Analisi espacial del canvi climàtic al continent europeu. Incerteses i exposicions principals

El canvi climàtic del segle XXI és una realitat, hi ha moltes evidències científiques que indiquen que l’escalfament del sistema climàtic és inequívoc. Malgrat això, també hi ha moltes incerteses respecte els impactes que pot comportar aquest canvi climàtic global. L’objectiu d’aquest projecte és estudiar la possible evolució futura de tres variables climàtiques, que són el rang de la temperatura diürna a prop de la superfície (DTR), la temperatura mitjana a prop de la superfície (MT) i la precipitació mensual (PL_mes) i valorar l’exposició que poden experimentar diferents cobertes del sòl i diferents regions biogeogràfiques del continent europeu davant d’aquests possibles patrons de canvi. Per això s’han utilitzat Models Climàtics Globals que fan projeccions de variables climàtiques que permeten preveure el possible clima futur. Mitjançant l’aplicatiu informàtic Tetyn s’han extret els paràmetres climàtics dels conjunts de dades del Tyndall Centre for Climate Change Research, del futur (TYN SC) i del passat (CRU TS). Les variables obtingudes s’han processat amb eines de sistemes d’informació geogràfica (SIG) per obtenir els patrons de canvi de les variables a cada coberta del sòl. Els resultats obtinguts mostren que hi ha una gran variabilitat, que augmenta amb el temps, entre els diferents models climàtics i escenaris considerats, que posa de manifest la incertesa associada a la modelització climàtica, a la generació d’escenaris d’emissions i a la naturalesa dinàmica i no determinista del sistema climàtic. Però en general, mostren que les glaceres seran una de les cobertes més exposades al canvi climàtic, i la mediterrània, una de les regions més vulnerables

Climate change in the Atlantic Ocean since the 1940's and the effects on the global climate

En aquest projecte s’ha estudiat la relació entre els canvis en les temperatures superficials de l’Oceà Atlàntic i els canvis en la circulació atmosfèrica en el segle XX. Concretament s’han analitzat dos períodes de estudi: el primer des del 1940 al 1960 i el segon des del 1980 fins al 2000. S’ha posat especial interès en les anomalies en les temperatures superficials del mar en la regió tropical de l’Oceà Atlàntic i la possible interconnexió amb els canvis climàtics observats i predits. Per a la realització de l’estudi s’han dut a terme una sèrie d’experiments utilitzant el model climàtic elaborat a la universitat d’UCLA (UCLA‐AGCM model). Els resultats obtinguts han estat analitzats en forma de mapes i figures per a cada variable d’estudi. També s’ha fet una comparació entre els resultats obtinguts i altres trobats en altres treballs publicats sobre el mateix tema de recerca. Els resultats obtinguts són molt amplis i poden tenir diverses interpretacions. Tot i així algunes de les conclusions a les quals s’ha arribat són: les diferències més significatives per a les variables estudiades i trobades a partir dels resultats obtinguts del model per als dos períodes d’estudi són en els mesos d’hivern i a la zona dels tròpics; concretament a parts del nord de sud Amèrica i a parts del nord d’Àfrica. S’han trobat també canvis significatius en els patrons de precipitació sobre aquestes mateixes zones. També s’ha observant un moviment cap al nord de la zona d’interconvergència tropical i pot ser degut a l’anòmal gradient trobat a la zona equatorial en les temperatures superficial de l’Oceà. Tot i així per a una definitiva discussió i conclusions sobre els resultats dels experiments, seria necessari un estudi més ampli i profund.

Periodic Solutions in Low-Dimensional Climatic Models

Classic climatic models use constitutive laws without any response time. A more realistic approach to the natural processes governing climate dynamics must introduce response time for heat and radiation fluxes. Extended irreversible thermodynamics (EIT) is a good thermodynamical framework for introducing nonclassical constitutive laws. In the present study EIT has been used to analyze a Budyko–Sellers one-dimensional energybalance model developed by G. R. North. The results present self-sustained periodic oscillations when the response time is greater than a critical value. The high-frequency (few kiloyears) damped and nondamped oscillations obtained can be related to abrupt climatic changes without any variation in the external forcing of the system

The summer North Atlantic Oscillation in CMIP3 models and related uncertainties in projected summer drying in Europe

This paper discusses uncertainties in model projections of summer drying in the Euro-Mediterranean region related to errors and uncertainties in the simulation of the summer NAO (SNAO). The SNAO is the leading mode of summer SLP variability in the North Atlantic/European sector and modulates precipitation not only in the vicinity of the SLP dipole (northwest Europe) but also in the Mediterranean region. An analysis of CMIP3 models is conducted to determine the extent to which models reproduce the signature of the SNAO and its impact on precipitation and to assess the role of the SNAO in the projected precipitation reductions. Most models correctly simulate the spatial pattern of the SNAO and the dry anomalies in northwest Europe that accompany the positive phase. The models also capture the concurrent wet conditions in the Mediterranean, but the amplitude of this signal is too weak, especially in the east. This error is related to the poor simulation of the upper-level circulation response to a positive SNAO, namely the observed trough over the Balkans that creates potential instability and favors precipitation. The SNAO is generally projected to trend upwards in CMIP3 models, leading to a consistent signal of precipitation reduction in NW Europe, but the intensity of the trend varies greatly across models, resulting in large uncertainties in the magnitude of the projected drying. In the Mediterranean, because the simulated influence of the SNAO is too weak, no precipitation increase occurs even in the presence of a strong SNAO trend, reducing confidence in these projections.

Limitations and biases of conventional analysis of climate change. Towards an analysis coherent with sustainable development

This paper shows the numerous problems of conventional economic analysis in the evaluation of climate change mitigation policies. The article points out the many limitations, omissions, and the arbitrariness that have characterized most evaluation models applied up until now. These shortcomings, in an almost overwhelming way, have biased the result towards the recommendation of a lower aggressiveness of emission mitigation policies. Consequently, this paper questions whether these results provide an appropriate answer to the problem. Finally, various points that an analysis coherent with sustainable development should take into account are presented.

Reconstrucció de les temperatures superficials de l’aigua i de l’aire del Skagerrak (Escandinàvia) dels darrers 2000 anys

S’han utilitzat uns proxies nous per a estimar les temperatures superficials de l’aigua i de l’aire dels darrers 2000 anys de la zona de l’estret del Skagerrak per tal d’estudiar l’evolució del clima en aquesta zona i comparar-la amb la tendència del pal d’hoquei observada en diversos registres de l’hemisferi Nord. Els proxies utilitzats estan basats el els GDGTS i són el TEX86, que permet estimar la SST, el MAAT que permet estimar la temperatura mitjana anual de l’aire, el BIT que permet estimar la proporció de material terrestre en sediments marins o lacustres i el CBT que permet estimar el pH del sòl. Aquestes estimacions s’han comparat amb altres registres de la mateixa zona d’estudi. S’observa que el senyal de temperatura estimat pel TEX86 prové d’una zona en la columna d’aigua situada entre la zona fòtica i el fons marí. L’estimació del MAAT permet observar un òptim climàtic medieval, una petita edat del gel i un increment accentuat de les temperatures en els darrers 200 anys en la zona d’estudi. D’altra banda sembla que el MAAT estima la temperatura anual de l’aire a nivell regional, no local. L’estimació del BIT permet observar que la major part del testimoni sedimentari analitzat prové de material autòcton. S’observen dos pics al voltant de 445 DC i 1462 DC que podrien indicar episodis de pluges torrencials i/o canvis en la dinàmica de les corrents marines al Skagerrak. Finalment el pH estimat mitjançant el CBT sembla ser no representatiu dels sòls de Noruega, per tant aquesta forma d’estimar el pH podria ser no vàlida per als sediments marins.

Augment de la resolució en la reconstrucció de les temperatures de l'aigua i de l'aire del llac Baikal (Sibèria) dels últims 60.000 anys

Aquest estudi consisteix en l’augment de la resolució en la reconstrucció de la temperatura de l’aigua i l’aire del llac Baikal durant els últims 60.000 anys mitjançant l’ús de les proxies de reconstrucció de la temperatura TEX86 i MAAT, i la d’aportació de matèria orgànica d’origen terrestre, el BIT. L’objectiu general d’aquesta investigació és incrementar la resolució temporal en el mostreig del testimoni CON-01-603-02 per tal de millorar el registre de dades obtingudes i d’aquesta manera poder contrastar la hipòtesi de la interconnexió climàtica global, així com identificar esdeveniments climàtics sobtats, tals com els Heinrich events i els esdeveniments D-O. Un cop obtinguts els resultats s’ha realitzat l’anàlisi de la qualitat i fiabilitat de les dades a les resolucions de 5, 10 i 20 Kanys, i es conclou que existeixen diferències globals estadísticament significatives amb els resultats realitzats per Escala et al., (r.n.p [resultats no publicats]), la resolució dels quals es volia augmentar. S’han tractat d’anular aquestes diferències restant o bé sumant la diferència mitjana obtinguda entre les dues mostres en cada un dels intervals de 5 Kanys en què s’han donat aquestes. Els resultats integrats d’Escala et al.,(r.n.p) i els d’aquest estudi, aporten dades que recolzen l’hipòtesi de la interconnexió climàtica global, ja que al comparar-los amb els registres climàtics de Grenlàndia (GRIP2) i l’Antàrtica (Vostok) mostren respostes similars tant per les forces de Milankovitch com per les de subMilankovitch.

Two different 3D biogeochemical models for the NW mediterranean sea: validation with Meris data and intercomparison

Report for the scientific sojourn carried out at the University of New South Wales from February to June the 2007. Two different biogeochemical models are coupled to a three dimensional configuration of the Princeton Ocean Model (POM) for the Northwestern Mediterranean Sea (Ahumada and Cruzado, 2007). The first biogeochemical model (BLANES) is the three-dimensional version of the model described by Bahamon and Cruzado (2003) and computes the nitrogen fluxes through six compartments using semi-empirical descriptions of biological processes. The second biogeochemical model (BIOMEC) is the biomechanical NPZD model described in Baird et al. (2004), which uses a combination of physiological and physical descriptions to quantify the rates of planktonic interactions. Physical descriptions include, for example, the diffusion of nutrients to phytoplankton cells and the encounter rate of predators and prey. The link between physical and biogeochemical processes in both models is expressed by the advection-diffusion of the non-conservative tracers. The similarities in the mathematical formulation of the biogeochemical processes in the two models are exploited to determine the parameter set for the biomechanical model that best fits the parameter set used in the first model. Three years of integration have been carried out for each model to reach the so called perpetual year run for biogeochemical conditions. Outputs from both models are averaged monthly and then compared to remote sensing images obtained from sensor MERIS for chlorophyll.

Estudi exploratori per a la reconstrucció de temperatures de l'aigua i de l'aire en la conca central del llac Baikal (Sibèria) en els últims 40000 anys

Aquest estudi consisteix en un anàlisi exploratori que té per objectiu principal la realització d’una reconstrucció de la temperatura de l’aigua i l’aire del llac Baikal durant els últims 40.000 anys. El treball s’ha dut a terme mitjançant l’ús de les proxys de reconstrucció de la temperatura y la utilització dels mètodes TEX86, MAAT, i la d’aportació de matèria orgànica d’origen terrestre, el BIT, aplicant-les a la mostra VER93-2 st GC-24, extreta pel Baikal Drilling Project a la conca central, amb l’objectiu de fer una aportació de dades paleoclimàtiques per tal d’aconseguir una millora en les interpretacions de futurs esdeveniments climàtics, i d’identificar esdeveniments climàtics sobtats, tals com els Heinrich events i els Youngers Dryas. Abans de la realització de l’anàlisi de les mostres s’ha dut a terme una extrapolació de l’edat en el testimoni, degut a que l’edat del core BDP VER93-2.st.GC-24 havia estat extrapolada fins a 277,5 cm de profunditat i en el present estudi s’ha ampliat l’anàlisi fins als 460 cm. de profunditat. Un cop obtinguts els resultats s’ha realitzat un càlcul de precisió i reproductibilitat per tal de conèixer una estimació quantitativa de la variabilitat de les dades obtingudes en les diferents proxys, en el qual ha estat demostrat una baixa variabilitat de les dades, exceptuant la variabilitat del TEX86 i la precisió del MAAT. Per a la localització dels diferents esdeveniments climàtics donats durant l’Holocè i el Plistocè s’han realitzat anàlisis gràfics dels propis resultats, juntament i en comparació dels resultats realitzats per Escala et al. (r.n.p [resultats no publicats]) en la conca sud, i de l’estudi publicat per Prokopenko et al., en el que s’analitza la presència de diatomees i matèria orgànica l’Atlàntic Nord. Els resultats integrats d’Escala et al.,(r.n.p) i els d’aquest estudi coincideixen en la datació dels diferents esdeveniments, amb alguna variació hipotèticament produïda per l’extrapolació d’edat realitzada en el present estudi i la gran aportació de matèria orgànica en el lloc d’extracció del testimoni per part del riu Selenga. Aquests resultats mostren una possible relació entre els esdeveniments climàtics i la variació de la temperatura de l’aigua.

The role of fixed delays in neuronal rate models

Fixed delays in neuronal interactions arise through synaptic and dendritic processing. Previous work has shown that such delays, which play an important role in shaping the dynamics of networks of large numbers of spiking neurons with continuous synaptic kinetics, can be taken into account with a rate model through the addition of an explicit, fixed delay. Here we extend this work to account for arbitrary symmetric patterns of synaptic connectivity and generic nonlinear transfer functions. Specifically, we conduct a weakly nonlinear analysis of the dynamical states arising via primary instabilities of the stationary uniform state. In this way we determine analytically how the nature and stability of these states depend on the choice of transfer function and connectivity. While this dependence is, in general, nontrivial, we make use of the smallness of the ratio in the delay in neuronal interactions to the effective time constant of integration to arrive at two general observations of physiological relevance. These are: 1 - fast oscillations are always supercritical for realistic transfer functions. 2 - Traveling waves are preferred over standing waves given plausible patterns of local connectivity.

Anàlisi de la influència dels canvis en els paleoclimes sobre la introducció i evolució del budisme en els països de l'Àsia oriental

S'examinen les possibles influències del canvi climàtic en l'extensió del budisme als països de l'extrem est asiàtic (Corea, Japó), a través de com varen condicionar les condicions de viatge i l'establiment de rutes de comerç entre els diferents països.

Modelling world investment markets using threshold conditional correlation models

In this paper we propose a parsimonious regime-switching approach to model the correlations between assets, the threshold conditional correlation (TCC) model. This method allows the dynamics of the correlations to change from one state (or regime) to another as a function of observable transition variables. Our model is similar in spirit to Silvennoinen and Teräsvirta (2009) and Pelletier (2006) but with the appealing feature that it does not suffer from the course of dimensionality. In particular, estimation of the parameters of the TCC involves a simple grid search procedure. In addition, it is easy to guarantee a positive definite correlation matrix because the TCC estimator is given by the sample correlation matrix, which is positive definite by construction. The methodology is illustrated by evaluating the behaviour of international equities, govenrment bonds and major exchange rates, first separately and then jointly. We also test and allow for different parts in the correlation matrix to be governed by different transition variables. For this, we estimate a multi-threshold TCC specification. Further, we evaluate the economic performance of the TCC model against a constant conditional correlation (CCC) estimator using a Diebold-Mariano type test. We conclude that threshold correlation modelling gives rise to a significant reduction in portfolio´s variance.

Epidemic models with an infected-infectious period

The introduction of an infective-infectious period on the geographic spread of epidemics is considered in two different models. The classical evolution equations arising in the literature are generalized and the existence of epidemic wave fronts is revised. The asymptotic speed is obtained and improves previous results for the Black Death plague

Exactly solvable phase oscillator models with syncrhonization dynamics

Populations of phase oscillators interacting globally through a general coupling function f(x) have been considered. We analyze the conditions required to ensure the existence of a Lyapunov functional giving close expressions for it in terms of a generating function. We have also proposed a family of exactly solvable models with singular couplings showing that it is possible to map the synchronization phenomenon into other physical problems. In particular, the stationary solutions of the least singular coupling considered, f(x) = sgn(x), have been found analytically in terms of elliptic functions. This last case is one of the few nontrivial models for synchronization dynamics which can be analytically solved.

Climate Change or Land Use Dynamics: Do We Know What Climate Change Indicators Indicate?

Different components of global change can have interacting effects on biodiversity and this may influence our ability to detect the specific consequences of climate change through biodiversity indicators. Here, we analyze whether climate change indicators can be affected by land use dynamics that are not directly determined by climate change. To this aim, we analyzed three community-level indicators of climate change impacts that are based on the optimal thermal environment and averagelatitude of the distribution of bird species present at local communities. We used multiple regression models to relate the variation in climate change indicators to: i) environmental temperature; and ii) three landscape gradients reflecting important current land use change processes (land abandonment, fire impacts and urbanization), all of them having forest areas at their positive extremes. We found that, with few exceptions, landscape gradients determined the figures of climate change indicators as strongly as temperature. Bird communities in forest habitats had colder-dwelling bird species with more northerndistributions than farmland, burnt or urban areas. Our results show that land use changes can reverse, hide or exacerbate our perception of climate change impacts when measured through community-level climate change indicators. We stress the need of an explicit incorporation of the interactions between climate change and land use dynamics to understand what are current climate change indicators indicating and be able to isolate real climate change impacts