Conseqüències del Canvi Climàtic sobre la DANA del 29 octubre de 2024
L’article següent ha estat redactat per un equip
d’investigadors plurinacional (Valladolid, València, Madrid, Saragossa, Pàdua
(Itàlia) i Zurich (Suïssa)) i publicat a la revista Nature ahir mateix,
17 de febrer de 2026. L’article analitza de manera científica com el Canvi
Climàtic Antropogènic (CCA) va actuar de manera evident en les pluges torrencials
esdevingudes el passat 29 d’octubre de 2024 sobre l’Horta de València. En el
resum podeu llegir-ne les conclusions. És un article difícil de llegir, però
molt més instructiu que tot el fem que els mitjans de masses ens aboquen a
diari per justificar actuacions miserables, per no dir criminals -la justícia
ho dictaminarà- de dirigents polítics de moral més que dubtosa. Amb l’ajut del
traductor automàtic l’he traduït al nostre perseguit català per si algú vol
fer-ne un primer tast. Aquesta traducció feta per un home de lletres és una invitació
a la lectura directa de l’article. Les fórmules matemàtiques no estan
completament transcrites, així com els quadres a què fa referència l’article no
apareixen en aquesta traducció improvisada. Tampoc no apareixen les extenses referències -necessàries en tot treball
científic-, ni la relació dels seus autors, dels quals tan sols transcric el
seu nom.
AMPLIFICACIÓ DEL CANVI CLIMÀTIC INDUÏT PER L'HOME SOBRE LA
DINÀMICA DE LES TEMPESTES EN LA INUNDACIÓ CATASTRÒFICA SOBTADA DE VALÈNCIA DEL
2024
Carlos Calvo-Sancho, Javier Díaz-Fernández, Juan Jesús
González-Alemán, Amar Halifa-Marín, Mario Marcello Miglietta, Cesar
Azorin-Molina, Andreas F. Prein, Ana Montoro-Mendoza, Pedro Bolgiani, Ana
Morata & María Luisa Martín.
Nature Communications volume 17, Article number: 1492 (2026)
https://www.nature.com/articles/s41467-026-68929-9
RESUM
L'escalfament global altera el cicle hidrològic, augmentant
els episodis de pluges fortes a tot el món. A l'octubre de 2024, València
(Espanya) va experimentar acumulacions de pluja en poques hores superant les
mitjanes anuals (771,8 mm en 16 h a l'estació meteorològica oficial de Torís) i
batent el rècord d'acumulació de pluja en una hora a Espanya (184,6 mm), cosa
que va provocar 230 víctimes mortals. Aquí presentem un estudi d'atribució
basat en la física que utilitza un enfocament de pseudo-escalfament global a
escala km per avaluar la contribució del canvi climàtic antropogènic. Mostrem
que les condicions actuals van provocar un augment del 20% °C⁻¹ en la
intensitat de la pluja en 1 hora, superant l'escala de Clausius-Clapeyron.
Aquesta intensificació va ser impulsada per l'augment de la humitat atmosfèrica
a causa de les temperatures més càlides de la superfície del mar, la qual cosa
va provocar un augment de l'energia potencial convectiva disponible, corrents
ascendents més forts i canvis microfísics, incloses concentracions elevades de neu
granulada. Aquests resultats demostren que el canvi climàtic antropogènic
podria intensificar l'ocurrència d'inundacions sobtades a la regió de la
Mediterrània occidental: en aquest cas concret, va intensificar la taxa de
pluja de 6 hores en un 21%, va amplificar la zona amb una pluja total superior
a 180 mm en un 55% i va augmentar el volum de pluja total dins de la conca del
riu Xúquer en un 19% en comparació amb l'era preindustrial. Aquest estudi
destaca la necessitat urgent d'estratègies d'adaptació efectives i una millora
de la planificació urbana per reduir els creixents riscos d'extrems
hidrometeorològics en un món en ràpid escalfament.
INTRODUCCIÓ
L'atribució d'esdeveniments de precipitació convectiva i
extrema severs al canvi climàtic antropogènic (CCA) continua sent un tema de
debat científic actiu (IPCC, 2021), a causa dels reptes històrics per
determinar els canvis de freqüència i intensitat conseqüents als registres
d'observació limitats i a la dinàmica no lineal de mesoscala. Si bé l'augment
de les temperatures de la superfície del mar (TSM) i l'augment del contingut
d'humitat atmosfèrica són coherents amb les expectatives termodinàmiques d'un clima
més càlid, el paper dels canvis en la dinàmica atmosfèrica i la morfologia de
les tempestes a causa del CCA continua sent incert. Diversos estudis indiquen
que les ones de Rossby trencadores tenen un paper crític als subtròpics;
tanmateix, distingir entre els efectes induïts per l'home i els processos
naturals continua sent un repte. No obstant això, les projeccions de mínims de
tall més freqüents i de llarga durada i menys esdeveniments de precipitació
però més intensos a la regió mediterrània suggereixen possibles canvis en la
iniciació convectiva sota nivells més alts de gasos d'efecte hivernacle (GEH,
en anglés). Si bé aquestes troballes poden semblar contrastants, reflecteixen
l'alt nivell d'incertesa que envolta la resposta dinàmica de l'atmosfera al
forçament antropogènic. Això destaca la necessitat d'estudis d'atribució
exhaustius que integren components termodinàmics i dinàmics per avaluar millor
l'impacte del CCA en les precipitacions extremes.
Els estudis d'atribució per a esdeveniments de pluja i
inundacions greus encara són preliminars, especialment pel que fa a l'atribució
basada en la física (per exemple, històries que utilitzen simulacions
pseudo-escalfament global). Els enfocaments ràpids, com ara els models
probabilístics, basats en analògics o impulsats per IA, se centren en la
comparació de paràmetres essencials (precipitació total, velocitat del vent o
pressió superficial) que poden avaluar ràpidament la probabilitat que el CCA hi
jugue un paper. Iniciatives com ClimaMeter o World Weather Attribution
exemplifiquen com aquests mètodes proporcionen un primer enfocament a la manera
com el CCA influeix en esdeveniments extrems rècord. Aquestes iniciatives
suggereixen que les inundacions de València van ser el doble de probables i un
13% més intenses a causa del CCA. L'atribució basada en la física explora la
dinàmica subjacent de les tempestes per revelar com el CCA pot canviar la
dinàmica termodinàmica i atmosfèrica, com ara els processos complexos de núvols
microfísics. Tot i que aquestes anàlisis detallades triguen més, ofereixen una
comprensió més completa de com evolucionen els esdeveniments de pluja extrema
en un clima d'escalfament. A més, aquest enfocament proporciona una visió més profunda
de l'escala subdiària (inferiors a un dia). La majoria dels estudis
d'atribució se centren en l'escala diària per quantificar la contribució del CCA
a la intensitat, la freqüència i l'extensió dels esdeveniments de precipitació
extrema. Per contra, les escales subdiàries on dominen els processos
convectius encara estan mal caracteritzades. Aquí, abordem aquesta manca de
coneixement analitzant observacions subdiàries i simulacions d'alta
resolució per quantificar la contribució del CCA a l'esdeveniment de pluja
extrema de València.
El 29 d'octubre de 2024, la regió oriental de València va
experimentar una de les inundacions sobtades més devastadores de la història
recent, amb taxes de pluja rècord (Fig. 1b, c) i valors acumulats que van
superar les mitjanes anuals en poques hores. La resposta hidrològica va ser
devastadora (Fig. 1c), i va desencadenar extenses inundacions sobtades al sud
de l'àrea metropolitana de València. A més de les fortes pluges associades al
sistema convectiu, es van observar onze tornados i grans calamarsades. L'esdeveniment
va provocar almenys 230 morts, danys importants a les infraestructures i
pèrdues econòmiques estimades en diversos milers de milions d'euros.
L'esdeveniment va ser impulsat per una depressió de tall
sobre la península Ibèrica (Fig. 1a), creant un ambient baroclínic on l'aire
fred a l'alçada contrastava amb l'aire càlid i humit de baixa altitud advectat
des de l'Atlàntic subtropical. Aquest fort contrast va afavorir la
inestabilitat convectiva i el desenvolupament de sistemes convectius quasi
estacionaris (Fig. 1d). La depressió de tall va augmentar la convecció induint
una divergència a nivells superiors, facilitant així una intensa advecció d'humitat
horitzontal —com els rius atmosfèrics— des del mar Mediterrani i el nord-oest
d'Àfrica. Aquest transport va augmentar el subministrament d'aire humit i va
augmentar el potencial de tempestes severes. Aquest patró sovint juga un paper
clau en els episodis de pluges torrencials a l'est de la península Ibèrica.
Aquesta catàstrofe posa de manifest la vulnerabilitat de les
regions mediterrànies als esdeveniments de precipitacions extremes, que sembla
que s'ha agreujat en els darrers anys pel CCA. La temperatura de la superfície
del mar anòmalament alta a la Mediterrània occidental, que continua augmentant
i ha assolit nivells rècord durant l'estiu del 2024, probablement va
intensificar l'esdeveniment mitjançant el forçament termodinàmic, augmentant el
contingut d'humitat atmosfèrica i potenciant la inestabilitat convectiva.
Aquest mecanisme és coherent amb les expectatives teòriques d'un clima més
càlid seguint la relació de Clausius-Clapeyron, que projecta un augment
aproximat del 7% en la pressió de vapor de saturació per grau d'escalfament,
cosa que suggereix una intensificació a causa de l'escalfament del clima en la
precipitació a escala subdiària que supera l'escala de
Clausius-Clapeyron. Tanmateix, les anàlisis basades en seqüències històriques han
assenyalat el paper de la circulació atmosfèrica a gran escala en la disminució
dels extrems de precipitació a la regió mediterrània durant l'estació freda,
mentre que els registres d'observació no mostren una tendència significativa en
la precipitació anual. En canvi, el futur risc d'inundacions a Europa podria
augmentar notablement en un clima d'escalfament a causa de les intensitats de
precipitació més elevades i una àrea més gran que en el clima actual, cosa que
augmentaria l'impacte socioeconòmic a Europa.
En aquest estudi utilitzem un model que permet la convecció
amb un espaiat de malla horitzontal d'1 km per simular l'esdeveniment en les
condicions climàtiques actuals (factuals) i preindustrials (contrafactuals). La
nostra anàlisi segueix un enfocament argumental utilitzant la metodologia PGW,
que permet un enfocament d'atribució basat en la física considerant climes
factuals i contrafactuals. Aquest procediment permet una avaluació exhaustiva
de la manera com el CCA ha intensificat les inundacions extraordinàries de
València de l'octubre de 2024 examinant els canvis en la intensitat de la pluja
subdiària i la cobertura espacial, els canvis en el contingut d'humitat
i els canvis en els mecanismes físics subjacents que governen aquest
esdeveniment de pluja extrema (més detalls a la secció Mètodes).
RESULTATS
Canvis en la intensitat i l'àrea de la pluja
La simulació factual reprodueix bé la distribució espacial
general de la precipitació, tot i que el camp de precipitació simulat està
lleugerament desplaçat cap a l'oest en relació amb les observacions (Fig. 1b).
Les quantitats més altes de precipitació es concentren en una regió central,
alineant-se relativament bé pel que fa a la ubicació amb els patrons
d'observació basats en estacions (Fig. 1b).
Les condicions a gran escala presenten algunes diferències
menors entre les simulacions factuals i les contrafactuals en el camp
geopotencial de 500 hPa (figura suplementària 9). En un clima semblant al
preindustrial, la baixa de tall hauria estat lleugerament més profunda que en
el clima actual, però amb una ubicació similar. Pel que fa a la baixa
temperatura del sòl (MSLP en anglés), no hi ha diferències notables ni en la
posició ni en la intensitat (figura suplementària 9).
En comparació amb les simulacions climàtiques contrafactuals
(de tipus preindustrial), l'escenari factual (actual) mostra acumulacions de
precipitació més altes, una densitat més alta de valors de precipitació extrems
i una àrea afectada més gran (Fig. 2a, d). Les taxes de pluja per hora a la
simulació factual són constantment més altes que les de la simulació
contrafactual, especialment per a valors extrems (Fig. 2a). A més, la taxa de
canvi de precipitació per grau d'escalfament (Fig. 2b) en l'escenari factual
supera l'escala de Clausius-Clapeyron (7% °C⁻¹) per a intensitats de
precipitació més altes. És evident un fort augment de la superfície total que
supera els llindars de precipitació (els percentils de pluja total de 24 hores
es calculen a partir de la simulació factual), amb els canvis més pronunciats
observats als llindars més alts (Fig. 2c). Per a llindars més baixos (per
exemple, <80 mm, per sota del percentil 90), l'augment és més modest i
presenta una variabilitat més baixa (no es mostra). En canvi, els esdeveniments
de precipitació extrems, p. ex., els percentils 95 (P95) a 99 (P99), tendeixen
a mostrar una expansió substancial a la zona afectada. Hi ha un augment mitjà
del ~50% a la zona total que supera el llindar de 180 mm (que el Servei Meteorològic
Espanyol estableix com a límit per a l'alerta vermella per fortes
precipitacions a la regió de València). Aquests resultats són consistents amb
estudis anteriors similars, com ara la ref. 39, i mostren un augment de la
quantitat de fortes precipitacions de més del 20% en el futur clima més càlid.
Tanmateix, els nostres resultats s'han d'interpretar amb precaució a causa de
la considerable variabilitat entre-membres. Pel que fa al llindar P99, 7 de les
15 simulacions, així com la mitjana de l'ENS, no superen el llindar de 300 mm
en condicions contrafactuals, mentre que es supera a la simulació en condicions
factuals. Això suggereix que, als nivells més extrems, el senyal pot no emergir
clarament del soroll (Taula suplementària 2). No obstant això, aquest
comportament és coherent amb la tendència general que els llindars més alts
mostren respostes més incertes, una característica també reportada en estudis
anteriors. Aquests increments relacionats amb la precipitació total de 24 hores
també es troben en dates d'inicialització anteriors, la qual cosa demostra la
robustesa de les troballes (figura suplementària 10).
A més, la simulació factual mostra un nucli de precipitació
acumulada de 6 hores més intens (Fig. 2d) en comparació amb el patró
contrafactual, amb valors màxims més alts i una àrea afectada més gran. La
funció de densitat de probabilitat (PDF en anglés) de la pluja acumulada de 6
hores recolza encara més aquest patró: la mitjana ENS per a les execucions
contrafactuals és significativament inferior a la distribució factual, cosa que
indica un canvi cap a precipitacions més intenses en les condicions climàtiques
actuals (Fig. 2d). Finalment, la distribució de la precipitació acumulada de 6
hores revela que la simulació factual no només presenta una precipitació
mitjana més alta, sinó també una cua superior més llarga i un rang
interquartílic més gran, cosa que emfatitza l'augment de la variabilitat i la
freqüència de valors extrems.
Aquestes troballes destaquen el paper fonamental del CCA en
l'augment de la intensitat i l'extensió espacial dels episodis de pluja
extrema. L'augment substancial de la intensitat de les precipitacions i de les
zones afectades s'alinea amb estudis anteriors que demostren l'amplificació
dels episodis de pluja extrema a causa del CCA.
Canvis en el contingut d'humitat i els fluxos
El CCA va intensificar tant la magnitud com l'extensió
espacial de l'esdeveniment de pluja. Aquesta amplificació suggereix que
l'augment de la humitat atmosfèrica pot haver jugat un paper important en
alimentar precipitacions més fortes a la regió de València, com s'ha observat
en altres casos. Les nostres simulacions a escala km ofereixen una oportunitat
única per investigar el paper dels impactes del CCA en el contingut d'humitat i
els fluxos.
La resposta dels sistemes convectius extrems al CCA està
fortament influenciada pels canvis en la temperatura de l'aire, la taxa de
lapse vertical i el contingut d'humitat. La severitat de la convecció es pot
mesurar utilitzant l'energia potencial convectiva disponible més inestable
(MUCAPE en anglés), que té una forta relació amb la intensitat de les tempestes
convectives de latituds mitjanes. D'una banda, la figura 3a indica quantitats
més grans de MUCAPE (pics d'uns 2000 J/kg) en la simulació factual, particularment
al llarg de la costa mediterrània i a l'interior en certes zones de la regió
valenciana. D'altra banda, les simulacions contrafactuals tenen valors de
MUCAPE substancialment més baixos, amb pics d'uns 1600 J/kg. Aquesta diferència
és estadísticament significativa (valor p < 0,01 mitjançant la prova U de
Mann-Whitney bilateral). L'augment mitjà de MUCAPE del clima contrafactual al
clima factual és del 22,2%. A més, les grans quantitats de MUCAPE en la
simulació factual estan estretament relacionades amb l'augment del contingut
d'humitat atmosfèrica a baixos nivells a causa de les temperatures de l'aire
més càlides i l'augment del contingut de vapor d'aigua atmosfèric (Fig.
suplementària 2). De manera similar a la pressió de vapor de saturació, també
esperem un augment teòric de MUCAPE proper a l'escala de Clausius-Clapeyron
(Fig. 3a). Aquesta millora de MUCAPE per al món factual reflecteix una
flotabilitat més forta disponible per als núvols convectius, cosa que millora
el moviment vertical i, en conseqüència, intensifica l'alliberament de calor
latent. Aquest escalfament latent intensificat podria conduir a augments de
precipitacions superiors a les taxes de Clausius-Clapeyron (Fig. 2b).
L'aigua precipitable (AP) quantifica el vapor d'aigua total
disponible i proporciona una mesura directa del potencial per generar
precipitacions. La simulació factual mostra extenses àrees amb nivells elevats
d'AP, entre 25 i 40 mm, cosa que denota la capacitat de produir altes
intensitats de pluja (Fig. 3b). Com s'esperava, les simulacions contrafactuals
mostren una AP notablement inferior, amb valors entre 15 i 30 mm (Fig. 3b).
L'augment mitjà de l'AP des del clima preindustrial fins a l'actual és de l'11,9%.
Les diferències en l'AP entre els escenaris factuals i contrafactuals són
consistents amb els resultats de la relació de mescla de vapor d'aigua (WVMXR
en anglés): l'escenari factual representa quantitats significativament més
grans de concentració de vapor d'aigua en comparació amb el clima contrafactual
(Fig. suplementària 2). A més, l'augment mitjà de la integral vertical de la
WVMXR des del clima preindustrial fins a l'actual és del 8,5%. Aquestes
diferències impliquen que l'CCA ha augmentat substancialment el contingut
d'humitat a la troposfera. Això és coherent amb la relació de
Clausius-Clapeyron, que indica que l'aire més càlid pot contenir més contingut
d'humitat. Com a resultat del recent escalfament global, el contingut de vapor
d'aigua atmosfèric augmenta aproximadament un 7% per °C. Una major
disponibilitat d'humitat condueix a majors intensitats de precipitació i a una
cobertura espacial més àmplia durant les tempestes convectives, ja que els
processos de convecció humida són sensibles al subministrament d'humitat. Al
mateix temps, aquesta gran quantitat d'humitat redueix la dilució per
arrossegament dels corrents ascendents, cosa que promou una major flotabilitat
i menys refredament evaporatiu. Per tant, una major disponibilitat d'humitat
afavoreix velocitats ascendents més fortes i cèl·lules de vida més llarga. Les
retroalimentacions positives entre aquests processos de mesoscala augmenten
l'eficiència de la precipitació i poden millorar l'organització convectiva,
intensificant les precipitacions superficials. En conseqüència, l'augment
significatiu de la AP observat en el clima factual va contribuir directament a
l'augment de la intensitat de la pluja durant l'esdeveniment de València.
Juntament amb el AP i el WVMXR, el flux de vapor d'aigua a la
zona de la tempesta (WVFlux) és una variable clau que controla la quantitat de
pluja, a causa de la vinculació entre la massa d'aigua empesa per un vent
intens de baixa intensitat (fins a 25 m/s en el cas present) i la intensitat de
la precipitació. El clima factual mostra un WVFlux més fort (entre la
superfície i 700 hPa) en comparació amb les simulacions contrafactuals (Fig.
3c). L'augment mitjà del WVFlux des del clima preindustrial fins a l'actual és
del 8,5%. Aquestes diferències significatives mostren que en un clima més càlid
els processos de transport d'humitat s'intensifiquen, cosa que afavoreix
l'esdeveniment de pluja extrema a València. De fet, no hi ha diferències
significatives en la magnitud del vent (Fig. suplementària 8h); per tant, la
principal contribució a les diferències entre els climes factuals i
contrafactuals prové del contingut i els fluxos d'humitat. No obstant això, cal
tenir en compte que els components del vent no han estat forçats pel senyal de
pertorbació climàtica (vegeu la secció Mètodes).
Canvis en els mecanismes físics que controlen les
precipitacions extremes
La taxa d'intensificació de les precipitacions extremes en un
clima d'escalfament depèn dels mecanismes dinàmics de les tempestes.
L'escalfament diabàtic, predominantment l'alliberament de calor latent dels
processos de condensació als núvols, té un paper notable en la dinàmica i la
intensificació dels episodis de precipitacions fortes. El món factual mostra
una distribució espacial de l'escalfament diabàtic més intensa en comparació
amb l'escenari contrafactual (Fig. 4a). L'augment mitjà de l'escalfament diabàtic
des del clima preindustrial fins a l'actual és del +29,5%. Aquest alliberament
de calor latent significativament intensificat denota una convecció atmosfèrica
reforçada, que augmenta la intensitat, l'extensió espacial i la durada de les
precipitacions a través de mecanismes de retroalimentació positiva.
El CCA també està afectant la microfísica dels núvols (Fowler
et al. 2021). La convecció més intensa (Fig. 4a) en la simulació factual
resulta en moviments ascendents de major intensitat i que cobreixen una àrea
més àmplia, cosa que indica processos convectius robustos a causa de les grans
quantitats de MUCAPE i contingut d'humitat a la regió de València (Fig. 3a). A
més, els corrents ascendents més vigorosos impulsen fluxos d'humitat verticals
essencials per a la formació de pluges fortes. D'altra banda, les simulacions
preindustrials generalment mostren corrents ascendents menys intensos i més
dispersos espacialment, tot i que les simulacions contrafactuals mostren
corrents ascendents més forts en comparació amb les simulacions factuals en
certs punts de la quadrícula i en alguns membres del model climàtic (Fig. 4b).
Tanmateix, l'augment de l'extensió espacial en la simulació climàtica actual
indica que el CCA amplifica la convecció. Aquesta petjada de tempesta més gran
(és a dir, forts corrents ascendents en una zona més àmplia) en el clima
factual pot ampliar la zona exposada a altes taxes de pluja i impulsar els
impactes hidrològics aigües avall (per exemple, una major contribució a les
conques dels rius i els barrancs, cosa que promou zones propenses a inundacions
més llargues). Això s'alinea amb estudis realitzats sobre la regió
alpina-mediterrània que informen de canvis en l'escala d'esdeveniments de
fortes precipitacions (esdeveniments més grans), propagació i organització
convectiva. El valor mitjà de la intensitat màxima del corrent ascendent
augmenta un +11,9%. Aquestes diferències significatives no només confirmen els
augments teòrics i la millora a causa del clima més càlid, sinó que també
proporcionen evidència empírica dels impactes tangibles del CCA sobre les
tempestes convectives i els esdeveniments de fortes pluges associats.
La convecció més intensa (Fig. 4a, b) i el contingut
d'humitat més elevat (Fig. 3b, c) en el món factual resulten en una proporció
més alta de calamarsa al núvol, la qual cosa al seu torn va augmentar les taxes
de pluja i la precipitació sòlida en l'esdeveniment de València. Això s'alinea
amb els canvis futurs projectats en les tempestes convectives sota un clima
d'escalfament. La simulació factual mostra una àmplia franja de valors de
concentració de calamarsa elevada que s'estenen des de les zones del sud-est
fins al nord-oest del domini (Fig. 4c i Fig. Suplementària 4). Això indica una
activitat convectiva extremadament vigorosa capaç de produir quantitats molt
grans de calamarsa. En canvi, la simulació contrafactual representa una regió
més estreta d'alt contingut de calamarsa i una formació reduïda de calamarsa
que afecta gran part del domini. La mitjana de l'augment màxim de calamarsa en
columna des del clima preindustrial fins a l'actual és del +32,4%. Les
retroalimentació positives (corrents ascendents més forts, proporció més alta
de neu granulada i calamarsa) promogudes pel CCA poden contribuir a
esdeveniments de precipitació més intensos, quan la neu granulada es fon i es
coalesceix amb altres hidrometeors per generar pluges significatives (Fig. 2b,
d), cosa que podria conduir a una superescalada de Clausius-Clapeyron77,78.
Tanmateix, se sap que el vincle entre el neu granulada i l'eficiència de la
precipitació depèn del model i del context. Per tant, el potencial per al
super-CC s'hauria d'interpretar com a condicionat a l'estructura de la tempesta
(Fig. 4a), el MUCAPE (Fig. 3a) i l'eficiència de la precipitació (Fig.
suplementària 7) en lloc de la millora del neu granulada.
A més, la temperatura elevada de la capa de núvols càlids (és
a dir, la capa entre el nivell de condensació d'elevació i la isoterma de 0 °C)
en la simulació climàtica actual, en relació amb la simulació preindustrial,
facilita l'augment de les precipitacions a través de la col·lisió i la
coalescència (és a dir, s'afavoreixen els processos de pluja càlida) (Fig.
suplementària 6). La mitjana de l'augment de l'alçada de la capa de núvols
càlids des del clima preindustrial fins a l'actual és del 9,6%. La presència de
capes càlides profundes, que s'han observat en diversos episodis d'inundacions
sobtades produeix gotes més grans que descendeixen més ràpidament i, per tant,
tenen més probabilitats d'arribar a la superfície, cosa que al seu torn
afavoreix l'expansió de les regions amb taxes de pluja elevades (Fig. 2b, c).
Tots els canvis en la microfísica dels núvols que es mostren
aquí s'associen amb un augment substancial de l'eficiència de la precipitació
en la simulació factual (figura suplementària 7). Aquesta major eficiència de
la precipitació en el clima actual, del +12,6% en la simulació factual, va
afavorir un augment de les taxes de pluja en l'esdeveniment de València.
DISCUSSIÓ
Aquest estudi d'atribució destaca la influència substancial
dels augments d'humitat impulsats pel CCA i la inestabilitat atmosfèrica en la
dinàmica de les tempestes convectives, emfatitzant el seu paper crucial en la
intensificació de l'esdeveniment de precipitacions extremes de l'octubre de
2024 a València (Espanya). Tot i que el camp de precipitacions factual està
lleugerament desplaçat cap a l'oest en relació amb les observacions, les
troballes presentades en aquest estudi regional són consistents amb proves més
àmplies que el canvi climàtic induït per l'home està intensificant el cicle
hidrològic global. Si bé la nostra anàlisi se centra en la regió de València,
els resultats donen suport a la idea que aquests augments localitzats en els
esdeveniments d'inundacions sobtades poden formar part d'una tendència global
més àmplia.
El CCA augmenta notablement tant la intensitat com l'extensió
espacial de l'esdeveniment de pluges extremes de València. En les condicions
climàtiques actuals, els índexs de pluja de 6 hores i els llindars de pluja
extrema (P90, P95, avís vermell de l'AEMET per pluges fortes a la regió
valenciana i P99) mostren una expansió espacial significativa. La figura 5
descriu conceptualment els principals canvis trobats en aquest estudi, mostrant
increments en els factors analitzats respecte a les condicions climàtiques
contrafactuals. L'augment del contingut d'humitat, en combinació amb camps de
vent en gran part sense canvis, condueix a un transport d'humitat més eficient
i a una reducció de l'arrossegament. Junts, aquests factors condueixen a la
intensificació d'aquest esdeveniment de pluja, tal com destaquen els canvis en AP
i WVMXR en comparació amb les condicions de l'era preindustrial. Aquests
resultats estan en línia amb la relació de Clausius-Clapeyron. A més, el WVFlux
horitzontal reforçat (+8,5%) subratlla que l'augment del transport d'humitat és
un dels principals factors de la intensificació de les pluges, més que no pas
els canvis en la dinàmica del vent. L'augment del CAPE il·lustra una major
inestabilitat atmosfèrica en les condicions climàtiques actuals, promovent un
transport vertical d'humitat més vigorós, convecció i una alliberació de calor
latent més forta. Tots aquests processos no lineals contribueixen
col·lectivament a taxes intensificades que superen l'escala de
Clausius-Clapeyron (vegeu la Declaració de limitacions a la secció Mètodes).
L'augment del contingut atmosfèric de vapor d'aigua promou significativament
canvis en la dinàmica de les tempestes, incloent-hi l'alliberament de calor
latent (+29,5%), les velocitats verticals (+11,9%) i la microfísica dels núvols
(~+9%). A més, l'augment simulat de l'alçada de la capa de núvols més càlids
millora els processos de pluja càlida. Aquests canvis resulten en una major
eficiència de la precipitació i en àrees més grans (+55,4%) que experimenten taxes
de pluja intenses (+20,6%), cosa que resulta en riscos d'inundacions sobtades.
Per tant, aquest estudi destaca que els escenaris futurs
projectats per a episodis de pluja extrema ja s'estan fent evidents. Aquestes
troballes emfatitzen la necessitat immediata d'accelerar el desenvolupament i
la implementació d'estratègies d'adaptació al canvi climàtic, millorant la
resiliència urbana en resposta a aquesta amenaça creixent, especialment a la
regió de la Mediterrània occidental.
MÈTODES
Conjunts de dades
S'han seleccionat simulacions de 15 GCM CMIP685 (Taula
suplementària 1) per proporcionar les quatre variables meteorològiques
necessàries per aplicar la metodologia utilitzada en aquest estudi: temperatura
de l'aire propera a la superfície, temperatura de l'aire, temperatura de la
pell i humitat específica. Aquests GCM ofereixen dades mensuals per al període
històric (1850–1879 i 2009–2014) i per a l'escenari SSP2-4.5 (2015–2038).
Per a la validació de la simulació factual, es van recollir
observacions de precipitació horàries de 256 estacions meteorològiques dins de
la regió d'estudi (Fig. 1b). L'Agència Meteorològica Espanyola (AEMET)
proporciona registres de 134 estacions, l'Associació Meteorològica Valenciana
(AVAMET) proporciona 107 estacions i l'empresa privada SISRITEL opera 15
estacions. Tots els conjunts de dades meteorològiques en brut utilitzats en
aquest estudi es van sotmetre a rigorosos controls de qualitat per garantir la
precisió i la consistència. A més, les dades de reanàlisi ERA5 s'utilitzen per
analitzar les condicions del patró sinòptic de l'alçada geopotencial de 500 hPa
i la pressió mitjana del nivell del mar el dia seleccionat.
El model de Recerca i Previsió Meteorològica (WRF) v.4.5
s'utilitza per simular l'esdeveniment de fortes precipitacions en el clima
actual (d'ara endavant, simulació factual) i el clima preindustrial (d'ara
endavant, simulació contrafactual). Les simulacions van incloure dos dominis
imbricats sobre la regió de València amb un espaiament de malla horitzontal de
3 km i 1 km, i 65 nivells verticals híbrids; aquest últim resol millor la
convecció profundament humida i millora la resolució de les precipitacions.
S'han dut a terme diverses proves de configuració i temps d'inicialització
diferents per obtenir la simulació factual més realista (el Material
Suplementari inclou una comparació amb diferents inicialitzacions factuals i
contrafactuals). Tots els temps d'inicialització mostren canvis relatius
similars entre les execucions factuals i contrafactuals, cosa que proporciona
confiança que les conclusions principals no són sensibles a la inicialització
específica escollida. Finalment, els principals paràmetres del model WRF són:
l'esquema de sis classes d'un sol moment del WRF per a la microfísica,
l'esquema de la Universitat de Yonsei per a la capa límit planetària, l'esquema
d'ona curta de Dudhia i l'esquema d'ona llarga del model de transferència
radiativa ràpida per a la radiació. Els núvols cúmuls són calculats
explícitament pel model en ambdós dominis. L'execució factual es basa en
condicions de contorn inicials i laterals de l'anàlisi ECMWF-IFS amb una
resolució horitzontal de 0,1°, 27 nivells verticals i una resolució temporal de
6 hores. Les simulacions s'executen durant un període de 36 hores, establint un
spin-up de 12 hores i un temps d'inicialització fixat a les 18:00 UTC del 28
d'octubre de 2024. Es demostra que la simulació factual captura adequadament
els sistemes convectius de mesoscala i el patró de precipitacions a la regió de
València, tal com reflecteixen les dades observacionals (Fig. 1b).
Enfocament de línia argumental mitjançant l'enfocament del
pseudoescalfament global
L'enfocament de línia argumental mitjançant l'experiment
d'escalfament pseudoglobal (PGW en anglés) és un mètode àmpliament adoptat en
estudis previs sobre el canvi climàtic regional. Aquest mètode afegeix un
senyal de pertorbació climàtica a les condicions de referència per al període
d'interès. Aquí, aquest enfocament s'aplica per analitzar la contribució del
senyal CCA a la pluja extraordinària associada amb el sistema convectiu de
mesoscala estudiat aquí, considerant els escenaris històrics i SSP2–4.5 de 15
models climàtics CMIP6 (Taula suplementària 1). Es modifiquen diverses
variables pronòstiques de l'anàlisi ECMWF-IFS, utilitzades com a condicions
inicials i de contorn; totes són purament termodinàmiques: temperatura de
l'aire, humitat específica, temperatura de 2 metres i temperatura de la pell. A
més, els gasos d'efecte hivernacle es pertorben per reflectir les condicions
preindustrials que modifiquen la concentració de GEH al codi font del WRF.
Primer, per a cada GCM, els forçaments antropogènics (∆ a l'Eq. (1)) s'han
calculat com la diferència entre dos períodes climàtics mitjans mensuals a
llarg termini: 1850–1879 i 2009–2038. Per obtenir un període climàtic on
l'esdeveniment de pluja extraordinària estiga centrat en un període climàtic de
30 anys, hem concatenat l'experiment històric CMIP6 del 2009 al 2014 amb
l'escenari de via intermèdia (SSP2–4.5) del 2015 al 2038:
ΔXm=X(1850-1879),m – X(2009-2038),m
on m és el mes i X denota una de les variables
pronòstiques. A més del forçament climàtic per a cada model, la mitjana del
conjunt, dels diferents models climàtics CMIP6 utilitzats aquí, es calcula i
analitza com un model climàtic més.
Finalment, les condicions inicials i de contorn per a les
simulacions de la història es generen afegint els forçaments climàtics mensuals
mitjans a les dades IFS de 6 hores per generar les condicions inicials/límits
climàtics de tipus preindustrial (contrafactuals) (Eq. (2)).
Xpgw=Xifs+ ΔXm
On Xifs són les condicions de contorn inicials i
laterals de l'IFS i Xm és el forçament del senyal CCA obtingut a l'Eq.
(1). Això es calcula per a cada model climàtic utilitzat en aquest estudi
(Taula suplementària 1). Les històries realitzades per les condicions de
contorn inicials i laterals modificades es comparen amb la simulació factual
per quantificar com el CCA potencia l'esdeveniment de pluges fortes. En
comparació amb estudis de recerca anteriors que utilitzaven simulacions PGW,
aquest estudi utilitza forçaments climàtics de 15 models climàtics individuals
i genera una mitjana de conjunt multimodel per simular l'esdeveniment
contrafactual, en lloc de confiar únicament en la mitjana de conjunt. Aquest
enfocament ens permet avaluar com cada model climàtic atribueix l'esdeveniment
de pluja extraordinària a l'CCA, alhora que proporciona un conjunt de dades més
gran per a una anàlisi estadística més robusta i captura la incertesa
relacionada amb la simulació de la mitjana de conjunt.
Mètriques d'avaluació
Aquest estudi analitza (i) la intensitat i l'àrea de la
pluja, (ii) els canvis en el contingut i els fluxos d'humitat i (iii) els
canvis en els mecanismes físics que controlen les pluges fortes durant el
període de tempesta de la simulació (13 h, 29 d'octubre, 04-16 UTC) dins d'un
domini centrat a la regió de València (vegeu les figures 2-4).
La pluja s'analitza derivant la precipitació total de les
diferències entre els resultats d'1 hora del model WRF (intensitat de pluja d'1
hora) i agregant-los en intensitats de pluja de 6 hores. L'àrea de pluja es
deriva de la simulació factual de precipitació total establint quatre llindars
estadístics objectius: rang percentil 90 (P90), 95 (P95), 180 mm i 99 (P99). El
llindar de 180 mm s'estableix perquè correspon a l'avís vermell de l'AEMET per
fortes precipitacions a la regió de València. Per avaluar la influència de l'CCA,
la taxa d'augment de la simulació contrafactual (en cada simulació del model
climàtic) a la simulació factual es calcula mitjançant l'Eq. (3):
{{%}_{{increase}}}_{m}=\frac{{{Factual}}_{m}-\,{{Counterfactual}}_{m}}{{{Counteractual}}_{m}}\; {{\cdot }}\; 100
on m representa cada simulació del model WRF amb el
seu corresponent m-th forçament climàtic.
Es consideren diverses variables de diagnòstic i paràmetres
postprocessats per estudiar i analitzar la seva relació amb les fortes pluges:
proporció de mescla de vapor d'aigua, proporció de mescla d'aigua de pluja,
proporció de mescla de neu granulada, proporció de mescla de gel i neu, MUCAPE,
AP i WVFlux. Tots els paràmetres de la proporció de mescla són una sortida
directa del model. CAPE i AP es calculen mitjançant els càlculs de diagnòstic
de la biblioteca de Python wrf-python (wrf.cape_2d i wrf.AP, respectivament)99.
WVFlux és el flux de vapor d'aigua a cada nivell del model.
Aquest paràmetre s'utilitza, per exemple, per avaluar el perfil vertical del
vapor d'aigua en rius atmosfèrics i esdeveniments de pluja extrema. El WVFlux
(en unitats de m s−1) es calcula mitjançant l'Eq. (4):
WVFlux = √ (u.q)2 + (v.q)2
on u i v són els components del vent (m s−1), q és la humitat específica (kg kg−1) a cada nivell del model. Per avaluar els canvis en els mecanismes físics, utilitzem múltiples diagnòstics postprocessats de WRF que controlen els esdeveniments de fortes pluges: velocitat vertical positiva màxima (corrent ascendent), concentració màxima de calamarsa i calamarsa a la columna, escalfament latent o diabàtic microfísic, helicitat màxima del corrent ascendent i eficiència de precipitació (PE). La PE es defineix com la relació entre la taxa de precipitació superficial i la taxa de condensació total integrada verticalment, incloent-hi líquid i gel (P/C, kg m⁻² s⁻¹), donant lloc a una eficiència adimensional. Per calcular la PE, seguim la metodologia de primera aproximació de, en què la condensació es deriva de variables d'estat. Per calcular PE, seguim la metodologia de primera aproximació, en la qual la condensació es deriva de variables d'estat.La resta de variables són produïdes directament pel model mitjançant l'activació dels diagnòstics WRF del Laboratori Nacional de Tempestes Severes (NSSL en anglés).
L'anàlisi d'escalat de Clausius-Clapeyron es duu a terme per
determinar l'alçada de la resposta de la precipitació extrema (i la resta de
paràmetres) al canvi de temperatura entre les simulacions factuals i les
contrafactuals. Primer, calculem la diferència de temperatura abans que
comencés l'esdeveniment a València entre els dos climes, cosa que resulta en un
augment mitjà de +1,08 °C. Després, ordenem la precipitació per hora (i la
resta de paràmetres) en el període de tempesta i calculem la diferència entre
els dos estats climàtics (Eq. (3)). Finalment, dividim aquest % d'augment pel
canvi de temperatura, que resulta com a % de canvi per grau d'escalfament.
La prova U de Mann-Whitney no paramètrica s'utilitza per
establir diferències (confiança del 99%) entre les simulacions factuals i les
contrafactuals per a les variables esmentades anteriorment. Totes les
diferències descrites com a significatives al manuscrit es proven i es
confirmen al nivell p < 0,01.
Limitacions
Aquest treball té algunes limitacions pel que fa a la
configuració del model, les restriccions del PGWA i la manera com vam avaluar
el canvi per °C d'escalfament. En primer lloc, el PGWA restringeix la
circulació a gran escala a la de l'esdeveniment observat i imposa principalment
canvis termodinàmics. Per tant, no pot explorar trajectòries baixes de tall
alternatives o canvis de règim dinàmic que un clima més fred (enfocament
d'atribució) o més càlid (canvis futurs) podria afavorir. El nostre resultat s'hauria
d'interpretar com a condicional ("si un esdeveniment com les inundacions
de València s'hagués produït en un clima preindustrial, com hauria
canviat?") en lloc d'afirmacions probabilístiques sobre la probabilitat
que passés. En segon lloc, centrar-se només en un únic episodi d'alt impacte
limitava la representativitat, perquè la variabilitat interna i la dependència
estacional no s'introdueixen completament. En tercer lloc, la resolució del
model i la configuració física introdueixen incertesa numèrica. Malgrat que
l'espaiat de la malla (1 km) permeta la convecció, l'orografia complexa i les
interaccions de la brisa marina al llarg de la costa valenciana encara es poden
tergiversar i afectar la manera com es resolen els extrems de precipitació, que
també són sensibles a la microfísica i als esquemes de capa límit. Com que es
tracta d'un fenomen de mesoscala amb una predictibilitat inherentment limitada,
es recomana utilitzar un marc de conjunt que incorpori pertorbacions
estocàstiques a les condicions inicials o al propi model. Per tant, seria més
apropiat un sistema de predicció de conjunt per capturar la incertesa
meteorològica, a més de la incertesa climàtica abordada en aquest estudi. Tot i
que vam utilitzar 15 GCM CMIP6 per avaluar la incertesa relacionada amb els
models climàtics, una font d'incertesa addicional es basa en la manera com es
construeixen els forçaments PGW, que podrien tenir un impacte en la
disponibilitat d'humitat i els desencadenants de mesoscala. Finalment,
l'etiqueta "canvi per grau d'escalfament" s'utilitza aquí com a
descripció concisa de la diferència relativa entre dos estats físics discrets
(condicions actuals vs. preindustrials). No implica linealitat més enllà
d'aquest rang. L'extrapolació a un rang d'escalfament més ampli s'ha de fer amb
precaució, ja que els extrems de curta durada poden dependre de la temperatura,
el tipus de tempesta i la dinàmica.
DISPONIBILITAT DE DADES
Els següents conjunts de dades GCM utilitzats en aquest
estudi estan disponibles a través del repositori CMIP6
(https://esgf-node.llnl.gov/projects/cmip6/). La reanàlisi ERA5 està disponible
al magatzem de dades climàtiques del servei de canvi climàtic Copernicus
(https://doi.org/10.24381/cds.bd0915c6). Les dades de Meteosat de segona
generació estan disponibles al magatzem EUMETSAT (https://data.eumetsat.int/) i
al paquet Python EUMDAC
(https://gitlab.eumetsat.int/eumetlab/data-services/eumdac). Les dades de
fitxers de formes utilitzades en aquest treball estan disponibles a les dades
GADM (https://gad.org/download_country.html). Els increments PGW es van
realitzar mitjançant PGWERA5 v1.1, que es pot descarregar des d'un repositori
de Github (https://github.com/Potopoles/PGW4ERA5.git). Les simulacions
numèriques es van dur a terme utilitzant WRFV4.5, que es pot descarregar del
repositori UCAR de Github (https://github.com/wrf-model/WRF.git). Les llistes
de noms de WRF utilitzades per generar totes les simulacions estan disponibles
a
https://github.com/ccalvosa/dana_vlc_attribution.
Els scripts d'anàlisi i visualització estaran disponibles en
un repositori de Github si es sol·licita raonablement a l'autor corresponent.
Referència bibliogràfica:
Calvo-Sancho, C., Díaz-Fernández, J.,
González-Alemán, J.J. et al. Human-induced climate change amplification
on storm dynamics in Valencia’s 2024 catastrophic flash flood. Nat Commun
17, 1492 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68929-9
Comentaris
Publica un comentari a l'entrada