¿Se están volviendo más frecuentes o intensos los grandes temporales de precipitación en la Península Ibérica?

Por Peio Oria, delegado territorial de AEMET en Navarra 

Introducción

Mientras existe un razonable grado de consenso en la atribución de temperaturas diarias extremas al cambio climático de origen antropogénico, en general hay mucha más disparidad en relación a otro tipo de eventos extremos, incluyendo los sistemas de cuantiosas precipitaciones. Para este último caso el argumento teórico que suele esgrimirse es que el contenido de vapor de agua que puede albergar una determinada parcela atmosférica aumenta con la temperatura (manteniéndose la humedad relativa constante) y, de hecho, este incremento se ha constatado en observaciones a nivel global, rondando un 6-7% por grado de calentamiento en la atmósfera. Evidentemente, la distribución de este aumento está sujeto a la variabilidad espacial del contenido específico de agua en la atmósfera y es también claramente dependiente de la escala del sistema considerado. Es habitual que los eventos convectivos de limitada extensión espacial y duración de una o pocas horas no estén suficientemente bien representados en los modelos climáticos ni puedan ser capturados por las redes de observación en superficie. Pero es precisamente en esta escala, de acuerdo a determinados experimentos de modelización numérica, en la que se espera que los eventos extremos se hagan todavía más extremos, debido al carácter fuertemente no lineal al rebasar ciertos umbrales predefinidos. Dicho de otro modo, hay respaldo teórico en que los extremos meteorológicos de cualquier naturaleza aumenten más que los promedios con un cambio climático, sea este tendiente a un calentamiento o enfriamiento.

En nuestra región, a diferencia de otras del centro y norte de Europa, hay bastante controversia acerca de si la precipitación extrema está aumentando o no, o, en su caso, si va a hacerlo en el futuro. De hecho, en el último informe del Grupo I del IPCC (Capítulo 11 y pág. 12 del Resumen para Responsables de Políticas, https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/) se reconoce que hay poco consenso científico en el conjunto de la zona mediterránea. Lo anterior puede estar relacionado con factores como el conjunto de datos empleado, o la caracterización o definición de la métrica empleada para describir la tipología de evento extremo.

En el presente análisis se evita llevar a cabo análisis de tendencias particularizados para estaciones individuales ya que precisamente los extremos pueden estar muy condicionados por la aleatoriedad de fenómenos convectivos puntuales. Agrupando datos por estaciones conseguimos resultados relativos a sistemas de mayor escala espacial, analizando la precipitación en conjunto y explorando el comportamiento de la suma de las precipitaciones en el extremo de la distribución. Lógicamente de esta manera nos alejamos de las escalas más pequeñas y de resultados individuales, para los que en numerosos estudios la precipitación extrema no aumenta.

Por otro lado, a nivel nacional hemos comprobado en los últimos años como borrascas de origen mediterráneo y atlántico han causado un enorme impacto en la sociedad por las grandes cantidades de precipitación que han ocasionado. El temporal Filomena y las nevadas que trajo consigo durante los días 8 y 9 de enero de este año es sin duda el de mayor protagonismo de los últimos meses. Sin embargo, borrascas como Elsa (diciembre de 2019), Bárbara (octubre de 2020), Ana (diciembre de 2017) o algunas DANAs con especial afección en el área mediterránea también han tenido graves consecuencias, tanto en términos de pérdidas de vidas humanas como de daños materiales.

En base un procedimiento estadístico robusto, el estudio publicado aquí partía de construir una variable correspondiente a la suma de la precipitación diaria en un conjunto de 165 estaciones meteorológicas en las provincias mediterráneas peninsulares y las Islas Baleares, y exploraba su comportamiento en torno a los percentiles 98 y 99. La conclusión principal relativa al estudio afirmaba que en el periodo comprendido entre enero de 1965 y enero de 2020 tanto la frecuencia como la intensificación de las situaciones que provocan lluvias muy fuertes o torrenciales y de extensión significativa en el conjunto del Mediterráneo español han aumentado, teniendo como máximo exponente el temporal Gloria, ocurrido en enero de 2020, y cuya precipitación acumulada en el conjunto de estaciones en los días 19,20 y 21 de ese mes marca un récord en un periodo de 72 horas (3 días consecutivos). Se pretende en esta contribución actualizar y ampliar el análisis a otras cuencas y vertientes peninsulares, en concreto al litoral cantábrico y a las grandes cuencas hidrográficas del interior.

Metodología

Para la ampliación del citado estudio se han descargado los registros validados de precipitación diaria del Banco Nacional de Datos Climatológicos de AEMET seleccionando las estaciones correspondientes a las distintas vertientes o cuencas:

• Mediterráneo (incluyendo las cuencas del Júcar y Segura, y excluyendo las estaciones de la cuenca del Ebro)
• Cantábrico
• Resto de la Península (cuencas del Ebro, Duero, Guadiana, Guadalquivir y Tajo).

El criterio de selección de estaciones consiste en que su fecha de alta sea igual o anterior a 1961 y su fecha de baja igual o posterior a 2021, siendo esta vez el periodo elegido para el análisis desde el 1 de enero de 1965 al 31 de agosto de 2021.Las estaciones que contienen lagunas superiores al 12% de los días del periodo completo se han eliminado. Además los registros se han sometido a filtros de homogeneidad de series de datos, en concreto a los tests estadísticos de SNH, Buishand y Pettitt, de acuerdo a las recomendaciones del Proyecto ECAD (European Climate Assessment & Dataset, https://www.ecad.eu/). Únicamente las series que rechazan la hipótesis nula en el intervalo de confianza del 95 % en dos de los tres tests aplicados son las seleccionadas. Una vez se aplican los criterios de completitud y homogeneidad, las estaciones eliminadas sobre las inicialmente escogidas varían para el conjunto de zonas geográficas aunque en general rondan el 30-40%.

En los siguientes apartados se detallan los resultados encontrados para cada uno de los ámbitos geográficos.

Mediterráneo

En las cuencas peninsulares que vierten al Mediterráneo se tienen un total de 116 estaciones para el análisis. Se excluyen las pertenecientes al valle del Ebro. En los siguientes histogramas se muestran los eventos por encima del percentil 99 con frecuencias acumuladas en 2 y 56 grupos (arriba y abajo, respectivamente). En el primer caso se observa la diferencia entre la frecuencia de eventos en la primera y segunda mitad del periodo total y en el segundo aproximadamente la evolución anual. El primer periodo corresponde a los meses entre enero de 1965 y otoño de 1993 y el segundo desde esta última fecha hasta la finalización del verano de 2021. Los resultados encontrados son aproximadamente equivalentes a los de la contribución en https://aemetblog.es/2021/05/02/esta-aumentando-la-frecuencia-o-la-intensidad-de-las-precipitaciones-extremas-en-el-mediterraneo/ ya que la mayoría de las estaciones son las mismas y el periodo de análisis es también muy similar. Se encuentran más episodios en la segunda parte del periodo, muy especialmente durante la última década, donde aparecen eventos como Gloria u otros protagonizados por profundas DANAs.

En el siguiente gráfico se representa la cantidad de precipitación acumulada en las estaciones para los eventos que superan el percentil 99 (dividida por el número de estaciones que presentan dato para el día en cuestión) junto a una recta de regresión lineal ajustada a los datos. La pendiente de la recta se mueve de 19.8 a 21 mm aunque la tendencia no resulta estadísticamente significativa. No solo ha aumentado por tanto la frecuencia de los eventos más extremos sino también la intensidad ya que la cantidad total de precipitación acumulada en los episodios que superan el percentil 99 crece en el periodo analizado.

Los resultados anteriores pueden presentarse conjuntamente si se tiene en cuenta la función de densidad de probabilidad (PDF). En la parte izquierda de la siguiente figura se muestra una PDF teórica. Si se supone que se tienen dos PDF para distintos periodos, uno de referencia y otro para el que se quieren observar los cambios (los dos periodos deben tener la misma duración), para una cierta cantidad de precipitación el desplazamiento entre las dos funciones se puede descomponer entre un aumento de la intensidad (línea azul horizontal) y un incremento en la frecuencia (línea verde vertical). El aumento de la precipitación total por encima de un cierto umbral se observa en el área sombreada en amarillo que combina ambos incrementos. En la parte derecha de la figura se representan las PDF de la suma de las precipitaciones en las 116 estaciones escogidas para dos intervalos temporales que comprenden la primera (rojo) y segunda mitad (verde) del periodo. Se han tomado logaritmos de la probabilidad y la precipitación para que la visualización sea más clara y únicamente se muestra el extremo de las PDF. Las líneas verticales marcan los percentiles 99 en cada uno de los dos periodos. En el recuadro superior derecha se tiene el porcentaje de estaciones sin dato para los 20697 días del periodo total. El aumento del área bajo la curva verde (segundo periodo) para precipitaciones superiores al percentil 99 es notable y puede interpretarse como el incremento de la probabilidad de ocurrencia y de la precipitación acumulada en eventos extremos sobre el conjunto del Mediterráneo peninsular respecto al primer periodo (se vuelve a insistir en que este tipo de eventos no se asocian a fenómenos de reducida escala espacial sino que afectan a un porcentaje elevado de estaciones).

A continuación se listan los diez episodios más extremos a escala diaria en el Mediterráneo peninsular. En la segunda columna aparece la acumulación normalizada por el número de estaciones que presentan dato ese día. Los episodios de este siglo se presentan en color rojo y el de mayor acumulación en negrita.

Los episodios se distribuyen fundamentalmente en la década de los 80 del pasado siglo (4) y durante la pasada década (5). Se remarca además el gran protagonismo del temporal Gloria, con dos de los diez días más extremos en cuanto a precipitación acumulada. Tanto el episodio de abril de 2019, especialmente severo en la provincia de Alicante y región de Murcia, como Gloria destacan además por producirse fuera del periodo otoñal, más característico de la torrencialidad de las precipitaciones asociada al clima mediterráneo. Esto podría ser una observación importante dado que en el recientemente publicado informe del IPCC aparte de considerar un evento extremo como un patrón especialmente intenso o persistente, también se relaciona con la rareza a la hora de producirse en un determinado lugar y época del año.

Cantábrico

Para la cornisa cantábrica únicamente se cuenta con 29 estaciones que se extienden desde Galicia hasta el norte de Navarra. Los resultados mostrados en los siguientes histogramas también apuntan a un claro incremento de los episodios por encima del percentil 99 durante los últimos años. En el segundo histograma se observa además como varios años de la última década, como 2013 o 2015 cuentan con hasta 12 días que superan el umbral. Son precisamente estos años algunos de los más lluviosos del último medio siglo en zonas como Euskadi o Navarra.

Nuevamente se muestra la cantidad de precipitación acumulada en las estaciones para los eventos que superan el percentil 99. Esta vez la pendiente de la recta aumenta de 27.7 a 29.1 mm, aumento similar en valor absoluto al hallado para el Mediterráneo.

El extremo de la función de densidad de probabilidad se muestra en la siguiente figura donde al igual que para el Mediterráneo se observa un aumento de probabilidad y acumulación por encima del percentil 99 en la segunda parte del periodo.

Los diez episodios más extremos corresponden a los listados en la siguiente tabla:

Nada menos que 6 episodios pertenecen a la pasada década, entre ellos el de mayor acumulación total, la borrasca Ana, acontecida en diciembre de 2017. La mayoría de los eventos tienen lugar en los meses invernales y dan lugar a problemas de inundaciones debido a la persistencia y generalización de la precipitación. Además, algunos de ellos van acompañados de la presencia de nieve en cotas relativamente bajas como el episodio de enero de 2015 o de diciembre de 2019. Si atendemos a la acumulación en un periodo de 3 días consecutivos el episodio de mediados de enero de 2013 es el de mayor precipitación desde los años 60. Destacan asimismo algunos episodios de finales de los 70 y principios de los 80 de la pasada década.

Otras cuencas

Por último, se repiten los análisis anteriores para el conjunto del resto de cuencas peninsulares. Para ello se toman 405 estaciones, de las cuales 182 pertenecen a las Cuencas del Tajo, Guadiana y Guadalquivir, 122 están en la Cuenca del Duero y 101 en la del Ebro.

Nuevamente la información derivada de los histogramas conduce a un incremento de los episodios por encima del percentil 99 durante los últimos años, si bien esta vez la tendencia y la diferencia entre la primera y la segunda mitad del periodo es menor. En el segundo histograma, que describe aproximadamente la evolución anual, destaca el gran número de días por encima del percentil 99 correspondientes al año 1969 y comienzos de 1970.

El extremo de la función de densidad de probabilidad se muestra en la siguiente figura.

Mientras que la tendencia en la acumulación de precipitación normalizada por el número de estaciones entre enero de 1965 y agosto de 2021 es de aproximadamente 1 mm para el conjunto de las 405 estaciones.

Los diez episodios más extremos se enumeran en la siguiente tabla, destacando nuevamente los de los últimos años y los del año 1982 y 1997 (los episodios del año 1982 y los dos de 1997 siguen considerándose los eventos a escala diaria de mayor precipitación en el conjunto de la Península según https://repositorio.aemet.es/handle/20.500.11765/11150)

Conclusiones

Los eventos que superan el percentil 99 de precipitación acumulada sobre el conjunto de estaciones aumentan su probabilidad de ocurrencia en la segunda mitad del periodo analizado (aproximadamente desde otoño de 1993 hasta agosto de 2021) en todas las regiones analizadas, si bien se trata de aumentos no estadísticamente significativos. Lo anterior se observa especialmente en el Mediterráneo y Cantábrico, y es más leve para las otras cuencas. Esta tendencia es más marcada en el percentil 99.5 si bien el número de eventos es considerablemente menor. Aunque no se muestra, en general no se observan tendencias para percentiles inferiores al 99 ni en la frecuencia ni en la acumulación. En todas las cuencas los eventos de los últimos 10 años marcan la diferencia en las estadísticas de ocurrencias por encima de los percentiles más altos. Tanto en el Mediterráneo como en el Cantábrico, 6 de los 10 episodios más extremos se encuentran en el siglo XXI, y 5 de ellos en el periodo 2012-2020. En el resto de cuencas son 5 los episodios más extremos que pertenecen al presente siglo y 4 a los últimos 7 años. Esto es destacable, ya que son 35 años del periodo los que corresponden al siglo XX y casi 22 al siglo XXI.

Por tanto algunas de las mayores borrascas asociadas a una elevada cantidad de precipitación acumulada en el conjunto de estaciones tienen lugar en los últimos 4 años (2017-2021). En el Cantábrico destaca sobre todo Ana, en diciembre de 2017, la de mayor acumulación total. En la mitad occidental especialmente Bárbara, en octubre de 2020 y Elsa, en diciembre de 2019. En el caso del Mediterráneo, Gloria es la mayor borrasca si se tiene en cuenta la acumulación en un periodo de 3 días consecutivos. Por otro lado en el Cantábrico es el tren de borrascas de mediados de enero de 2013 el episodio más lluvioso si nuevamente se contabiliza la acumulación en 3 días seguidos.

Además, de los últimos años destacan otros temporales como Emma (febrero de 2018) en cuencas como la del Tajo y Guadiana, la DANA de septiembre de 2019 en el Mediterráneo o la situación de mediados de diciembre de 2019 en el Cantábrico. En cualquier caso, todos los episodios anteriores están claramente asociados a problemas de inundaciones de mayor o menor gravedad.

Es importante resaltar que los eventos más extremos no se repiten para las distintas cuencas, es decir las tendencias en cada ámbito geográfico no se ven influenciadas por los mismos episodios sino que son independientes entre sí. Esto es acorde con las climatologías esperadas en ya que en buena medida tradicionalmente son los temporales atlánticos de componente noroeste los de mayor impacto en la costa cantábrica, las DANAs que penetran por el Mediterráneo en buena parte de la zona mediterránea y las borrascas procedentes del suroeste en el resto de la Península. Por otro lado, la época del año donde suceden la mayoría de los grandes sistemas de precipitación es variable para las distintas cuencas: comienzo del otoño para el Mediterráneo, finales de otoño y principios de invierno para el Duero, Ebro, Tajo, Guadiana y Guadalquivir, e invierno para el Cantábrico. Para el caso del Mediterráneo destacan los episodios extremos de abril de 2019 y enero de 2020, fuera de su ocurrencia habitual en los meses de septiembre y octubre.

Parece por tanto que en los últimos años estamos asistiendo a una mayor frecuencia e intensificación de grandes borrascas de precipitación, tanto de origen mediterráneo como atlántico. Debido a las enormes repercusiones sociales y en otros ámbitos del impacto de este tipo de sistemas (riesgo de pérdidas humanas, afección a infraestructuras y bienes materiales, daños en la agricultura y otras formas de producción, pérdidas y desequilibrios ecosistémicos, desbordamientos de cauces hídricos, deslizamientos de ladera, etc.) es muy recomendable estudiar estas tendencias, y plantear algunas cuestiones (seguramente en coordinación con la comunidad de científicos e investigadores del clima) acerca de:

1) por qué se están produciendo en los últimos años un elevado número de borrascas de alto impacto en todos los ámbitos geográficos.

2) su relación con otros elementos inherentes a la variabilidad climática a nivel global como oscilaciones decadales, anomalías en la temperatura del agua de mar, etc.

3) el papel del calentamiento global u otros aspectos relacionados e investigados como alteraciones del transporte de vapor de agua a través de ríos atmosféricos, mayor ocurrencia de DANAs y bloqueos de la CGA o un aumento de la evaporación de origen marítimo.

Sería además conveniente indagar como los escenarios de cambio climático proyectan en el futuro la precipitación de este tipo de sistemas haciendo uso de nuevas técnicas de regionalización o de las ya existentes.