσματα χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις CMIP5 και Petrova et al., (2024) συγκρίνοντας προσομοιώσεις CMIP5 και CMIP6. Διαπίστωσαν αύξηση των βροχοπτώσεων κατά τη διάρκεια του χειμώνα στην κεντρική και βόρεια Καλιφόρνια κατά 5 έως 15 % (Polade et al., 2017). Οι Swain et al., (2018) διαπίστωσαν επίσης ότι η προβλεπόμενες μελλοντικές χειμερινές βροχοπτώσεις (από τον Νοέμβριο έως τον Μάρτιο) θα αυξηθούν στο μεγαλύτερο μέρος της πολιτείας της Καλιφόρνια, ενώ ο Lukovic et al., (2021) ανέφεραν ότι η εν λόγω αύξηση μπορεί να βρίσκεται ήδη σε εξέλιξη.
Πίνακας 2: Μέση ετήσια σωρευτική βροχόπτωση
σε mm έτος⁻¹ για
τις πέντε περιφέρειες MEDClim κατά την ιστορική (1970-1999) και τη
μελλοντική περίοδο (2050-2079) σύμφωνα με τα σενάρια ssp2-4.5 και ssp5-8.5. Σε
παρένθεση εμφανίζεται η σχετική μεταβολή (%) από τις ιστορικές τιμές
Σχήμα 2: Μελλοντικές εποχιακές (χειμώνας - DJF, άνοιξη - MAM, καλοκαίρι - JJA και φθινόπωρο - SON) ανωμαλίες βροχόπτωσης εκφρασμένες σε % και συμφωνία μοντέλων για την Καλιφόρνια (CAL) με βάση τις μεταβολές των μέσων όρων των συνόλων πολλών μοντέλων του CMIP6 για το μελλοντικό σενάριο ssp5-8.5 στα μέσα του τέλους του αιώνα (2050-2079)- (α-δ): εποχιακές μεταβολές των μέσων όρων των συνόλων- (ε-η): ποσοστό των μοντέλων που συμφωνούν για το ίδιο πρόσημο των των μελλοντικών μεταβολών της βροχόπτωσης
Για τη θερινή περίοδο, οι μεταβολές των βροχοπτώσεων CAL παρουσιάζουν μεγαλύτερη περιφερειακή μεταβλητότητα σε σύγκριση με το χειμώνα. Διαπιστώνουμε αύξηση στη βροχόπτωση έως και 30% στα νοτιοανατολικά, ενώ στο βορειοδυτικό τμήμα της περιοχής η βροχόπτωση μειώνεται έως και κατά 20% (Σχήμα 2γ). Ωστόσο, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι το καλοκαίρι είναι γενικά η ξηρή περίοδος στην Καλιφόρνια και ότι αυτές οι μεταβολές με απόλυτη έννοια (mm μήνα-¹) δεν ξεπερνούν τα 4 mm (Σχήμα S2c). Κατά τη διάρκεια της άνοιξης και του φθινοπώρου, μια μείωση έως και 15% και 10% (Σχ. 2β και δ) αναμένεται στις νότιες και κεντρικές περιοχές της Καλιφόρνιας αντίστοιχα. Οι μελλοντικές ανωμαλίες βροχόπτωσης στην Καλιφόρνια είναι ωστόσο εξαιρετικά αβέβαιες. Η συμφωνία μεταξύ των μοντέλων σχετικά με το πρόσημο των βροχόπτωσης ποικίλλει σημαντικά σε ολόκληρη την CAL, καθώς και εποχιακά. Ενώ κατά τη διάρκεια του χειμώνα, στα βόρεια, η συμφωνία των μοντέλων είναι υψηλή (πάνω από το 80% των μοντέλων συμφωνούν σχετικά με τη βροχόπτωση της χειμερινής περιόδου- Σχ. 2ε), στο νότο λιγότερο από το 60% όλων των μοντέλων συμφωνούν για το ίδιο πρόσημο των μελλοντικών μεταβολών της βροχόπτωσης. Τα ευρήματα αυτά είναι παρόμοια με τις αναλύσεις CMIP5 των Polade et al, (2017), Swain et al., (2018) και με τη σύγκριση των CMIP5 και CMIP6 από τους Petrova et al., (2024), γεγονός που υποδηλώνει ότι τα μοντέλα συμφωνία σχετικά με τις μελλοντικές μεταβολές των χειμερινών βροχοπτώσεων δεν βελτιώθηκε πολύ στο CMIP6 σε σύγκριση με το CMIP5 (Petrova et al.,170 2024) Για την άνοιξη, στα βόρεια, η συμφωνία των μοντέλων είναι χαμηλή (κάτω από 70%) και υψηλή στα νότια (έως 90%), όπου αναμένουμε ξηρότερες συνθήκες. Κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού και του φθινοπώρου, η συμφωνία μεταξύ των μοντέλων σχετικά με το πρόσημο των μελλοντικών μεταβολών της βροχόπτωσης είναι μικρότερη από 70% για όλη την περιοχή, ενώ στο νότο και στην ενδοχώρα της Καλιφόρνιας τα μοντέλα είναι σχεδόν εξίσου μοιρασμένα μεταξύ των προβλέψεων για υγρότερες και ξηρότερες συνθήκες με συμφωνία μοντέλων μικρότερη από 60% (Σχήμα 2ζ και η). Παρόμοια πρότυπα εντοπίζονται επίσης για το ssp2-4.5 σενάριο, αλλά η συμφωνία μεταξύ των μοντέλων είναι ακόμη χαμηλότερη σε σύγκριση με το σενάριο ssp5-8.5 (Σχήμα S1)
Σχήμα 3: Μελλοντικές εποχιακές (χειμώνας - DJF, άνοιξη - MAM, καλοκαίρι - JJA και φθινόπωρο - SON) ανωμαλίες βροχόπτωσης εκφρασμένες σε % και συμφωνία μοντέλων για τη λεκάνη της Μεσογείου (MED) με βάση τις μέσες μεταβολές του συνόλου πολλαπλών μοντέλων CMIP6 για τα μέσα-τέλη του αιώνα (2050-2079) για το μελλοντικό σενάριο ssp5-8.5. (a-d): εποχιακές μέσες μεταβολές του συνόλου, (e-h): ποσοστό των μοντέλων που συμφωνούν σχετικά με την ίδιο πρόσημο των μελλοντικών μεταβολών της βροχόπτωσης
O μέσος όρος του συνόλου CMIP6 δείχνει ότι η βροχόπτωση στη Μεσόγειο θα μειωθεί σε όλες τις εποχές, με μόνη εξαίρεση τα βορειότερα τμήματα της λεκάνης κατά τη διάρκεια του χειμώνα (Σχήμα 3α). Αύξηση της βροχόπτωσης παρατηρείται για τη βόρεια Ιταλία (έως και 15%), νοτιοανατολική Γαλλία (~5%) και τα βόρεια Βαλκάνια (~5%), με μια μεταβατική ζώνη "αμετάβλητης" κατάστασης νότια αυτής και χειμερινή ξήρανση σε όλη την νότια τμήματα της περιοχής MED. Η περιοχή της βόρειας Μεσογείου συνδέεται, ωστόσο, επίσης με τις υψηλότερες τιμές του διαφωνία σχετικά με το πρόσημο των μελλοντικών μεταβολών της βροχόπτωσης κατά τη διάρκεια του χειμώνα και της άνοιξης (Σχ. 3 ε και στ). Συνεπώς, οι περιοχές με την χαμηλή συμφωνία των μοντέλων είναι οι μόνες περιοχές όπου οι μέσοι όροι του συνόλου δεν υποδηλώνουν τη μείωση της βροχόπτωσης. Κατά τη διάρκεια του καλοκαίριου, το μεγαλύτερο μέρος της περιοχής MED παρουσιάζει ξηρότερες συνθήκες, πιο έντονες στα νοτιοδυτικά της Ιβηρικής Χερσονήσου (έως και 45%) και στην περιοχή που περιλαμβάνει τις Βαλεαρίδες Νήσους, τη νότια Ιταλία και τη Μάλτα (έως 30-35%) σε σύγκριση με την περίοδο αναφοράς (Σχήμα 3γ). Παρόμοια αποτελέσματα εντοπίζονται και σε προηγούμενες αναλύσεις του CMIP5 (Mariotti et al., 2015, Giorgi and Lionello 2008), που απέδωσε τη μείωση των βροχοπτώσεων σε μια ενισχυμένη αντικυκλωνική κυκλοφορία και μια βόρεια μετατόπιση τμημάτων των καταιγίδων του Ατλαντικού.
 |
Κατά τη διάρκεια της άνοιξης και του φθινοπώρου (Σχήμα 3β και δ), το νοτιοδυτικό τμήμα της περιοχής της λεκάνης της
Μεσογείου είναι η περιοχή που αναμένει τη μεγαλύτερη μείωση των βροχοπτώσεων,
έως και 40% (ή έως 14 mm ανά μήνα, βλέπε Σχήμα S4β και δ). Αξίζει να σημειωθεί
ότι αυτή είναι η περιοχή στην οποία βρίσκουμε τη μεγαλύτερη συμφωνία των
μοντέλων και για τις δύο εποχές (Σχήμα 3στ και η). Παρατηρούμε επίσης παρόμοια αποτελέσματα για την
ssp2-4.5, αλλά όπως και για την περιοχή CAL, το σενάριο αυτό παρουσιάζει
μικρότερο μέγεθος ανωμαλιών και ακόμη χαμηλότερη μοντελοποίηση συμφωνία σε
σύγκριση με το σενάριο ssp5-8.5 (Σχήμα S3).
Σχήμα 5: Διαγράμματα Box and Whiskers που δείχνουν τις ποσοστιαίες μεταβολές της εποχιακής βροχόπτωσης για τα μέσα του τέλους του αιώνα (2050-2079) για το σενάριο ssp5-8.5 στις πέντε περιοχές MedClim στο σύνολο CMIP6. Τα πλαίσια υποδεικνύουν το 25 έως 75 εκατοστημόριο διατεταρτημοριακό εύρος (IQR,) και οι ελάχιστες και μέγιστες τιμές (παρουσιάζονται τιμές χαμηλότερες (υψηλότερες) από 1,5xIQR κάτω (πάνω) από το 1ο (3ο) τεταρτημόριο. με κουκκίδες), οι μέσοι όροι των συνόλων υποδεικνύονται με σταυρούς.
Σχήμα 6: Εποχιακές ανωμαλίες βροχόπτωσης του χειμώνα (DJF) (mm μήνα-¹) από τέσσερα μεμονωμένα μοντέλα σύμφωνα με το σενάριο ssp5-8.5, υποδεικνύοντας τα πιο θετικά και αρνητικά μοντέλα στις περιοχές CAL (a-d) και MED (e-h).
Ημερήσιες μεταβολές της βροχόπτωσης
Στο Σχήμα 7, αναλύεται το 1ο έως 99ο εκατοστημόριο βροχόπτωσης για κάθε εποχή, για να δείξουμε τις διαφορές μεταξύ του σεναρίου ssp5-8.5 και του σεναρίου την ιστορική περίοδο. Τα αποτελέσματα για το CAL (Σχήμα 7) δείχνουν ότι η ένταση των γεγονότων έντονης βροχόπτωσης (πάνω από το 90ο εκατοστημόριο) θα αυξηθεί σε όλες τις εποχές. Επιπλέον, κατά τη διάρκεια του χειμώνα αναμένουμε αύξηση της έντασης όλων των γεγονότων.
Σχήμα 7:
Εκατοστημόρια βροχόπτωσης, 1ο έως 99ο, ανά περιοχή για τις πέντε περιοχές
MedClim (CAL: Καλιφόρνια, MED: λεκάνη της Μεσογείου, SAA: Νότια Αμερική, SAF:
Νότια Αφρική και AUS: Αυστραλία) για την ιστορική περίοδο (1970-1999) και το
μέλλον (2050-2079) σύμφωνα με τα σενάρια ssp5-8.5 για το χειμώνα (α), την
άνοιξη (β), το καλοκαίρι (γ) και το φθινόπωρο (δ).
Οι Polade et al., (2017) στο μελέτη τους ανέφεραν παρόμοια αποτελέσματα αυτής της αύξησης το χειμώνα. Η ένταση της βροχόπτωσης των χειμερινών μέτριας έως βαριάς έντασης γεγονότων (70-89 εκατοστημόριο) θα αυξηθεί έως και 10% σε σύγκριση με την ιστορική περίοδο (Σχήμα 7α).
Για την περιοχή MED (Σχήμα 7), τα γεγονότα βροχόπτωσης παρουσιάζουν μείωση στο μέλλον, σε σύγκριση με την ιστορική περίοδο σε όλες τις εποχές. Η μεγαλύτερη μείωση υπολογίζεται για τα γεγονότα ελαφρών βροχοπτώσεων. Υπάρχει, ωστόσο, μια μικρή αύξηση της έντασης των χειμερινών γεγονότων έντονης βροχόπτωσης (Σχ. 7α) στο μέλλον κατά 1,75%. Οι Polade et al., (2017) ανέφεραν αύξηση των μέτριας βροχόπτωσης γεγονότων, την οποία δεν βρίσκουμε στη μελέτη μας. Το καλοκαίρι (Σχ. 7γ) παρουσιάζει τις μεγαλύτερες μειώσεις σε σύγκριση με την ιστορική περίοδο. Η μείωση για τα γεγονότα έντονης βροχόπτωσης πάνω από το 90ο εκατοστημόριο είναι 13%, για τα μέτρια γεγονότα είναι 35% και για τα ελαφρά γεγονότα κάτω από το 9ο εκατοστημόριο είναι 45%. Τέτοιες τάσεις ξήρανσης το καλοκαίρι και υγρασίας το χειμώνα μπορεί να αυξήσουν την πιθανότητα πλημμυρών και ξηρασίας (Alessandri et al., 2014).
Στο (Σχ. 7) η ημερήσια ένταση βροχόπτωσης θα μειωθεί για όλους τους τύπους γεγονότων. Το χειμώνα (Σχ. 7α) η μεγαλύτερη μείωση προβλέπεται για τα μέτρια γεγονότα βροχόπτωσης μεταξύ του 30ου και του 59ου εκατοστημορίου από 33 % έως 36 %, ενώ την άνοιξη και το καλοκαίρι (Σχ. 7β-γ) η μεγαλύτερη μείωση είναι μεταξύ 50ου και 89ου εκατοστημορίων 29% έως 35% για την άνοιξη και 22% έως 25% για το καλοκαίρι. Για το φθινόπωρο η μεγαλύτερη μείωση 31% είναι μεταξύ του 60ου έως 79ου εκατοστημορίου. Από την άλλη πλευρά, στο (Σχ. 7), η βροχόπτωση η ένταση όλων των τύπων συμβάντων αναμένεται να μειωθεί σε όλες τις εποχές, με εξαίρεση το καλοκαίρι. Κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού (Σχ. 7γ), τα γεγονότα ελαφρών και μέτριων βροχοπτώσεων (κάτω από το 60ο εκατοστημόριο) αυξάνονται ελαφρώς έως και 3,6%, ενώ τα γεγονότα άνω του 60ου εκατοστημορίου, παρουσιάζουν μείωση έως και 18%n (δ).
Σχήμα 9: Μέγιστη ημερήσια βροχόπτωση (mm day-¹) στο MED για τις περιόδους 30 ετών: ιστορικό (1970-1999) (α) και μελλοντικό (2050-2079) σενάριο ssp2-4.5 (β) και σενάριο ssp5-8.5 (γ). Και μέσος όρος συνόλου της μέγιστης ημέρας βροχόπτωσης (mm day-¹) σε κάθε έτος κατά την περίοδο των 30 ετών για τα ιστορικά (δ) και μελλοντικά σενάρια ssp2-4.5 (ε) και ssp5-8.5 (στ). Και μέγιστη βροχόπτωση κατά τη διάρκεια 5 ημερών (mm 5day-¹) για τις περιόδους των 30 ετών: ιστορικά (ζ) και μελλοντικά σενάρια ssp2-4.5 (η) και ssp5-8.5 (θ).
Στην περιοχή MED, οι περιοχές με το υψηλότερη ημερήσια βροχόπτωση βρίσκονται στα βορειοδυτικά της Ιβηρικής Χερσονήσου, νοτιοανατολικά της Γαλλίας και στις ανατολικές ακτές της Αδριατικής Θάλασσας. Και οι τρεις μεταβλητές που αναλύθηκαν προβλέπεται να αυξηθούν για τα μέσα-τέλη του αιώνα, ενδεχομένως ως αποτέλεσμα της αυξημένης εξάτμισης (Toreti et al., 2013). Τα πιο υγρά μέρη της περιοχής προβλέπεται να παρουσιάσουν μέγιστη βροχόπτωση μιας ημέρας 95 mm ημερησίως-¹ (Σχήμα 9α-γ), καθώς και μέγιστη πενθήμερη βροχόπτωση έως και 180 mm (Σχήμα 9g-i). Μια τέτοια αύξηση των ακραίων έντασης των βροχοπτώσεων στη MED (Larsen et al., 2009- Hosseinzadehtalaei et al., 2020), μπορεί να δημιουργήσει προβλήματα για τα αστικά συστήματα αποχέτευσης αυξάνοντας έτσι την κίνδυνο πιθανών πλημμυρών.
Αλλαγές σε διαδοχικές ξηρές και υγρές ημέρες
Οι μεταβολές στις διαδοχικές ξηρές ημέρες (CDD) και στις διαδοχικές υγρές ημέρες (CWD) για τα δύο μελλοντικά σενάρια για CAL, MED και AUS παρουσιάζονται στα Σχήματα 11-13, αντίστοιχα. Τα νότια τμήματα του CAL κατά την ιστορική περίοδο έχουν τον μεγαλύτερο αριθμό CDD με περισσότερες από 190 ημέρες ετησίως-¹ με βροχόπτωση μικρότερη από 5 mm ημερησίως-¹, σε αντίθεση με τα βόρεια, όπου ορισμένες περιοχές έχουν δεν ξεπερνούν τις 90 ημέρες ετησίως-¹ (Σχ. 11α).
Στην περιοχή MED η μεγαλύτερη αύξηση της CDD έως και 22 ημέρες αναμένεται στις θαλάσσιες και παράκτιες περιοχές, ιδίως στα νοτιοδυτικά τμήματά της (Σχήμα 12b-c). Τα αποτελέσματα αυτά είναι σε συμφωνία με μια πρόσφατα δημοσιευμένη μελέτη των Todaro κ.ά., η οποία διαπίστωσε αύξηση του αριθμού των CDD στο μέλλον για το σενάριο RCP8.5. Είναι ενδιαφέρον ότι διαπιστώνουμε ότι οι περιοχές κοντά στην έρημο Σαχάρα θα παρουσιάσουν ελάχιστες αλλαγές στα CDD (Σχήμα 12), γεγονός που είναι αντίθετο με τα ευρήματα των Lionello και Scaracia (2020), οι οποίοι ανέφεραν πολύ μεγαλύτερη αύξηση των CDD σε αυτά τα μέρη χρησιμοποιώντας μοντέλα CMIP5. Για την CWD, αναμένεται μικρή μείωση στο μέλλον (Σχήμα 12g και h). Τα αποτελέσματά μας επιβεβαιώνουν προηγούμενα ευρήματα των Dubrovsky κ.ά., (2014), οι οποίοι ανέφεραν μια συνολική μείωση της πιθανότητας υγρών ημερών για την περιοχή MED. Η συμφωνία των μοντέλων για την περιοχή MED καταδεικνύει υψηλότερη συναίνεση σε σύγκριση με το CAL. Οι περιοχές που παρουσιάζουν τη μεγαλύτερη αύξηση της CDD παρουσιάζουν επίσης υψηλή μοντελοποίηση συμφωνία (95%) (Σχήμα 12d και e). Αντίθετα, τα αποτελέσματα για την CWD εμφανίζουν χαμηλότερη συμφωνία μοντέλου σε σύγκριση με την CDD, με μειωμένη αβεβαιότητα εντός της ίδιας της λεκάνης της Μεσογείου (Σχ. 12f και j).
Βιβλιογραφικές πηγές:
