Modelo SWIM

Para generar los datos de las variables del sector del agua en esta región se utilizó un modelo distinto: el Modelo Integrado del Suelo y el Agua (SWIM).

¿Para qué sirve el modelo?

SWIM se ha desarrollado específicamente para investigar los impactos del cambio climático y del uso del suelo a escala regional, donde se manifiestan dichos impactos y se aplican las medidas de adaptación. El modelo simula procesos interrelacionados a mesoescala, como la generación de escorrentía, el crecimiento de las plantas y los cultivos, los ciclos de nutrientes y carbono, y la erosión. Proporciona numerosos resultados, como el caudal fluvial, el rendimiento de los cultivos y las concentraciones y cargas de nutrientes. Este enfoque permite simular todos los procesos interrelacionados dentro de un único marco de modelo con un intervalo de tiempo diario, utilizando datos disponibles a escala regional (clima, uso del suelo y suelo) y teniendo en cuenta las retroalimentaciones. La configuración del modelo y el posprocesamiento cuentan con el apoyo de una interfaz SIG (basada en GRASS). El modelo utiliza un esquema de desagregación de tres niveles: cuenca – subcuencas – hidrotopos. Los resultados se presentan en forma de series temporales y mapas para diversas variables. SWIM es un modelo de complejidad intermedia para la escala de cuenca fluvial y regional, ya que: a) es más completo que los modelos puramente hidrológicos y de precipitación-escorrentía, gracias a una representación más fiable de los procesos interrelacionados de hidrología, vegetación y nutrientes; b) se basa en datos regionales de fácil acceso y puede parametrizarse más fácilmente que los modelos hidrológicos más complejos.

¿Quién se encarga de su mantenimiento?

SWIM es mantenido y desarrollado por el grupo regional de modelización hidrológica del Departamento de Investigación 2 en el repositorio de código fuente de GitLab del propio PIK. El desarrollo está coordinado por Michel Wortmann, Stefan Liersch y Fred Hattermann.

¿En qué se diferencia este modelo de los demás modelos de la comunidad?

Simulación del ciclo hidrológico (caudal, nivel freático): igual o mejor que en otros modelos ecohidrológicos e hidrológicos comparables;
Simulación del ciclo hidrológico a escala de cuenca fluvial: descripción de los procesos más precisa y detallada que en los modelos terrestres a escala continental y en los modelos de recursos hídricos a gran escala;
Simulación de los procesos de la vegetación: mejor que en muchos modelos hidrológicos, que normalmente no tienen en cuenta los procesos dinámicos de la vegetación;
Simulación de la calidad del agua: mejor que en los modelos hidrológicos conceptuales, que no incluyen (o solo incluyen de forma muy limitada) los procesos del suelo;
Simulación de la contaminación difusa: mejor que en otros modelos de uso habitual gracias a una mayor resolución temporal y espacial y a la consideración de los procesos dinámicos del paisaje;
Simulación del uso del suelo, la gestión agrícola, el rendimiento de los cultivos y las interacciones entre los cambios climáticos y los del uso del suelo: con mejores resultados que en otros modelos en los que los procesos de crecimiento de la vegetación se representan de forma simplificada.

Fuentes:

Krysanova, V., F. Hattermann, Sh. Huang, C. Hesse, T. Vetter, S. Liersch, H. Koch y Z. W. Kundzewicz, 2014. Modelización de los efectos del cambio climático y del uso del suelo con SWIM: lecciones aprendidas de múltiples aplicaciones. Hydrological Sciences Journal, aceptado.
Krysanova, F.; Wechsung, J.; Arnold, R.; Srinivasan, J.; Williams, 2000. Informe PIK n.º 69 «SWIM (Modelo Integrado de Suelo y Agua), Manual del usuario», 239 págs. SWIM_Manual
Krysanova, V., Mueller-Wohlfeil, D. I., Becker, A., 1998. Desarrollo y prueba de un modelo hidrológico y de calidad del agua distribuido espacialmente para cuencas hidrográficas a mesoescala. Ecological Modelling, 106, 261-289.

Escenarios climáticos

Las denominadas Trayectorias de Concentración Representativas (RCP, por sus siglas en inglés) se elaboraron para el quinto Informe de Evaluación del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC). Estas trayectorias describen diferentes niveles de aumento de la radiación inducido por los gases de efecto invernadero que podrían producirse entre 2011 y 2100. Sin embargo, no incluían ninguna narrativa socioeconómica que las acompañara. En los últimos años, un equipo internacional de científicos climáticos, economistas y modeladores de sistemas energéticos ha desarrollado una serie de nuevas trayectorias que analizan cómo podrían cambiar la sociedad, la demografía y la economía globales durante el próximo siglo. Estas trayectorias se conocen como las Trayectorias Socioeconómicas Compartidas (SSP, por sus siglas en inglés). Las SSP se publicaron en 2017 (Riahi et al., 2017) y desempeñarán un papel fundamental en el Sexto Informe de Evaluación del IPCC en 2021/2022.

Los SSP son escenarios de referencia que describen la evolución futura en ausencia de nuevas políticas climáticas, más allá de las ya vigentes. Ofrecen cinco posibles trayectorias mundiales. Los cinco SSP difieren principalmente en el crecimiento demográfico, la urbanización, el crecimiento económico, las inversiones en educación y salud, el sistema energético y el uso del suelo, el ritmo de desarrollo tecnológico y los factores que impulsan la demanda, como los cambios en el estilo de vida (Riahi et al., 2017).

Al igual que los RCP, los SSP también son incompletos en su diseño, ya que solo representan futuros sociales que no incluyen los impactos del cambio climático. Además, no se implementan medidas de mitigación ni de adaptación en ellos (O'Neill et al., 2020). Por lo tanto, ClimateImpactsOnline utiliza tres combinaciones de SSP-RCP para visualizar datos climáticos correspondientes a diferentes escenarios socioeconómicos y de radiación.

“Sostenibilidad” SSP1 - 2.6

El escenario de cambio climático bajo (SSP1) presenta una trayectoria relativamente sostenible, a menudo denominada «Camino Verde». Este escenario supone altas inversiones en educación y salud, lo que acelera la transición demográfica y ralentiza el crecimiento poblacional, especialmente en los países en desarrollo. En general, se hace mayor hincapié en el bienestar humano. Impulsada por un compromiso creciente con el logro de los objetivos de desarrollo, se reduce la desigualdad tanto entre países como dentro de ellos. El consumo se orienta hacia un bajo crecimiento material y una menor intensidad de recursos y energía. El escenario base SSP1 presenta pocos desafíos para la mitigación y adaptación al cambio climático, ya que los objetivos climáticos pueden alcanzarse a nivel mundial (O'Neill et al., 2017). El SSP1 se combina con una producción forzante de 2,6 vatios por metro cuadrado en 2100.

“Rivalidad Regional” SSP3 - 7.0

El escenario de cambio climático moderado (SSP3), también conocido como «Rivalidad Regional», se caracteriza por el resurgimiento del nacionalismo y los conflictos regionales. Esto lleva a los países a centrarse cada vez más en cuestiones internas o, como máximo, regionales. Por ejemplo, los objetivos de seguridad energética y alimentaria se alcanzan únicamente en su propia región. Las inversiones en educación y desarrollo tecnológico disminuyen. El desarrollo económico es lento, el consumo es intensivo en materiales y las desigualdades se agravan con el tiempo. Además, el crecimiento demográfico es bajo en los países industrializados y alto en los países en desarrollo. En general, el SSP3 se caracteriza por una baja prioridad internacional para abordar las preocupaciones ambientales (Fujimori et al., 2017). El escenario SSP3 se combina con un nivel de forzamiento de 7 vatios por metro cuadrado.

“Desarrollo basado en combustibles fósiles” SSP5 - 8.5

El escenario extremo (SSP5) se caracteriza por un rápido progreso tecnológico y el desarrollo del capital humano. Los mercados globales están cada vez más integrados. También se observan fuertes inversiones en salud, educación e instituciones para potenciar el capital humano y social. Al mismo tiempo, esto se combina con la explotación de abundantes recursos fósiles y la adopción de estilos de vida intensivos en recursos y energía en todo el mundo. Existe confianza en la capacidad de gestionar los sistemas sociales y ecológicos, incluso mediante la geoingeniería si fuera necesario (Kriegler et al., 2017). ClimateImpactsOnline utiliza la combinación del escenario SSP5 con un nivel de radiación inducida por gases de efecto invernadero de 8,5 vatios por metro cuadrado.

Véase también:

Base de datos SSP

Las trayectorias socioeconómicas compartidas (SSP, por sus siglas en inglés): una visión general (póster)
Fuentes:

O'Neill, BC, Carter, TR, Ebi, K. et al. Logros y necesidades del marco de escenarios del cambio climático. Nat. Clim. Chang. 10, 1074–1084 (2020). https://doi.org/10.1038/s41558-020-00952-0

Riahi, K. et al., Las trayectorias socioeconómicas compartidas y sus implicaciones en materia de energía, uso de la tierra y emisiones de gases de efecto invernadero: una visión general, Global Environmental Change, Volumen 42, 153-168 (2017). https://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2016.05.009.

Resumen

ClimateImpactsOnline muestra cómo pueden evolucionar el clima y sus efectos en sectores como la agricultura, los bosques, el agua, la energía, el turismo y la salud, para la región que hayas seleccionado. El sector «clima» muestra los propios cambios climáticos; los demás sectores muestran los posibles efectos del clima. Los mapas, diagramas y tablas se basan en observaciones y en simulaciones de modelos climáticos para diferentes escenarios.

Resumen de la página

Región(arriba a la izquierda): cambiar a otra región o país.
Escenario(centro de la segunda barra): elija el escenario futuro; las flechas permiten desplazarse por los escenarios.
Información sobre los datos(arriba a la derecha): información general sobre los datos, los modelos y los métodos.
Recuadro(izquierda): elige el sector (p. ej., «Clima») y el grupo de variables (p. ej., «Temperatura»), y a continuación la variable. La fila de variables puede contener más de las que caben en la pantalla:desplázate lateralmente(rueda del ratón o panel táctil, o deslizando el dedo hacia la izquierda en un teléfono) para acceder a las otras variables del grupo. A continuación, se comparan todas las regiones del portal en función de la variable seleccionada; la región actual aparece resaltada. Más abajo encontrarás la descripción de la variable. «Continuar a…» te lleva al siguiente grupo de variables.
Mapa(a la derecha) con la leyenda de la escala de colores y, en la parte inferior, elcronología: elige el periodo, inicia la animación con el botón de reproducción o cambia a laDiferenciarespecto al Período de referencia.
Barra superior: Configuración, el idioma y «Diseño antiguo» (la versión anterior del portal).

En smartphones y tabletas

El portal se adapta a la pantalla. En un smartphone, la barra lateral y el mapa se muestran uno tras otro: las opciones «Mostrar mapa» y «Ocultar indicadores» permiten alternar entre ambos, y la barra superior se pliega en el botón de menú (☰).

Configuración

El botónConfiguraciónen la barra superior se abre el menú de configuración. Las opciones se aplican tanto al mapa como a los diagramas y a las tablas.

Duración del periodo: significa a lo largo de 10 o 30 años.
Datos históricos: observaciones o simulaciones históricas de los modelos climáticos (cuando estén disponibles).
Selección de escenarios: el escenario futuro (también seleccionable en la segunda barra).
Estaciones del año: todo el año o una sola estación, en el caso de las variables que incluyen estaciones.
Capa de diagrama del mapa: las regiones a las que se refieren los diagramas, por ejemplo, regiones administrativas o, cuando se indiquen, áreas protegidas, bosques o cordilleras.
Tipo de pantalla:Contornos(mapa suave),Relleno de la región(un color por región, el valor de la media regional) o la red del modelo.
Capa de información del mapa: muestra ciudades, ríos, montañas o bosques en el mapa.
Mapa de diferencias: en el modo de diferencia, la variación respecto al Período de referencia 1991-2020, expresada como variación absoluta o relativa (%).
Modo experto: diagramas adicionales, p. ej., valores diarios de algunas variables climáticas.

Mapa, zoom y línea temporal

Acerca o aleja la imagen con la rueda del ratón, con dos dedos o con los botones de más y menos.El nivel de zoom determina qué regiones se pueden seleccionar:se ha alejado el zoom de toda la región o país, y se ha acercado el zoom a sus subregiones, por ejemplo, los estados federados y, otros niveles más allá, los distritos. Solo se accede a los niveles más detallados acercando el zoom: primero hay que acercarse para obtener los diagramas y las tablas de un único distrito.

En la línea de tiempo situada en la parte inferior del mapa se selecciona el periodo. El botón de reproducción muestra los periodos uno tras otro; las flechas permiten avanzar o retroceder un periodo.Diferenciaalterna entre valores absolutos y la variación con respecto al periodo 1991-2020.

Diagramas y tablas

Haga clic en una región del mapa para abrir su diagrama. Las regiones en las que se puede hacer clic dependen del nivel de zoom: amplíe la imagen para acceder a las subregiones, por ejemplo, los distritos, y a sus diagramas y tablas. El nombre de la región se muestra al pasar el cursor por encima de ella. Las regiones sin valor (por ejemplo, un distrito cuyo modelo de rendimiento no haya superado la validación) aparecen en gris y no se pueden seleccionar.

Decenal

La pestañaDecenalmuestra los valores a 10 o 30 años de la variable seleccionada, desde el periodo de observación hasta el año 2100, para el Escenario y la estación seleccionados. El eje Y muestra la variable en su unidad; la línea vertical discontinua marca el final del periodo de observación. Tres curvas (o, en el caso de algunas variables, barras con barras de error) resumen el conjunto de modelos: la media (en algunas regiones, la mediana) y el rango comprendido entre el Percentil 10 y el 90, es decir, el 80 % de los resultados del modelo se sitúan entre el valor mínimo y el máximo. Al pasar el ratón por encima del diagrama se muestra el valor de la curva más cercana.

Tabla

La pestañaTablamuestra los valores del periodo seleccionado para todo el año y para las estaciones.

Mensual

Para muchas variables que incluyen datos estacionales, existe la pestañaMensualcon los valores mensuales del periodo seleccionado, de enero a diciembre: la Media, el intervalo comprendido entre el Percentil 10 y el 90 y, en forma de línea discontinua, el Período de referencia 1991-2020. El período se ajusta a la selección en la línea de tiempo y a la configuración de 10/30 años; en cuanto a la tabla, se muestra enPlazo. Al pasar el ratón por encima del diagrama se muestra el mes y el valor de la curva más cercana. La pestaña solo aparece cuando ya se han calculado los valores mensuales para la región (hasta ahora, Alemania y Baviera).

Diagrama climático

Para la temperatura media y la precipitación, la pestaña se denominaDiagrama climático. La temperatura se indica en el eje izquierdo y la precipitación en el eje derecho, a escala de modo que 10 °C correspondan a 20 mm; por encima de 100 mm, el eje de precipitación se comprime a una décima parte (línea horizontal). Se pueden seleccionar dos vistas:

Walter-Lieth:temperatura y precipitación como curvas con las áreas entre ellas rellenas:árido(línea punteada amarilla) donde la curva de temperatura se sitúa por encima de la curva de precipitación,húmedo(sombreado en azul) donde hay precipitación por encima, yperhúmedo(azul) para precipitaciones superiores a 100 mm.
Barras:la temperatura se representa con una línea y la precipitación con barras; cuando la línea de temperatura se sitúa por encima de una barra, el mes tiende a ser seco.

El período de referencia 1991-2020 se representa con líneas discontinuas. La vista seleccionada se mantiene durante la sesión.

Diario

La pestañaDiariomuestra, para la región seleccionada, cómo evoluciona día a día el año en curso, en comparación con los años observados desde 1991 y con el futuro. Se ofrece para las variables climáticas y para muchos indicadores derivados de ellas, como los días de calor, los días de helada, los períodos de sequía o la Suma térmica (grados-día).

El año en curso(en negro) hasta el último día con datos; en los primeros días de enero del año que acaba de terminar.
El ancho de bandade los años observados (del percentil 10 al 90 de cada día natural) y su Media.
Los dos más cálidos y los dos más fríosaños observados; dependiendo de la variable, también los más húmedos y los más secos, o aquellos con más y menos días.
El futuroen el escenario de la línea temporal: la media de todos los años del modelo de un período y un año del modelo cálido y otro frío (percentiles 90 y 10). El período se selecciona debajo de la leyenda. Estas líneas están ocultas inicialmente.

Los botones situados encima del diagrama permiten alternar entreAbsoluto(valores diarios),Acumulado(suma desde el 1 de enero) y, en el caso de las temperaturas,Acumulado (−22 °C), la suma de las desviaciones respecto a los 22 °C, una medida de la demanda de refrigeración. Se suman los recuentos diarios, como los días de calor; cada día cuenta con la proporción de la región en la que se supera el umbral. En el caso de rachas como las de sequía, cada día muestra la racha más larga hasta ese día. Al hacer clic en una entrada de la leyenda, se oculta o se muestra la línea; al pasar el ratón por encima del diagrama, se muestra el día y el valor de la línea más cercana.

Enmodo expertoel diagrama muestra todos los años observados como líneas grises, los años con más días por encima y por debajo del rango (10-90 %), cuántos días del año en curso se han situado fuera del rango hasta la fecha y su posición en la clasificación de todos los años.

Las observaciones proceden de W5E5 v2.0 hasta 2019 y de ERA5, el reanálisis del Servicio de Cambio Climático de Copernicus, a partir de 2020. ERA5 se actualiza diariamente con un retraso de unos seis días y se corrige el sesgo respecto a W5E5, de modo que los últimos años continúan la serie de observaciones y coinciden con las proyecciones futuras. Las proyecciones futuras proceden de las mismas ejecuciones del modelo que los mapas.

Descarga de datos

Debajo del diagrama encontrarás la descripción de los datos, la región, el periodo y la leyenda, así como los enlaces de descarga:SVG / CSVofrece el diagrama mostrado como gráfico SVG (vistas decenal, mensual y ambas del diagrama climático) o, en la pestaña «Tabla», la tabla en formato CSV. En la pestaña «Mensual» o «Diagrama climático», un segundo enlace ofrece los doce valores mensuales en formato CSV. Los archivos NetCDF de las regiones (Región nc) contienen todas las variables del sector para todos los períodos, incluidos los valores mensuales (<variable>-m01a-m12);nc Red eléctricason los datos en cuadrículas del mapa.