Climate modeling in South America : the value added by regional Climate Models

Autor: Falco, Magdalena
Přispěvatelé: Carril, Andrea F., Li, Laurent
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital (UBA-FCEN)
Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
instacron:UBA-FCEN
Popis: Este trabajo de tesis tiene como objetivo estudiar el valor agregado (VA) por los Modelos Climáticos Regionales (MCR) en simular el clima de Sudamérica. El VA se define como una medida de que tan hábil es el MCR en reproducir el clima observado en comparación al Modelo Climático Global (MCG) del que se obtuvieron las condiciones de borde. La tesis va más allá de la típica comparación entre el MCR y el MCG, ya que explora varios aspectos del VA recientemente propuestos en la literatura. También proponemos un enfoque innovador para comprender el papel del clima regional en Sudamérica en el modelado de la circulación extratropical. Por lo tanto, abordamos la cuestión del VA de los MCRs a través de diferentes perspectivas: primero a través de enfoques estadísticos, y luego a través de experimentos de sensibilidad que incluyen un estudio de resolución incrementada en un MCR y un experi mento de anidamiento bidireccional. La tesis muestra que los MCRs agregan valor con respecto a su forzante global de menor resolución, pero solo en algunos aspectos del clima. El valor agregado se encuentra principalmente asociado a la temperatura superficial del aire, ya que esta variable tiene una marcada componente estacionaria a escala regional en zonas de terreno complejo, como la cordillera de los Andes y las tierras altas de Brasil, y en las costas del continente. Los resultados son más complejos al estudiar la precipitación. La respuesta a si el MCR agrega valor o no a la climatología de su forzante depende de varios factores, entre ellos el MCR utilizado y su configuración física, el MCG, la estación del año, la localidad, la métrica utilizada, entre otros. Sin embargo, los resultados sugieren que el aumento en la resolución tiene el potencial de mejorar la precipitación asociada a la fase activa del Monzón Sudamer icano en los trópicos, producto de un incremento en la convergencia de humedad en niveles bajos y a un aumento en la frecuencia de ocurrencia de eventos de precipitación intensa. Por otro lado, no encontramos mejoras del MCR con respecto a su forzante global durante el invierno, probablemente debido a que las precipitaciones en esta estación del año están asociadas al pasaje de frentes de escala sinóptica. La interacción bidireccional entre un MCR y un MCG resultó en una mejora en la circulación a niveles bajos del MCG dentro de SA e indujo efectivamente una mejora en la circulación extratropical del hemisferio sur. Las mejoras en el continente se identificaron en el transporte de energía asociado a la corriente en chorro en niveles bajos o "low-level jet" entre los trópicos y los extratrópicos. Esta mejora local efectivamente forzó la circulación de gran escala, especialmente durante el verano, reduciendo el desvío que presentaba el MCG en simular la ubicación de la corriente en chorro en la tropósfera superior. Por lo tanto, los datos climáticos de alta resolución sobre SA tienen el potencial de agregar valor no sólo localmente en el continente sino también de efectivamente favorecer la circulación extratropical. This thesis work aims to study the value added by Regional Climate Models (RCMs) in simulating the climate of South America. The added value (AV) is defined as a measure of how skillful is the RCM in reproducing the observed climate compared to the Global Climate Model (GCM) from which the boundary conditions were obtained. The thesis goes beyond the typical comparison between the RCM and the GCM since it explores several aspects of AV recently proposed in the literature. We also propose an innovative approach to understand the role of the regional climate in South America in the modeling of the extratropical circulation. Therefore, we address the AV issue through different perspectives: first through statistical approaches, and then through sensitivity experiments that include an increased resolution study in an RCM and a two-way nesting experiment. The thesis shows that RCMs add value regarding its lower resolution global forcing, but only in some aspects of climate. The added value is mainly associated with surface air temperature, since this variable has a marked stationary component at a regional scale in complex terrain areas, as the Andes mountain range and the Brazilian highlands, and also in the coasts. The results are more complex when studying precipitation. The response to whether the RCM adds value or not to the GCM climatology depends on several factors, including the RCM and its physical configuration, the GCM, the season, the location, the metric used, among others. However, results suggest that the increase in resolution has the potential to improve local precipitation associated with the active phase of the South American Monsoon System in the tropics, as a result of an increase in moisture convergence at low levels and an increase in the frequency of occurrence of intense precipitation events. On the other hand, we did not find improvements of the RCM compared to its global forcing during winter, probably because rainfall in this season is associated with synoptic-scale frontal passages. The two-way interaction between an RCM and a GCM resulted in an improvement in the circulation at low levels of the GCM within SA and effectively enhanced the extratropical circulation of the southern hemisphere. The improvements in the continent were identified in the transport of energy associated with the low-level jet stream (LLJ) between the tropics and extratropics. This local improvement effectively forced large-scale circulation, especially during the summer, reducing the bias of the GCM in simulating the location of the eddy-driven jet stream in the upper troposphere. Therefore, high-resolution climate data on SA have the potential to add value not only locally in the continent but also to effectively enhance the ex tratropical circulation. Fil: Falco, Magdalena. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.
Databáze: OpenAIRE
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