Climate change in northeastern Brazil, the Amazon and La Plata Basin: evaluation of the IPCC models and scenarios for the XXI century

The global models of CMPI3 to the fourth report of Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC-AR4) are evaluated for the Northeast Brazilian region, Amazon region and La Plata basin for the representation of seasonality and multiannual variability of precipitation for the period 1901 to 1999. This evaluation is performed using data from the Climatic Research Unit (CRU) and the 20th Century Reanalysis V2 do National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). For the seasonality study is proposed to create a performance index based on measures of correlation and mean square error to the evaluation and model classification. For the multiannual variability, is applied the wavelet transform to the observed data, and then models are evaluated and ranked based on measures of spectral correlation and Euclidean distance between the observed variance and models variance in each band. Then, models are classified following the general classification, for the Northeast the CSIRO.MK3.0.RUN2 model; for La Plata basin the CCCMA.CGCM3.1.RUN2 model; for the Amazon region the GISS.MODEL.E.R.RUN6 model those which best represented the rainfall in the twentieth century. At A1B scenario, is made an analysis of seasonal forecast and multiannual trends of better placed models in the seasonal and general classification. For the seasonal projection, analysis consist in the anomalies precipitation calculations on all models for the periods 2010-2039, 2040-2069 and 2070-2099 during the period 1901- 1999. For the multiannual trends for the period 2010 to 2099, annual observed data are standardized, based on the parameters of the scenario 20C3M. Then is done an analysis with average moving, median moving of 10 years, regression linear, Mann Kendall Sen and Wavelet transform. In wavelets trends the MRI.CGCM2.3.2A.RUN3 model does not indicate trend, the GISS.MODEL.E.R.RUN2 model indicates an increasing trend from 2030, the UKMO.HADCM3.RUN1 model shows a declining trend by 2050 in the Northeast. In La Plata basin, the CCCMA.CGCM3.1.RUN2 indicates increasing trend throughout the twenty first century, the CCCMA.CGCM3.1.RUN1 shows an increase trend from 2030 and the NCAR.PCM1.RUN1 model shows no trend. In the Amazon region, the CSIRO.MK3.0.RUN1, CCCMA.CGCM3.1.RUN1, INGV.ECHAM4.RUN1 models do not indicate any trend over the twenty-first century.Os modelos globais do CMPI3 para o quarto relatório do Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC-AR4) são avaliados para a região do Nordeste, Amazônia e bacia da Prata quanto à representação da sazonalidade e da variabilidade plurianual da precipitação para o período de 1901 a 1999. Essa avaliação é realizada utilizando-se os dados do Climatic Research Unit (CRU) e a reanálise 20th Century Reanalysis V2 do National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Quanto à sazonalidade propõe-se a criação de um índice de desempenho, baseado em medidas de correlação e erro quadrático médio, para a avaliação e classificação dos modelos. Quanto à variabilidade plurianual, é aplicada a transformada de ondeletas aos dados observados, e em seguida as rodadas dos modelos são avaliadas e classificadas baseadas em medidas de correlação espectral e distância euclidiana entre a variância nas bandas existentes na série observada. Logo, os modelos são classificados seguindo a avaliação geral, sendo para o Nordeste o modelo CSIRO.MK3.0.RUN2, para a região da bacia da Prata o CCCMA.CGCM3.1.RUN2 e para a região Amazônica o GISS.MODEL.E.R.RUN6 os que melhor representaram a precipitação no século XX. Para o cenário A1B é feito um análise de projeções sazonais e tendências plurianuais dos modelos melhor colocados na avaliação sazonal e geral de cada região. Quanto à projeção sazonal a análise consiste no cálculo das anomalias de precipitação em todos os modelos para os períodos 2010-2039, 2040-2069 e 2070-2099 em relação ao cenário de simulações 20C3M durante o período 1901-1999. Quanto à tendência plurianual para o período de 2010 a 2099, as precipitações anuais são padronizadas, com base nos parâmetros do cenário 20C3M. Logo é feita uma análise de tendências usando a média e mediana móvel de 10 anos, regressão linear, Mann Kendall Sen e Ondeletas. Na tendência por ondeletas o modelo MRI.CGCM2.3.2A.RUN3, não indica tendência o GISS.MODEL.E.R.RUN2 indica uma tendência de aumento a partir de 2030, o UKMO.HADCM3.RUN1 mostra uma tendência de redução até 2050 na região do Nordeste. Na bacia da Prata o CCCMA.CGCM3.1.RUN2 indica tendência de aumento ao longo do século XXI, o CCCMA.CGCM3.1.RUN1mostra aumento a partir de 2030 e o modelo NCAR.PCM1.RUN1 não mostra nenhuma tendência. Na Amazônia os modelos CSIRO.MK3.0.RUN1, CCCMA.CGCM3.1.RUN1, INGV.ECHAM4.RUN1 não indicam nenhuma tendência ao longo do século XXI