Climate regionalization and trends based on daily temperature and precipitation extremes in the south of the Pampas (Argentina)

Abstract

El sur de la Región Pampeana (36° 32’- 40° 44’ S; 63° 24’- 60° 30’ W) es, al igual que la mayor parte de Argentina, una región semiárida. Su economía se basa en la agricultura de secano y la ganadería. Tradicionalmente, el clima ha sido estudiado considerando los eventos térmicos y pluviométricos mensuales y anuales. Sin embargo, existe evidencia científica de que los eventos climáticos a corto plazo (diarios) tienen un impacto sustancial en el clima. El objetivo de este trabajo es desarrollar una regionalización climática a partir del análisis de las temperaturas y precipitaciones diarias extremas en el sur de la Región Pampeana durante el período 1970-2017. Complementariamente, este trabajo se enfoca en analizar las tendencias de estos eventos en cada sub-clima durante dos períodos de tiempo de la serie 1970-2017. Para generar la regionalización, aplicamos un Análisis de Componentes Principales y un Análisis de Conglomerados utilizando el método supervisado de Ward, considerando 29 índices climáticos extremos diarios y la elevación. Como resultado obtuvimos cuatro subregiones. Además, analizamos la tendencia de los 29 índices climáticos extremos diarios durante el período 1970-2017 y en dos sub-series dentro de este período definidas mediante la aplicación de puntos de interrupciones o cambios estructurales. En el sur de la región Pampeana, la temperatura y la precipitación presentaron cambios estructurales en los últimos 15 años, lo que expuso a la región al calentamiento y sequedad. La temperatura máxima aumentó 0,5ºC, mientras que la precipitación disminuyó 30 mm. La variabilidad climática a corto plazo nos permitió identificar áreas climáticamente más detalladas y además caracterizar a la región como altamente dependiente de los eventos extremos diarios.

The south of Pampas (36° 32’- 40° 44’ S; 63° 24’- 60° 30’ W), as most of Argentina, is a semiarid region. Its economy is based on rain-fed agriculture and livestock. Traditionally, the climate has been studied considering the analyses of monthly and annual climate parameters, but there is evidence that in this type of areas, the short-term climatic events have a substantial impact on the climate. Therefore, this study aimed at developing a climate regionalization from the analysis of daily temperature and precipitation extremes in the south of the Pampas for the period 1970-2017. Subsequently, it focuses on analyzing both trends and breakpoints of these events in the different sub-climates. To do so, we applied a Cluster-based Principal Component Analyses with a Ward hierarchical supervised method to generate a climate regionalization considering 29 daily extreme climatic indices and the elevation. We identify four sub-regions, and we analyzed trends during 1970-2017, and in the two-time series defined by applying breakpoints. Both minimum and maximum temperatures and precipitation had structural changes in the last 15 years, exposing the region to warming and dryness trends. The maximum temperature increases 0.5ºC, while precipitation decreases 30 mm. The short-term climate variability allows us to identify areas climatically more detailed and to conclude that the south of the Pampas is characterized by its high dependency on short-term climatic events.