An assessment of long term temperature variability in the Sierra de Guadarrama

Abstract

[ES]Este trabajo proporciona un primer análisis de la variabilidad de la temperatura a escalas interanuales y decadales en la Sierra de Guadarrama (SG), un área protegida de alta montaña del Sistema Central en la Península Ibérica. Se utilizan datos observacionales de estaciones situadas en la zona y una simulación regional de alta resolución (1km) del modelo Weather Research and Forecasting (WRF) para analizar la variabilidad de la temperatura durante el periodo 2000-2015. La comparación entre ambos conjuntos de datos permite evaluar el grado de realismo con el que las simulaciones representan la variabilidad observada. Los resultados muestran que el modelo tiene tendencia a infraestimar los valores medios y las anomalías de las temperaturas observacionales en las estaciones de mayor altitud. Se observa un gradiente vertical de temperatura media de -3.95ºC/km, que es sobreestimado por el modelo (-6.52ºC/km).La variabilidad de las anomalías térmicas aumenta con la altitud para las observaciones y, en menor medida, para las simulaciones. Se evalúa el valor añadido que ofrece WRF frente al uso del reanálisis ERA Interim, que proporciona las condiciones iniciales y de contorno a la simulación regional. Se observa un menor sesgo de las temperaturas que proporciona el modelo regional en comparación con el reanálisis. Se lleva a cabo un Análisis de Componentes Principales (PCA) sobre el campo de anomalías de temperatura de WRF para la evaluación de su variabilidad. Este análisis proporciona un primer modo muy dominante que explica el 94% de la varianza total y cuya componente principal muestra una gran correlación con las anomalías observacionales. La variabilidad de la temperatura en la SG muestra una gran relación con la temperatura en el interior de la Península Ibérica y con una gran parte del suroeste de Europa. El patrón de regresión entre la temperatura proporcionada por la simulación y la que procede del reanálisis permite obtener una estimación de la variabilidad de la temperatura en la SG en los últimos 40 años.

[EN]This work provides a first assessment of temperature variability at interannual and decadal timescales in the Sierra de Guadarrama (SG), a high mountain protected area of the Central System in the Iberian Peninsula. Observational data from stations located in the area and simulated data from a high-resolution configuration (1 km) of the Weather Research and Forecasting (WRF) model, fed from ERA Interim inputs, are used in order to analyse the temperature variability in the period 2000-2015. The comparison between both datasets allows for the evaluation of the realism of the model simulations. Results show that the model tends to underestimate observational mean temperatures and anomalies at high altitude stations. A linear mean temperature vertical gradient of -3.95ºC/km is observed and overestimated by the model (-6.52ºC/km).The variability of temperature anomalies for both the observations and, to a lesser extent, the simulations increases with height. The added value that WRF offers against the use of ERA Interim is evaluated. Results show that WRF provides a better performance than the reanalysis, as it shows smaller biases with the observational temperature anomalies. A Principal Component Analysis (PCA) is performed over the temperature anomalies field of WRF for the assessment of its variability. This analysis provides a very dominant first mode that explains the 94% of the total variance and whose PC shows a large correlation with the observational anomalies. Temperature variability in the SG shows a large relationship with temperature in the midland Iberian Peninsula and broadly over south-western Europe. The regression patterns between WRF and the reanalysis are calculated in order to obtain an estimate of the temperature variability over the SG during the last 40 years.