Validation of an intermediate-complexity flood risk model for climate change adaptation

In questo lavoro di tesi viene presentato e validato un modello di rischio di alluvione a complessità intermedia per scenari climatici futuri. Questo modello appartiene a quella categoria di strumenti che mirano a soddisfare le esigenze identificate dal World Climate Research Program (WRCP) per affrontare gli effetti del cambiamento climatico. L'obiettivo perseguito è quello di sviluppare, seguendo un approccio ``bottom-up" al rischio climatico regionale, strumenti che possano aiutare i decisori a realizzare l'adattamento ai cambiamenti climatici. Il modello qui presentato è interamente basato su dati open-source forniti dai servizi Copernicus. Il contributo di questo lavoro di tesi riguarda lo sviluppo di un modello, formulato da (Ruggieri et al.), per stimare i danni di eventi alluvionali fluviali per specifici i livelli di riscaldamento globale (GWL). Il modello è stato testato su tre bacini idrografici di medie dimensioni in Emilia-Romagna, Panaro, Reno e Secchia. In questo lavoro, il modello viene sottoposto a test di sensibilità rispetto a un'ipotesi enunciata nella formulazione del modello, poi vengono effettuate analisi relative all'ensemble multi-modello utilizzato per le proiezioni. Il modello viene quindi validato, confrontando i danni stimati nel clima attuale per i tre fiumi con i danni osservati e confrontando le portate simulate con quelle osservate. Infine, vengono stimati i danni associati agli eventi alluvionali in tre scenari climatici futuri caratterizzati da GWL di 1.5° C, 2.0° C e 3.0°C.

Characterization of ENSO changes under idealised radiative forcing in an intermediate complexity general circulation model

Intermediate-complexity general circulation models are a fundamental tool to investigate the role of internal and external variability within the general circulation of the atmosphere and ocean. The model used in this thesis is an intermediate complexity atmospheric general circulation model (SPEEDY) coupled to a state-of-the-art modelling framework for the ocean (NEMO). We assess to which extent the model allows a realistic simulation of the most prominent natural mode of variability at interannual time scales: El-Niño Southern Oscillation (ENSO). To a good approximation, the model represents the ENSO-induced Sea Surface Temperature (SST) pattern in the equatorial Pacific, despite a cold tongue-like bias. The model underestimates (overestimates) the typical ENSO spatial variability during the winter (summer) seasons. The mid-latitude response to ENSO reveals that the typical poleward stationary Rossby wave train is reasonably well represented. The spectral decomposition of ENSO features a spectrum that lacks periodicity at high frequencies and is overly periodic at interannual timescales. We then implemented an idealised transient mean state change in the SPEEDY model. A warmer climate is simulated by an alteration of the parametrized radiative fluxes that corresponds to doubled carbon dioxide absorptivity. Results indicate that the globally averaged surface air temperature increases of 0.76 K. Regionally, the induced signal on the SST field features a significant warming over the central-western Pacific and an El-Niño-like warming in the subtropics. In general, the model features a weakening of the tropical Walker circulation and a poleward expansion of the local Hadley cell. This response is also detected in a poleward rearrangement of the tropical convective rainfall pattern. The model setting that has been here implemented provides a valid theoretical support for future studies on climate sensitivity and forced modes of variability under mean state changes.