# name
Some considerations about the climate variability and change in the Mediterranean region

# metadata.dc.contributor.other[].value
Universitat de Barcelona. Facultat de Física

# metadata.dc.description.abstract[].value
[eng] Climate change has many effects, and while global warming caused by human activity is widely recognised, regional-scale changes are particularly important yet uncertain. To effectively communicate, plan protective measures, and adapt to these changes, it is crucial to improve the regional climate information and expand the knowledge of regional climate variability. This thesis focuses on the Mediterranean region, not only because it is where we are located, but also due to its high population density, distinct climate, and the expected intensification of climate change beyond the global average. The thesis begins with an analysis of temperature and precipitation projections from the latest phase of the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP6). It considers multiple sources of uncertainty, including different climate models and emission scenarios, and compares the results with those from the previous CMIP5 multi-model set. Findings confirm that the Mediterranean is a climate-change hotspot, showing significant warming and drying trends, especially in summer. Despite differences in global warming projections, CMIP6 projects a warmer future than CMIP5, the pat-tern of amplified regional warming remains consistent. Uncertainty increases toward the end of the 21st Century, driven by the differences in emission scenarios, under-scoring the urgent need for mitigation efforts. Without emission reductions, summer mean temperatures (JJA) could rise by up to 8◦CZ by 2100. Precipitation projections vary widely, but drying trends become clearer under higher emission scenarios, highlighting the region’s future vulnerability to drought and water shortages. The study employs weighting methodologies on the multi-model ensembles to constrain their sampling and performance issues. The thesis then examines the near-term climate in the region, focusing on methods to estimate Mediterranean summer temperatures over the next 20 years from CMIP6 projections. At this timescale, internal climate variability plays a dominant role in uncertainty. The study evaluates different methods that incorporate internal variability by selecting simulations that match the recent climate state. This comparative assessment of constraining methods for short-term climate projections is novel and provides a framework for testing them against observational data. Results show that effectiveness varies depending on the method used and the area considered within the Mediterranean region. Selection approaches based on sea surface temperatures appear promising for improving the estimates but require further refinement for reliability. The research highlights the importance of evaluating the methods to estimate future climate against past observations. Given the complexity of the constraining methodologies that attempt to capture internal variability in uninitialized simulations, the study proposes a framework to improve the understanding of the results and guide future constraining techniques. The thesis concludes addressing another process that affects the Mediterranean climate and has received little attention: the Saharan warm air intrusions, which are not necessarily linked to dust storms and transport. These intrusions can impact extreme temperatures across large parts of the Euro-Mediterranean region throughout the year. The study identifies a rising trend in these events during summer, winter, and autumn over the historical period. It also identifies large-scale atmospheric circulation patterns associated with their occurrence. Understanding these mechanisms could improve climate estimates and serve as an additional metric for evaluating climate models. Initial results indicate that CMIP6 models perform in a variety of ways when reproducing the historical frequency, seasonality, and trends of the intrusion events. This research explores open questions about the Mediterranean climate, enhances understanding of its variability, and proposes ways to improve the quality of available climate information using climate simulations and observational products.

# metadata.dc.description.abstract[].value
[cat] El canvi climàtic té molts efectes, i encara que l’escalfament global causat per l’activitat humana és àmpliament reconegut, els canvis a escala regional són particularment importants però incerts. Per comunicar eficaçment, planificar mesures de protecció i adaptar-se a aquests canvis, és crucial millorar la informació climàtica regional i ampliar el coneixement de la variabilitat climàtica regional. Aquesta tesi se centra en la regió mediterrània, no només perquè és on ens trobem, sinó també per la seva alta densitat de població, el clima diferenciat i la intensificació esperada, a futur, del canvi climàtic més enllà de la mitjana global. La tesi s’inicia amb una anàlisi de les projeccions de temperatura i precipitació de l’última fase del Coupled Model Intercomparison Project (CMIP6). Considera múltiples fonts d’incertesa, incloent-hi diferents models climàtics i escenaris d’emissió, i compara els resultats amb els de l’anterior conjunt de models CMIP5. Els resultats confirmen que el Mediterrani es projecta com un punt calent per al canvi climàtic, que mostra tendències significatives a futur d’escalfament i assecat, especialment a l’estiu. Malgrat les diferències en les projeccions de l’escalfament global, CMIP6 projecta un futur més càlid que CMIP5, però el patró d’escalfament regional amplificat continua essent coherent. La incertesa augmenta cap a finals del segle XXI, impulsada per les diferències en els escenaris d’emissió, subratllant la necessitat urgent per mitigar les emissions de gasos d’efecte hivernacle. Sense reduccions d’emissions, les temperatures d’estiu (JJA) podrien pujar fins a 8 ◦C de mitja el 2100. Les projeccions de precipitacions tenen alta variabilitat, però les tendències d’assecament es fan més clares en escenaris d’emissions més alts, destacant la vulnerabilitat futura de la regió a la sequera i l’escassetat d’aigua. L’estudi utilitza metodologies de ponderació en els conjunts de multimodel per restringir els seus problemes de mostreig i rendiment. A continuació, la tesi examina el clima a curt termini a la regió, centrant-se en mètodes per estimar les temperatures d’estiu mediterrànies en els 20 anys vinents a partir de les projeccions de CMIP6. En aquestes escales temporals, la variabilitat climàtica interna té un paper dominant en la incertesa. L’estudi avalua diferents mètodes que consideren la variabilitat interna per seleccionar simulacions que coincideixin amb l’estat climàtic recent. Aquesta avaluació comparativa dels mètodes de restricció per a les projeccions climàtiques a curt termini és nova i proporciona un marc per provar-les contra dades observacionals. Els resultats mostren que l’eficàcia varia en funció del mètode utilitzat i de la zona considerada dins de la regió mediterrània. Els enfocaments de selecció basats en les temperatures de la superfície del mar semblen prometedors per millorar les estimacions, però requereixen un refinament addicional per augmentar la fiabilitat. La investigació destaca la importància d’avaluar els mètodes per estimar el clima futur enfront d’observacions passades. Donada la complexitat de les metodologies de constrenyiment que intenten capturar la variabilitat interna en simulacions no inicialitzades, l’estudi proposa un marc per millorar la comprensió dels resultats i orientar futures tècniques de constrenyiment. La tesi conclou abordant un altre procés que afecta el clima mediterrani i que ha rebut poca atenció: les intrusions d’aire calent saharianes, que no estan necessàriament lligades a les de pols. Aquestes intrusions poden afectar temperatures extremes en grans parts de la regió euromediterrània durant tot l’any. L’estudi identifica una tendència creixent en aquests episodis durant l’estiu, l’hivern i la tardor durant el període històric. També identifica patrons de circulació atmosfèrica a gran escala associats a la seva ocurrència. La comprensió d’aquests mecanismes podria millorar les estimacions climàtiques i servir com una mètrica addicional per avaluar els models climàtics. Els resultats inicials indiquen que els models de CMIP6 les representen de diverses maneres comparades amb la freqüència històrica, l’estacionalitat i les tendències dels episodis d’intrusió. Aquesta investigació explora preguntes obertes sobre el clima mediterrani, millora la comprensió de la seva variabilitat i proposa maneres de millorar la qualitat de la informació climàtica disponible utilitzant simulacions climàtiques i productes observacionals.

# metadata.dc.title[].value
Some considerations about the climate variability and change in the Mediterranean region