Seasonal assessment of climate conditions favouring drought with the use of downscaling methods under different climate change scenarios

Abstract

During the last decades, Greece is experiencing an increasing number of various extreme events such as heat waves, drought, wildfires and floods, with serious environmental and socio-economic impacts, which could be attributed to climate change due to global warming. In this thesis, the dynamical downscaling technique was selected to perform high resolution climate change projections of drought characteristics over Greece, using the Weather Research and Forecasting model (WRF) and EC-EARTH global model under RCP4.5 and RCP8.5. Historical and future simulations were performed at a spatial resolution of 5 km, to produce downscaled datasets, aiming to capture the complex topographical characteristics of this country. The downscaled results aimed to investigate the climate change signal of the regional climate, regarding the mean minimum and maximum temperatures and total precipitation as well as the projected changes on the indices of extremes. The investigation of drought characteristics in Greece focused on predicted changes of drought characteristics, (severity, duration and intensity) using appropriate drought indices, Standardized Precipitation Index και Standardized Evapotranspiration Index, which provided a comprehensive interpretation of drought events for the examined future periods and scenarios. The present study indicated that Greece will face relatively severe drought conditions in the upcoming years. This research also revealed a shift of drought in the western parts of the country, by the end of the 21st century, under both scenarios. Moreover, owing to the high spatial resolution used, substantial differences in drought characteristics were found in future projections between areas, highly varying in temporal and spatial terms under the two emission scenarios. Within this context, the produced high resolution projected changes of the present study can serve as a firm and reliable basis for climate change impact assessments based on drought characteristics for the area of Greece.

Τις τελευταίες δεκαετίες, η Ελλάδα βιώνει έναν αυξανόμενο αριθμό διαφόρων ακραίων γεγονότων, όπως κύματα καύσωνα, ξηρασία, πυρκαγιές και πλημμύρες, με σοβαρές περιβαλλοντικές και κοινωνικοοικονομικές παρατηρήσεις, που θα μπορούσαν να αποδοθούν στην κλιματική αλλαγή λόγω της υπερθέρμανσης του πλανήτη. Στην παρούσα διατριβή, επιλέχθηκε η τεχνική δυναμικής υποκλιμάκωσης για την εκτέλεση μελλοντικών εκτιμήσεων της ξηρασίας στην Ελλάδα λόγω κλιματικής αλλαγής, χρησιμοποιώντας το μοντέλο Weather Research and Forecasting (WRF) και το παγκόσμιο κλιματικό μοντέλο EC-EARTH για το RCP4.5 και το RCP8.5. Πραγματοποιήθηκαν ιστορικές και μελλοντικές προσομοιώσεις σε χωρική ανάλυση 5 km, για την παραγωγή υψηλής ανάλυσης δεδομένων, με στόχο την αποτύπωση των πολύπλοκων τοπογραφικών χαρακτηριστικών της χώρας. Οι υψηλές αναλύσεις αποσκοπούσαν αρχικά στη διερεύνηση της κλιματικής ανωμαλίας των βασικών κλιματικών παραμέτρων, όπως είναι οι μέσες εποχιακές και ετήσιες ελάχιστες και μέγιστες θερμοκρασίες, η συνολική βροχόπτωση καθώς και οι προβλεπόμενες αλλαγές όσον αφορά τους δείκτες των ακραίων τιμών. Στη συνέχεια, μελετήθηκε η μεταβολή των μελλοντικών χαρακτηριστικών της ξηρασίας στην Ελλάδα, όπως είναι η σοβαρότητα, η διάρκεια και η ένταση της. Αυτά τα χαρακτηριστικά υπολογίστηκαν με την χρήση κατάλληλων δεικτών ξηρασίας Standardized Precipitation Index και Standardized Evapotranspiration Index, οι οποίοι παρείχαν μια ολοκληρωμένη ερμηνεία των χαρακτηριστικών των επεισοδίων ξηρασίας για τις εξεταζόμενες περιόδους και σενάρια. Η μελέτη έδειξε ότι η Ελλάδα θα αντιμετωπίσει σχετικά σοβαρές και παρατεταμένες συνθήκες ξηρασίας τα επόμενα χρόνια. Αυτή η έρευνα αποκάλυψε επίσης μια μετατόπιση του φαινομένου της ξηρασίας στις δυτικές περιοχές της χώρας, μέχρι το τέλος του 21ου αιώνα, και στα δύο σενάρια. Επιπλέον, λόγω της υψηλής χωρικής ανάλυσης που χρησιμοποιήθηκε, βρέθηκαν σημαντικές διαφορές στα χαρακτηριστικά της ξηρασίας σε μελλοντικές προβλέψεις μεταξύ των περιοχών, που ποικίλλουν σε μεγάλο βαθμό χωροχρονικά στα δύο σενάρια εκπομπών. Στο πλαίσιο αυτό, οι προβλεπόμενες αλλαγές υψηλής χωρικής ανάλυσης στην παρούσα μελέτη μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως αξιόπιστη βάση για εκτιμήσεις επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής με βάση τα χαρακτηριστικά της ξηρασίας για την περιοχή της Ελλάδας.