Scenari di cambiamento climatico in Italia e nel Mediterraneo · SCENARI DI CAMBIAMENTO CLIMATICO...

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SCENARI DI CAMBIAMENTO CLIMATICO IN ITALIA E NEL MEDITERRANEO "Stato delle conoscenze riguardo ai cambiamenti climatici in Italia” Ministero dell'ambiente sala Europa, 27 Febbraio 2012, Roma Silvio Gualdi, CMCC

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SCENARI DI CAMBIAMENTO CLIMATICO

IN ITALIA E NEL MEDITERRANEO

"Stato delle conoscenze riguardo ai cambiamenti climatici in Italia”Ministero dell'ambiente sala Europa, 27 Febbraio 2012, Roma

Silvio Gualdi, CMCC

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Who we are

• An Italian research center on climate science and policy

• A network of Italian public and private research institutions

• Funded by the Italian Ministries MIUR, MATTM and MEF

• Within the framework of the National Research Plan

Partners:

• INGV - National Institute on Geophisics and Vulcanology

• UNISA - University of Salento

• UNISANNIO - University of Sannio

• CIRA - Italian Center for Spatial Research

• FEEM - Enrico Mattei ENI Foundation

• UV - University “Ca Foscari” of Venice

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Associated Centers:

• CNR - Consiglio Nazionale delle Ricerche - Dipartimento Terra Ambiente

• University of Tuscia

• IAMB - Istituto Agronomico Mediterraneo di Bari

• CRMPA - Centro di Ricerca in Matematica Pura e Applicata

• University of Sassari

• Consorzio SPACI

• OGS - Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale18

Who we are

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Network

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5

Activities

Numerical Numerical SimulationsSimulations

Agricultural Agricultural Impacts:Impacts:ForestsForests

Agricultural Agricultural Impacts:Impacts:

CropsCrops

Impacts:Impacts:Energy and Energy and

EconomyEconomy

Impacts:Impacts:HealthHealth

Impacts:Impacts:Mediterranean Mediterranean

SeaSea

Numerical

MethodsSoftware

Development

Impacts:Impacts:The Coastal ZoneThe Coastal Zone

Climate Research

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1. Previsioni Climatiche: scale (intra-)stagionali - multiannuali

2. Proiezioni di Cambiamento Climatico: breve (decennali) e lungo (centennali) termine

3. Info-Clima: interazione con gli stakeholders e utilizzatori

4. Relazioni Istituzionali & Politiche di adattamento

� Produzione di previsioni climatiche e proiezioni di cambiamento climatico e della comunicazione dei risultati e delle informazioni ottenute a diverse tipologie di utilizzatori (decisori e portatori d’interesse dall’industria, organismi politici pubblici e di pianificazione e infine scienziati e ricercatori di altre discipline)

Divisione di Servizi Climatici (SERC)

� Le previsioni climatiche e le proiezioni di cambiamento climatico sono basate sui modelli del CMCC, globali e regionali ad alta risoluzione.

� Ricerca nell’ambito delle politiche di adattamento ai cambiamenti climatici eattività di supporto tecnico-scientifico alle istituzioni nei processi di negoziazioni multilaterali nel campo dei cambiamenti climatici (EU, IPCC, UNFCCC).

4 Gruppi:

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SERC DirectorS. Gualdi

Climate ChangeProjections

S. Gualdi

Division ManagerL. Amato

AssistantI. Mazzocco M. Galisi

Climate PredictionsA. Bellucci

Info-ClimateA. Lanza

P. Athanasiadis

A. Borrelli

S. Materia

E. Banos A. Sanna S. Medri

S. Venturini

L. Reda

E. Scoccimarro

M. Zampieri

F. Massari

System and Numerical Support

Institutional Relations& Adaptation Policies

S. Castellari

SERC Organization Chart

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The CMCC Climate Model (CMIP5 configuration)

Land Surface

SILVA(Alessandri 2006)

AtmosphereECHAM5

(from 200-to-80 km)(Roeckner et al 1996, 2003)

Global Ocean

OPA 8.2 (ORCA2)(Madec et al, 1998)

Sea IceLIM (ORCA2)(Timmerman et al, 2005)

CouplerOASIS3

(Valcke et al, 2000)

Coupling Daily (or higher frequency) & no flux adjustment

Marine Bio-Geochemistry

PELAGOSVichi et al. 2007

Med SeaNEMO-MFS

(~6.7 km)Oddo et al. (2009)

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The CMCC Climate Model (CMIP5 configuration)

AtmosphereECHAM5

(from 200-to-80 km)(Roeckner et al 1996, 2003)

Global Ocean

OPA 8.2 (ORCA2)(Madec et al, 1998)

CouplerOASIS3

(Valcke et al, 2000)

Coupling Daily (or higher frequency) & no flux adjustment

PHYSICAL CORE

CMCC-CM

Fogli et al. (2010)Scoccimarro et al. (2011)

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The CMCC Climate Model (CMIP5 configuration)

Land Surface

SILVA(Alessandri 2006)

AtmosphereECHAM5

(from 200-to-80 km)(Roeckner et al 1996, 2003)

Global Ocean

OPA 8.2 (ORCA2)(Madec et al, 1998)

Sea IceLIM (ORCA2)(Timmerman et al, 2005)

CouplerOASIS3

(Valcke et al, 2000)

Coupling Daily (or higher frequency) & no flux adjustment

Marine Bio-Geochemistry

PELAGOSVichi et al. 2007

CARBON CYCLE

CMCC-CESM

Vichi et al. (2011)

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The CMCC Climate Model (CMIP5 configuration)

AtmosphereECHAM5

(from 200-to-80 km)(Roeckner et al 1996, 2003)

Global Ocean

OPA 8.2 (ORCA2)(Madec et al, 1998)

CouplerOASIS3

(Valcke et al, 2000)

Coupling Daily (or higher frequency) & no flux adjustment

Med SeaNEMO-MFS

(~6.7 km)Oddo et al. (2009)

FOCUS ON THE MEDITERRANE

AN REGION

CMCC-CMED

Gualdi et al. (2011)

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The CMCC Climate Model

Land Surface

SILVA(Alessandri 2006)

AtmosphereECHAM5

(from 200-to-80 km)(Roeckner et al 1996, 2003)

Global Ocean

OPA 8.2 (ORCA2)(Madec et al, 1998)

Sea IceLIM (ORCA2)(Timmerman et al, 2005)

CouplerOASIS3

(Valcke et al, 2000)

Coupling Daily (or higher frequency) & no flux adjustment

Ocean initial conditions from spin-up or from CMCC analyses

Atmospheric I.C. from AMIP-type

runs or from Re-analyses (ERA)

Initialization (off-line)

Marine Bio-Geochemistry

PELAGOSVichi et al. 2007

Med SeaNEMO-MFS

(~6.7 km)Oddo et al. (2009)

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Climate simulations: explore the mechanisms that drive the climate variability and climate change. Process oriented investigations on a wide range of spatial and temporal scales.

Climate projections: assess the climate change signal according to prescribed scenarios of radiative forcing. Generally long simulations starting from spin-up initial conditions. Identification of long-term trends and of changes in the statistics of parameters of interest.

Short-term projections: assess the climate variations due to both the internal variability and changes in the external forcings. Ensembles of short-term (~10-to-30 years) projections, but initialized with observed conditions (specific start date). Change in the statistics of parameters of interest.

How do we use our climate model?

Seasonal predictions: assess the climate variations mostly due to the internal variability of the climate system. 6-to-12 month simulations initialized with observed conditions (specific start date). Prediction of possible anomalous conditions in the “current statistics” (current climate).

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10*(

°C/d

ecad

e)T2m trend 2001-2050 DJF

T2m trend 2001-2050 JJA

(mm

/day

)/de

cade

Prec trend 2001-2050 DJF

Prec trend 2001-2050 JJA

Deviation of the global mean surface temperature(wrt 1840-70 mean)

T2m and Precipitation

projected trends

Future Climate Change Projections

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2000 203519601965 1970 1990 2005 …1985 203020101975 1980 1995 2015 2020

30-year hindcast/forecast simulations grouped into3-members ensembles, for different start dates

• CMCC CGCM (ECHAM5+OPA/LIM) • CMIP5 GHG & aerosol RF• RCP4.5 scenario (2005 onward)• solar variability• ocean init.: from ODA products

RCP4.5

Short Term Projections (Decadal Predictions)

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Short-term fluctuations due to both natural variability and anthropogenic radiative forcing

Observ

North Atlantic annual-mean SST

Time series of SSTA in the North Atlantic [0-60N;50W-10W] Hindcast for 5-prediction years and Observations (5-year running mean)

Some predictive skill is evident when 5-yrs slices out of each hindcast simulation are retained

Short Term Projections (Decadal Predictions)

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Downscaling

LIMITED AREA MODEL: COSMO-CLM

From Global

To Local

• Horizontal resolution: 14 km• Vertical resolution: 40 levels• Non-hydorstatic

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Orography From Global

To Local

• Horizontal resolution: 8 km• Vertical resolution: 40 levels• Non-hydorstatic

LIMITED AREA MODEL: COSMO-CLM

Downscaling

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19

From Global

To Local

• Horizontal resolution: 2.7 km• Vertical resolution: 40 levels• Non-hydorstatic

LIMITED AREA MODEL: COSMO-CLM

Downscaling

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# Simulation CMCC-CESMEarth sys-model

CMCC-CMSstratosphere

CMCC-CM

3.1 Pre-industrial control X X X3.2 Historical (1850-2005) X X X3.3 AMIP (1978-2008) X X4.1 RCP4.5 (2006-2100) X4.2 RCP8.5 (2006-2100) X X X6.1 Idealized + 1% CO2/yr X X1.2 Decadal predictions (1960-2035) X X

Preindustrial (pre-1850) : 300 years

Historical (1850-2005): 156 years

21st Century scenario RCP4.5: 96 years

21st Century scenario RCP8.5: 96 years

1%/year CO2 increase (up to 4xCO2): 140 years

Summary

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GRAZIE