Spatial-temporal analysis of climate change impact on viticultural regions Valencia DO and Goriška Brda

Abstract

[ES] Los cambios en la viticultura, especialmente en el cambio de localización de los viñedos y la introducción de nuevas variedades de uva, se están convirtiendo en una realidad. La vid es muy sensible al clima, particularmente a los cambios de temperatura, que se pueden reflejar en los cambios de las etapas fenológicas y en las diferencias en las características del vino, que muestran claramente el impacto reciente del cambio climático en la viticultura. Además, los nuevos escenarios de cambio climático han afectado a la gestión del agua en la viticultura de todo el mundo, que deberán adaptarse para mantener la calidad y cantidad de la producción en su futuro. La versatilidad espacial de las variables climáticas se ha observado en áreas vitivinícolas de todo el mundo para obtener más datos sobre las condiciones climáticas históricas y futuras. Se realizaron numerosos análisis sobre el cambio climático en la viticultura a escalas regionales. Sin embargo, solo unos pocos de ellos abordan el impacto del cambio climático en la viticultura a escala local, como los desarrollados esta tesis. El uso de la escala local es crucial para la evaluación del potencial vitícola que está determinado por el relieve, el suelo y el clima. El análisis del potencial vitícola es esencial para recopilar los datos necesarios para una apropiada zonificación. Manejando estos datos, podemos lograr una mejora en la calidad de la vid, que es el criterio más importante en la viticultura. El propósito de esta investigación es proporcionar la evaluación espacio temporal del clima durante las últimas cinco décadas y los escenarios futuros, junto con su impacto en la viticultura en dos regiones vitivinícolas: Valencia DO (39° 37' 10 "N, 0° 36' 2" W) la cual está ubicada en el este de España y Goriška Brda en el oeste de Eslovenia (46° 0' 19" N, 13° 32' 42" E). Ambas zonas de estudio se encuentran a menos de 70 km de la costa mediterránea y comparten características topográficas similares. Para ello se han utilizado los parámetros meteorológicos y edafológicos, recuperados de estaciones meteorológicas seleccionadas, junto con los modelos climáticos futuros, bajo los escenarios RCP4.5 y RCP8.5, utilizando los conjuntos de datos de Worldclim y Euro-Cordex. El estudio espacial y temporal se realizó utilizando los índices bioclimáticos de Huglin, Winkler y Dryness, sugiriendo las variedades de uva más propicias en términos de producción y calidad según las condiciones del clima local. Además, se evaluó las futuras necesidades de agua (WR) para Tempranillo, Bobal y Moscatel en la DO Valencia mediante el uso del método de evapotranspiración de Blaney-Criddle. En Goriška Brda, se eligieron catorce factores ambientales, que representan el relieve, el clima y el suelo del área de viticultura, que se aplicaron para determinar zonas vitícolas homogéneas. Cada zona vitivinícola homogénea se describió en términos de su potencial vitícola, que expresa los tipos de vino que se pueden producir según su idoneidad ecológica. Las distribuciones espaciales de los parámetros ambientales se lograron empleando la metodología de múltiples criterios utilizando para su procesado las herramientas suministradas por los Sistemas de Información Geográfica. Las series de datos de temperatura, evapotranspiración y bioclimáticos han estado creciendo durante el período de observación en ambos sitios de estudio y se estima que aumentarán en el futuro, según los modelos climáticos elaborados. Los parámetros climáticos indicaron una alta variabilidad espacial-temporal: el aumento de la temperatura fue mayor en las áreas más alejadas del mar Mediterráneo, con menos influencia marítima. Sin embargo, se espera un mayor aumento de la temperatura en Valencia DO. El promedio de temperatura en el período proyectado 2071-2100 en comparación con el período de referencia 1985-2014 indicó el aumento de 1.58°C (RCP4.5) y

[CA] Els canvis en la viticultura, especialment en el canvi de localització de les vinyes i la introducció de noves varietats de raïm, s'estan convertint en una realitat. La vinya és molt sensible al clima, particularment als canvis de temperatura, que es poden reflectir en els canvis de les etapes fenològiques i en les diferències en les característiques del vi, que mostren clarament l'impacte recent del canvi climàtic en la viticultura. A més, els nous escenaris de canvi climàtic han afectat la gestió de l'aigua en la viticultura a tot el món, que hauran d'adaptar-se per a mantenir la qualitat i quantitat de la producció al seu futur. La versatilitat espacial de les variables climàtiques s'ha observat en àrees vitivinícoles de tot el món per a obtindre més dades sobre les condicions climàtiques històriques i futures. Es van realitzar nombroses anàlisis sobre el canvi climàtic en la viticultura a escales regionals. No obstant això, només uns pocs van abordar l'impacte del canvi climàtic en la viticultura a escala local, com els desenvolupats en aquesta tesi. L'ús de l'escala local és crucial per a l'avaluació del potencial vitícola que està determinat pel relleu, el sòl i el clima. L'anàlisi del potencial vitícola és essencial per a recopilar les dades necessàries per a una apropiada zonificació. Manejant aquestes dades, podem aconseguir una millora en la qualitat de la vinya, que és el criteri més important en la viticultura. El propòsit d'aquesta investigació és proporcionar l'avaluació espai temporal del clima durant les últimes cinc dècades i els escenaris futurs, juntament amb el seu impacte en la viticultura en dos regions vitivinícoles: València DO (39° 37' 10 "N, 0° 36' 2" W) la qual està situada a l'est d'Espanya i Goriška Brda a l'oest d'Eslovènia (46° 0' 19" N, 13° 32' 42" E). Estes dos zones d'estudi es troben a menys de 70 km de la costa mediterrània i comparteixen característiques topogràfiques similars. Per a això s'han utilitzat els paràmetres meteorològics i edafològics, recuperats d'estacions meteorològiques seleccionades, juntament amb els models climàtics futurs, sota els escenaris RCP4.5 i RCP8.5, utilitzant els conjunts de dades de Worldclim i Euro-Cordex. L'estudi espacial i temporal es va realitzar utilitzant els índexs bioclimàtics de Huglin, Winkler i Dryness, suggerint les varietats de raïm més propícies en termes de producció i qualitat segons les condicions del clima local. A més, es va avaluar les futures necessitats d'aigua (WR) per a Ull de llebre, Boval i Moscatell en la DO València mitjançant l'ús del mètode d'evapotranspiració de Blaney-Criddle. En Goriška Brda, es van triar catorze factors ambientals, que representen relleu, el clima i el sòl de l'àrea de viticultura, que es van aplicar per a determinar zones vitícoles homogènies. Cada zona vitivinícola homogènia es va descriure en termes del seu potencial vitícola, que expressa els tipus de vi que es poden produir segons la seua idoneïtat ecològica. Les distribucions espacials dels paràmetres ambientals es van aconseguir empleant la metodologia de múltiples criteris utilitzant per al seu processament les eines subministrades pels Sistemes d'Informació Geogràfica. Les sèries de dades de temperatura, evapotranspiració i bioclimàtics han estat creixent durant el període d'observació en tots dos llocs d'estudi i s'estima que augmentaran en el futur, segons els models climàtics elaborats. Els paràmetres climàtics van indicar una alta variabilitat espacial-temporal: l'augment de la temperatura va ser major en les àrees més allunyades de la mar Mediterrània, amb menys influència marítima. No obstant això, s'espera un major augment de la temperatura a València DO. La temperatura mitjana al període projectat 2071-2100 en comparació amb el període de referència 1985-2014 va indicar l'augment d'1.58 °C (RCP4.5) i 3.43 °C (RCP8.5) en Goriška Brda i

[EN] Changes in viticulture, especially in changing position of vineyards and introducing new grape varieties, are becoming a reality. Vine is highly sensitive to climate, particularly temperature changes, which can be reflected in shifts of phenological stages and differences of wine characteristics, which clearly show recent impact of climate change in viticulture. Moreover, recent climate change developments have affected irrigation and water management in viticulture worldwide, which will have to adapt in order to maintain yield quality and quantity in the future. The spatial-variability of climate conditions has been observed in viticulture areas all over the world in order to gain more data about historical and future climate conditions. Numerous analyses were conducted concerning climate change in viticulture in regional scales. However, only a few were made addressing the impact of climate change on viticulture in local scale, such as this thesis. Using the local scale is crucial for the assessment of viticultural potential that is determined by relief, soil, climate and lithology. Analysis of viticultural potential in viticulture is essential for the purpose to collect the necessary data for viticultural zoning. Using this data, we can achieve greater yield quality, which is the most important criteria in viticulture. The purpose of this research is to provide the spatial-temporal assessment of climate change during the last five decades and future scenarios, along with its impact on viticulture in two viticultural regions: Valencia DO (39° 37'10" N, 0° 36'2" W) is located in the eastern Spain and Goriška Brda in western Slovenia (46° 0' 19" N, 13° 32' 42" E). Both study sites are located less within 70 km from the Mediterranean coast and share similar topographic characteristics. We used the meteorological and soil parameters retrieved from selected weather stations, with the future climate models, under RCP4.5 and RCP8.5 scenarios, using Worldclim and Euro-Cordex datasets. Spatial-temporal study was conducted by using bioclimatic indices Huglin, Winkler and Dryness index, suggesting the most conducive grape varieties in terms of production and quality according to the local climate conditions. Moreover, we assessed the future water requirements (WR) for Tempranillo, Bobal and Moscatel in Valencia DO by using evapotranspiration method by Blaney-Criddle. In Goriška Brda, were chosen fourteen environmental factors, which represent relief, climate and soil of the viticulture area, which were used to determinate homogeneous viticultural zones. Each homogeneous viticultural zone was described in terms of its viticultural potential, which expresses the types of wine that can be produced according to its ecological suitability. The spatial distributions of the environmental parameters were achieved by using GIS-based multicriteria methodology. The temperature, evapotranspiration and bioclimatic indices trends sites have been growing during observation period in both study sites and are estimated to rise in the future, according to elaborated climate models. The climatic parameters indicated high spatial-temporal variability: the rise of temperature was higher in the areas further away from the Mediterranean Sea, with less sea influence. Nevertheless, higher temperature increase is expected in Valencia DO. The average temperature under projected period 2071-2100 compared to the reference period 1985-2014 indicated the increase of 1.58°C (RCP4.5) and 3.43°C (RCP8.5) in Goriška Brda and 1.67°C (RCP4.5) and 3.61°C (RCP8.5) in Valencia DO. The precipitation trend demonstrated almost no difference by 2100 in Goriška Brda site in contrast to Valencia DO site, showing negative trend: up to 83.5mm under RCP8.5 scenario. According to the viticultural potential in Goriška Brda, there were defined three zones with different viticultural potential, indicating the wine types which can be produced: a zone suitable for quality whi