Elevation-dependent warming and its possible causes in the Andes

Autor: Bonfim, Osmar Evandro Toledo
Přispěvatelé: Mortarini, Luca, Palazzi, Eliza, Acevedo, Otavio Costa, Silva, Djane Fonseca da, Costa, Felipe Denardin
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM
Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron:UFSM
Popis: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Mountain regions have been recognized to be more sensitive to climate and environmental changes, and to global warming in particular. Several studies report on elevation-dependent warming (EDW), i.e., when warming rates are different in different altitude ranges, particularly focusing on the enhancement of warming rates with elevation. The Andean chain proved to be a relevant climate change hot-spot with positive temperature trends and a widespread glacier retreat over the recent decades. To assess and to better understand elevation dependent warming in this mountain region and to identify its possible dependence on latitude, the Andean Cordillera was split into five domains, three pertaining to the tropical zone and two pertaining to the Subtropics. Further, for each area the eastern and western faces of the mountain range were separately analyzed. An ensemble of regional climate model (RCM) simulations participating in the Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment (CORDEX), consisting of one RCM nested into eight different global climate models from the CMIP5 ensemble was considered in this study. EDW was assessed by calculating the temperature difference between the end of the century (20712100) and the historical period (19762005) and relating it to the elevation. Future projections were based in the high-emission scenario (RCP 8.5) and repeated for the stabilization of the CO2 scenario (RCP 4.5). Possible differences in the EDWmechanisms were identified using correlation analyses between temperature changes and all the variables identified as possible EDW drivers. For the maximum temperatures, a positive EDW signal (i.e., enhancement of warming rates with elevation) was identified in each side of both the tropical and subtropical Andes and in all seasons. For the minimum temperatures, on the contrary, while a positive EDW was identified in the Subtropics (particularly evident in the western side of the chain), the Tropics are characterized by a negative EDW throughout the year. Therefore, the tropical boundary marks a transition between discordant EDW behaviors in the minimum temperature. In the Tropics and particularly in the inner Tropics, different EDW drivers were identified for the minimum temperature, whose changes are mostly associated with changes in downward longwave radiation, and for the maximum temperature, whose changes are mainly driven by changes in downward shortwave radiation. This might explain the opposite EDW signal found in the Tropical Andes during daytime and nighttime. Changes in albedo are an ubiquitous driver for positive EDW in the Subtropics, for both the minimum and the maximum temperature. Changes in longwave radiation and humidity are also EDW drivers in the Subtropics but with different relevance throughout the seasons and during daytime and nighttime. Also, the western and eastern sides of the Cordillera might be influenced by different EDW drivers. As regiões montanhosas foram reconhecidas como as mais sensíveis às mudanças climáticas e ambientais e, em particular, ao aquecimento global. Vários estudos relataram o elevation-dependent warmng (EDW), ou seja, quando as taxas de aquecimento diferem em diferentes faixas de altitude, particularmente com foco no aumento das taxas de aquecimento com a elevação. A Cordilheira dos Andes provou ser um hot-spot relevante às mudanças climáticas, com tendências positivas de temperatura e um recuo generalizado das geleiras nas últimas décadas. Para avaliar e entender melhor o EDW nesta região e identificar sua possível dependência da latitude, a Cordilheira dos Andes foi dividida em cinco domínios, três pertencentes à zona tropical e dois pertencentes aos subtrópicos. Além disso, para cada área, as faces leste e oeste da cordilheira foram analisadas separadamente. Um conjunto de simulações de modelos climáticos regionais (RCM) participantes do Experimento Coordenado de Redução Climática Regional (CORDEX), consistindo em um RCM aninhado em oito modelos climáticos globais (GCM) diferentes pertencentes do Projeto de Intercomparação de Modelos Acoplados (CMIP5) foi considerado neste estudo. O EDW foi avaliado calculando a diferença de temperatura entre o final do século (2071 - 2100) e o período histórico (1976 - 2005) e relacionando-a com a elevação. As projeções futuras foram baseadas nos cenários de alta emissão de CO2 (RCP 8.5) e de estabilização das concentrações de CO2 (RCP 4.5). Possíveis diferenças nos mecanismos condutores de EDW foram identificadas usando análises de correlação entre as mudanças de temperatura e todas as variáveis identificadas como possíveis mecanismos condutores de EDW. Para as temperaturas máximas, um sinal EDW positivo (ou seja, aumento das taxas de aquecimento com elevação) foi identificado em ambos os lados dos Andes Tropicais e Subtropicais e em todas as estações. Para as temperaturas mínimas, ao contrário, enquanto um EDW positivo foi identificado nos subtrópicos (particularmente evidente no lado oeste da cadeia), os trópicos foram caracterizados por um EDW negativo ao longo do ano. Portanto, a região tropical marca uma transição entre os comportamentos discordantes de EDWpara a temperatura mínima. Nos trópicos diferentes mecanismos condutores de EDW foram identificados para a temperatura mínima, cujas mudanças estão principalmente associadas a mudanças na radiação de onda longa (ROL), e para a temperatura máxima, as mudanças são principalmente impulsionadas por mudanças na radiação de onda curta (ROC). Isso pode explicar o sinal EDW oposto encontrado nos Andes Tropicais durante o dia e a noite. Mudanças no albedo da neve foi o mecanismo condutor onipresente para a intensificação do EDW nos subtrópicos, tanto para a temperatura mínima quanto para a máxima. Mudanças na ROL e umidade também foram condutores de EDW nos subtrópicos, mas com diferente relevância ao longo das estações do ano. Além disso, os lados oeste e leste da Cordilheira podem ser influenciados por diferentes mecanismos condutores de EDW..
Databáze: OpenAIRE
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