França-Brasil: Uma Colaboração Científica Clima e Conseqüências Sócio-Econômicas

Transcrição

1 INTERAÇÕES OCEANO-ATMOSFERA ATMOSFERA NO ATLÂNTICO TROPICAL, MUDANÇAS AS CLIMÁTICAS E IMPLICAÇÕES PARA O NORDESTE Foto: cortesia de Antonio Nobre Carlos A Nobre 1 e Paulo Nobre 2,1 1 Centro de Ciência do Sistema Terrestre CST 2 Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos - CPTEC Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais INPE França-Brasil: Uma Colaboração Científica Clima e Conseqüências Sócio-Econômicas Fortaleza, 08 de Junho de 2009

2 Conteúdo... Forçamento Atmosférico da Zona de Convergência do Atlântico Sul: Implicações para a Previsibilidade Climática Sazonal Experimentos Numéricos de Desmatamento da Amazônia com Modelo Acoplado Oceano- Atmosfera Mudanças Climáticas e Impactos para o Nordeste

3 Forçamento Atmosférico da Zona de Convergência do Atlântico Sul: Implicações para a Previsibilidade Climática Sazonal

4 Seasonal Climate Prediction at CPTEC- INPE Models Suite OBJECTIVE ENSEMBLE FORECAST Consensus Forecast SST FORECASTS WGSIP-12 MIAMI

5 seasonal prediction operational runs Global Atmospheric GCM KUO, RAS, GRELL, DERF SST: NCEP CFS & CPTEC CCA FCST, prescribed SSTA 120 Members per month 4 months forecast Global Coupled Ocean-Atmosphere GCM T062L28, RAS atmos, ¼ degree, L20, 40S-40N ocean 10 Members per month 7 months forecast Regional Atmospheric Eta Model 40 Km grid L38 over South America AGCM T062L28, Kuo, LBC 5 members per month 4 months forecast DERF Global Coupled Ocean-Atmosphere GCM T126L28, RAS atmos, ¼ degree, L20, 65S-65N ocean 2 members per day 30 days forecast WGSIP-12 MIAMI

6 Scientific Challenge: SACZ 2-tier 2 low predictability DJF MAM CPTEC AGCM, 50 years, 10 Member Ensemble, Kuo,, T062L28, Obs SST Marengo et al. (2002)

7 ATLANTIC ITCZ POSITION AND OLR ANOMALY CORRELATION

8 The South Atlantic Convergence Zone (SACZ) SACZ formation over cold waters => Atmospheric forcing of underlying SST? Robertson and Mechoso (2002) Chaves and Nobre (2004) Nobre et al (2006) De Almeida et al (2007) OLR SSTA OBS: NOVEMBER 1999

9 Cloud-Solar Radiation-SST Feedbacks Numerical evidence suggests that Atmospheric forcing (i.e., primarily solar) generates cold SSTA under the oceanic extension of the SACZ (Chaves and Nobre, 2004).

10 The SACZ Convective system active during the austral summer Interannual variability ~ climatology Negative feedback with SST (Chaves & Nobre, 2004) +SST -> +SACZ -> -SST Confirmed with NCEP data (De Almeida & al. 2007)

11 CPTEC s s Coupled GCM V.1.0 Initialization Coupled Forecast IC ICs IC NCEP NCEP AGCM Atmos FCSTs Tau & Heat SST OGCM OGCM daily SFC Fluxes IC

12 OGCM Grid High Res: 0.25º Lon Lat Tropical Atlantic WGSIP-12 MIAMI

13 WGSIP-12 MIAMI

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15 Eastern Oceans Coupled O-A Interactions CGCM Climatology OGCM Climatology OI-SST / NCEP Reanalysis

16 CGCM SWRad systematic errors 8S 30W 0N 0E WGSIP-12 MIAMI

17 Atlantic EUC Obs & Simulation at 23W ( 2005 ) al. Giarola et

18 Coupled Ocean-Atmosphere predictability experiment ( MOM3 ) OGCM Modular Ocean Model ( 40N Global Tropics (40S 1/4 x 1/4 degree deep tropics of the Atlantic Ocean Pacanowski and Philander vertical mixing Rigid lid approximation CGCM: (daily, fully coupled) to CPTEC AGCM, T062L28, RAS, SSiB. Atmos IC: NCEP Ocean IC: MOM3 forced runs, no Ocean Data Assimilation 10 members, 20 years of 8 month forecast runs for the 12 calendar month for both AGCM and CGCM, totaling 3200 years of integration at INPE's NEC-SX6. WGSIP-12 MIAMI

19 Coupled Ocean-Atmosphere processes at play DJF Precipitation Forecasts anomaly correlations Increased Coupled Model Forecast Skill ( prep Nobre et al. (2009, in

20 Coupled Ocean-Atmosphere processes at play DJF Precipitation Forecasts anomaly correlations Decreased Coupled Model Forecast Skill WGSIP-12 MIAMI ( prep P. Nobre et al. (2009, in

21 INPE's CGCM Evolution Version 1.1: COLA AGCM, RAS, SIB, T042L18, anomaly coupling to MOM2 at 1/3 degree deep global tropics, 40S-40N, L20, rigid lid. Version 1.2: CPTEC/COLA AGCM, RAS, SSiB, T062L28, fully coupled to MOM3, daily coupling, at ¼ degree deep global tropics, 40S-40N, L20, rigid lid. Version 2.0: CPTEC AGCM 2.0, Kuo/RAS/Grell, SsiB/IBIS, T213L64 fully coupled to MOM4, 3 hourly coupling, at 1/8 degree deep tropics, global, L50, free surface, sea ice & biogeochemistry GFDL's FMS coupler WGSIP-12 MIAMI

22 MOM 4 s FMS COUPLER Coupler Init Coupled Loop Flux Ocean to Ice Sfc Boundary Layer SST-2-Atmos Update Ice Model up Atmos Model Run Atmos-2-Ice Slow Loop Fast Fast Atmos Loop Atmos Loop End Update Land Model Flux Land to Ice Update Ice Model down Flux Ice to Ocean Ocean Loop Ocean Loop End Flux down from Atmos Update Land Model Update Ice Model Flux up to Atmos Update Atmos Model up Update Ocean Model Avg psurf Coupled Loop Coupler End WGSIP-12 MIAMI

23 INPE-CPTEC CGCM V.2.0 T213 L64, 6 hourly coupling 30 days avrg spinup SST WGSIP-12 MIAMI

24 INPE-CPTEC CGCM V.2.0 T213 L64, 6 hourly coupling 30 days avrg spinup Precip WGSIP-12 MIAMI

25 Experimentos Numéricos de Desmatamento da Amazônia com Modelo Acoplado Oceano-Atmosfera

26 AMAZON DEFORESTATION AND CLIMATE CHANGE IN INPE s COUPLED GENERAL CIRCULATION MODEL TEMPERATURE PRECIPITATION CGCM changes are larger than the AGCM changes to Amazon deforestation, and excite the ENSO phenomena. PRECIP REDUCTION AGCM CGCM rainfall reduction over the Amazon due to deforestation is twice as large as the AGCM response. CGCM Source: P. Nobre et al. ( J. Climate)

27 Pacific Thermocline Depth Deforest Ctrl (shades) P. Nobre et al. (2009 J Climate.)

28 Mudanças Climáticas e Impactos no Nordeste

29 Aquecimento Global Futuro

30 Mudanças na Precipitação para (% relativa a ) para Cenário A1B Aumento das chuvas na Bacia do Prata no verão Diminuição das chuvas no Brasil no inverno Fonte: IPCC 2007 WGI AR4

31 Cenários Climáticos globais para América do Sul Projeções de anomalias de temperatura (mm/dia) para América do Sul para o período de (Cenário B1) em relação ao período base de para 15 diferentes modelos climáticos globais disponíveis através do IPCC.

32 Cenários Climáticos globais para América do Sul Projeções de anomalias de temperatura (mm/dia) para América do Sul para o período de (Cenário A2) em relação ao período base de para 15 diferentes modelos climáticos globais disponíveis através do IPCC.

33 Cenários Climáticos globais para América do Sul Projeções de anomalias de precipitação (mm/dia) para América do Sul para o período de (Cenário B1) em relação ao período base de para 15 diferentes modelos climáticos globais disponíveis através do IPCC.

34 Cenários Climáticos globais para América do Sul Projeções de anomalias de precipitação (mm/dia) para América do Sul para o período de (Cenário A2) em relação ao período base de para 15 diferentes modelos climáticos globais disponíveis através do IPCC.

35 Mudanças Climáticas e Impactos na Redistribuição Potencial de Biomas na América do Sul: Ilustração para o Semi-Árido Floresta Caatinga Cerrado Mudanças de Biomas como resposta tanto à mudanças das chuvas como à temperatura! Projected distribution of natural biomes in South America for from 15 AOGCMs for the A2 emissions scenarios, calculated by using CPTEC-INPE PVM. Salazar et al., 2007

36 Cenários de mudanças climáticas com alta resolução espacial estão sendo elaborados no Brasil e são ferramentas importantes para políticas públicas de adaptação às mudanças climáticas

37 Cenários Regionais de Mudança Climática para a América do Sul para o final do Século XXI (Marengo et al., 2007: conhecido como Relatório de Mudanças Climáticas do INPE)

38 PROBIO-IPCC Modelos globais do IPCC TAR (HadCM3) Downscaling Modelo do IPCC: HadAMP3(Cox et al., 1999) Climatologia Cenários IPCC A2, B2 Modelos regionais Climatologia modelo regional RegCM3 HadRM3 Eta CCS Mapas de cenários de mudança climática (Regional multimodel ensemble) , A2, B2

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44 Num mundo desigual, as mudanças climáticas irão aumentar ainda mais as desigualdades M. Parry, co-presidente do IPCC WGII O Brasil é país em desenvolvimento, (ainda) com altos índices de pobreza e desigualdade social, portanto, é potencialmente vulnerável às mudanças climáticas

45 Mapa do Índice de Vulnerabilidade Social (IVS) AM RR PA AP MA CE PI RN PB I VS DEMOG : Índice para Demografia RENDA : Índice para Renda EDUCA : Índice para Educação SANEA : Índice para Saneamento SAUDE : Índice para Saúde I DEMOG I RENDA I EDUCA I SANEA I SAUDE Conceito de Vulnerabilidade AC RO MT MS TO DF GO SP MG BA ES RJ PE AL SE PR I É a exposição de indivíduos ou grupos ao SC 0,133-0,141 estresse (mudanças inesperadas e rupturas nos 0,142-0,239 RS 0,240-0,339 sistemas de vida) resultante de mudanças 0,340-0,481 sócio-ambientais 0,482-0,643 (ADGER, 1999) Fonte: U. Confalonieri, FIOCRUZ, 2007 IVG

46 Previsões de Mudanças de Vazões Anuais em 2050 para o Cenário A1B Diminução das Vazões no Nordeste Figura 3.4: Mudança da média do conjunto de 12 modelos climáticos para a vazão média anual (%), em 2050 para o cenário de emissões SERE A1B (Milly et al., 2005).

47 Recarga = 5 a 20 mm/ano Diminuição da Recarga no NE Figura 3.5: Impacto simulado da mudança climática na média de longo-prazo da recarga de água subterrânea. Mudanças percentuais da média de 30 anos da recarga de água subterrânea entre e , calculada pelo modelo hidrológico global WGHM, aplicando 4 diferentes cenários de mudanças climáticas (calculados pelos modelos ECHAM4 e HadCM3, cada um para dois cenários de meissões de gases de efeito estufa do IPCC, A2 e B2 (Döll and Flörke, 2005).

48 Impactos Severos nos Recursos Hídricos do Nordeste: tendência à aridização da região semi-árida do Nordeste até final do Século XXI Relevante ao: PROGRAMA NACIONAL DE COMBATE À DESERTIFICAÇÃO E MITIGAÇÃO DOS EFEITOS DE SECA (PAN-Brasil) Balanço Hídrico no Nordeste Maior Déficit Hídrico no Nordeste: Vulnerabilidade na agricultura! Fonte: Salati et al., 2007

49 Increase of Natural Disasters in Latin America in the 20 th Century Flood Number of Events Windstorm Earthquake Year Fonte: Charvériat, Céline. Natural disasters in Latin America and the Caribbean: an overview of risk.2000

50 Sudeste da América do Sul: Aumento na intensidade e freqüência de dias com chuva intensa ( ) Vazio de dados na Amazônia, Nordeste e partes do Centro- Oeste.? Índice R10 - Número de dias com chuva acima de 10 mm/dia

51 A Conexão entre Aquecimento Global e o Ciclo Hidrológico Aquecimento Temperatura Evaporação Seca Saturated Vapor Pressure Inundação t t+20 Temperature o F Capacidade de Reter Água Efeito Estufa Seca Umidade Atmosférica Intensidade da Chuva Inundação Cortesia: S. Sarooshian, U. California-Irvine Created by: Gi-Hyeon Park

52 AGRICULTURA E SEGURANÇA ALIMENTAR Nas áreas mais secas, a mudança climática é esperada levar a salinização e desertificação de terras agriculturáveis. Projeta-se que a produtividade de algumas culturas agrícolas importantes irá decrescer, a produtividade pecuária declinar, com conseqüências adversas para a segurança alimentar. Projeta-se que, nas zonas temperadas, a produção de soja pode crescer. ** N[13.4, 13.7]

53 Ilustração para uma cultura agrícola de importância econômica para o Nordeste Algodão

54 Área de baixo risco Para produção de Algodão- 2007

55 Normal +1 o C Algodão Ceará- Redução de área de baixo risco em função do aumento de temperatura +3 o C Temp Área % Normal o C o C Fonte: E. Assad, EMBRAPA, 2007

56 O Brasil é país em desenvolvimento, (ainda) com altos índices de pobreza e desigualdade social, portanto, é potencialmente vulnerável às mudanças climáticas De todas as regiões no Brasil, o Nordeste é que apresenta a maior vulnerabilidade às mudanças climáticas no aspecto social, principalmente devido a potenciais impactos negativos nos recursos hídricos e agricultura de sequeiro. Aumentar a capacidade adaptativa da sociedade e da economia regional às mudanças climáticas é imprescindível e urgente

57 MUITO OBRIGADO!