Air quality and meteorológical modelling of urban areas in the context of climate change

Abstract

Esta tesis desarrolla un enfoque metodológico que incluye los principales patrones relacionados con el cambio climático y el desarrollo urbano que interaccionan con las partículas de aerosoles (y en concreto con las PM10), permitiendo explorar sus impactos actuales y futuros. Los nuevos métodos desarrollados en ésta tesis se centran en áreas urbanas de tamaño medio y en continuo desarrollo. Esto es de particular relevancia puesto que hasta la fecha hay muy pocos estudios sobre ese tipo de ambientes urbanos, el más común en Europa. Esta tesis desarrolla una metodología exhaustiva que abarca satisfactoriamente varios enfoques diferentes pero complementarios: i) proyecciones climáticas regionales, ii) evaluaciones cuantitativas de cambio climático e impactos urbanos sobre PM10, y iii) la aplicación del enfoque metodológico desarrollado para estudiar cuestiones relacionadas con el clima local. Para ello, la tesis aborda las siguientes cuestiones: ¿ ¿Cuál es el impacto esperado del cambio climático durante el siglo XXI a escala regional y local en términos de tendencias de temperaturas?¿ ¿Cuál es la variabilidad del PM10 y cuales son las causas de dicha variabilidad en zonas industrializadas y de alta densidad de tráfico?¿ ¿Qué papel juega la capa límite atmosférica en relación con la variabilidad del PM10 en ciudades medias costeras rodeadas por un terreno complejo?¿ ¿Cuál es el impacto del crecimiento urbano y el cambio climático en la capa límite urbana a lo largo del siglo XXI?Principales resultadosLas proyecciones climáticas disponibles se han analizado sobre la región del País Vasco y para la cuenca de Bilbao durante las estaciones de verano y de invierno. Los resultados presentados se han basado en diferentes modelos regionales de clima bajo el escenario A1B del IPCC a una resolución horizontal de 25x25 km. A escala regional, los resultados muestran que las temperaturas mínimas/máximas aumentarán durante las estaciones de invierno/verano hasta 3.5 ºC y 3 ºC, respectivamente. En consecuencia, en invierno, el número de días helados disminuirán hasta un 70% respecto al presente y las olas de frío disminuirán en un 60% a finales del siglo XXI. Por el contrario, para los meses de verano, las olas de calor serán más frecuentes y duraderas aumentando en un 30% respecto al presente.A escala local, sobre la cuenca de Bilbao, las proyecciones muestran que las variables meteorológicas más afectadas por el cambio climático son la temperatura, la humedad específica, la radiación solar, la precipitación y la velocidad y dirección del viento. Para las estaciones de verano, la temperatura media se verá aumentada hasta 2 ºC, lo cual inducirá un aumento en la humedad específica. Además, el incremento de la radiación solar, producirá menos nubosidad y por tanto, menor precipitación. Se espera un descenso de la velocidad del viento y una mayor frecuencia de vientos del este, implicando un mayor número de días en condiciones anticiclónicas. Los modelos no muestran una tendencia clara en invierno. Se espera un aumento en la temperatura media de hasta 3 ºC y un aumento de la humedad específica. La radiación solar disminuirá, con lo que el aumento de la nubosidad traerá mayores precipitaciones. Todo esto combinado con un número menor de días helados, menores olas de calor y mayor frecuencia de vientos del norte.