Implementation and validation of a cyclone tracking algorithm. Projected changes under future climate conditions over the Iberian

Abstract

ABSTRACT: Despite the important social impact and the human and material losses associated to extreme wind events in the last years, the number of studies analyzing projected changes in future climate conditions are still scarce. For example, the Xynthia storm occurred in 2010 produced 59 deaths and around 2.5 billion euros cost in Europe, affected also to Spain. The storm was re ected as an ephemeris by the Spanish Meteorological Agency (AEMET). In order to reduce the effects of these extreme events, there are different cyclone tracking algorithms that help identifying the centers of the windstorms and characterizing their trajectories from their creation until their dissolution. The present Master's thesis analyzes the frequency of occurrence of extreme wind events in the Iberian Peninsula and the projections for the 21st century according to the different climate change scenarios defined by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). An algorithm has been implemented using the R programming language to characterize and analyze possible future changes in storm tracking. As a result, the R package named cyclonTrackR has been created. The package is already available in GitHub (https://github.com/SantanderMetGroup/cyclonTrackR) and will be included as part of the bundle of R packages Climate4R (http://meteo.unican.es/en/climate4R) developed by the Meteorology Group from the University of Cantabria where this work has been carried out.

RESUMEN: Los estudios sobre proyecciones de cambio climático para eventos de viento extremo son aún escasos a pesar del gran impacto social y las grandes pérdidas humanas y materiales que estos eventos producen. A modo de ejemplo, en el año 2010 la tormenta Xynthia produjo 59 muertos y unos costes de 2.5 billones de euros en Europa, afectando, entre otros países, a España. Esta tormenta es uno de los eventos de ciclogénesis explosiva reflejados como efeméride por la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET). Con el fin de mitigar los efectos de estos eventos, existen algoritmos de seguimiento de trayectorias que permiten identificar los centros de las tormentas y caracterizar sus trayectorias desde su formación hasta su disolución. El presente trabajo fin de Máster analiza la frecuencia de ocurrencia de eventos de viento extremo en la Península Ibérica y los cambios proyectados para el siglo XXI según los distintos escenarios de cambio climático definidos por el Panel Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC). Con este fin se ha implementado un algoritmo de seguimiento de las trayectorias de tormentas en el entorno de programación R que permite caracterizar y analizar posibles cambios futuros en estas trayectorias. Como resultado, se ha creado un paquete de R llamado cyclonTrackR. El paquete está disponible en GitHub (https://github.com/SantanderMetGroup/cyclonTrackR) y se incorporará al conjunto de librerías Climate4R (http://meteo.unican.es/en/climate4R) desarrolladas por el grupo de Meteorología de la Universidad de Cantabria en el que se ha llevado a cabo este trabajo.