IMPACTO DE LA TEMPERATURA Y LAS OLAS DE CALOR EN LA MORTALIDAD SOBRE EUROPA BAJO ESCENARIOS DE CAMBIO CLIMÁTICO

Abstract

Climate change will bring increases in temperatures and extreme events (e.g. heatwaves), which impacts human health. Heatwaves have a high impact on society, both from a health and an economical perspective, leading to increases on heat stroke hospital admission and mortality. For this reason, heatwaves have to be taken into account for dwellers welfare. During the last decades, Europe have suffered several heatwaves (e.g. 2003 in central Europe and 2010 in Russia), extending during several days and causing many deaths. This study tries to assess the impacts of present (1991-2010) and future (2031-2050, RCP8.5) temperature on mortality.Model data from the REPAIR and ACEX projects is used in order to check the possible changes in mortality between present and future scenarios of climate change associated to heatwaves. The differences between these two runs provides the changes in future heatwaves. Simulations shown an increase in the mortality associated to temperature, especially in northern countries in relative terms.

Full text

XI Congreso Internacional de la Asociación Española de Climatología (AEC): El Clima: aire, agua,
tierra y fuego. Normas para la presentación de comunicaciones escritas.
IMPACTO DE LA TEMPERATURA Y LAS OLAS DE CALOR EN LA
MORTALIDAD SOBRE EUROPA BAJO ESCENARIOS DE CAMBIO
CLIMÁTICO
Patricia TARÍN-CARRASCO1, Laura PALACIOS-PEÑA1, Juan Pedro
MONTÁVEZ1, Pedro JIMÉNEZ-GUERRERO1
1Física de la Tierra, Departamento de Física, Universidad de Murcia
patricia.tarin@um.es, laura.palacios1@um.es, montavez@um.es,
pedro.jimenezguerrero@um.es
RESUMEN
El cambio climático traerá incrementos en temperaturas y eventos extremos (por
ejemplo, las olas de calor), lo que afectará a la salud humana. Las olas de calor tienen
un gran impacto en la sociedad, tanto desde el punto de vista de la salud como desde
el punto de vista económico, pues provocará un aumento de los ingresos hospitalarios
y la mortalidad. Durante las últimas décadas, Europa ha sufrido varias olas de calor
(por ejemplo, 2003 en Europa Central y 2010 en Rusia). Este estudio trata de evaluar
los impactos de la temperatura presente (1991-2010) y futura (2031-2050, RCP8.5)
en la mortalidad. Los datos de temperatura procederán de los proyectos REPAIR y
ACEX, y se utilizarán con el fin de comprobar los posibles cambios en la mortalidad
asociados a temperatura y olas de calor. Las diferencias entre las dos simulaciones
proporcionan los incrementos asociados a las olas de calor futuras. Los resultados
muestran claramente un aumento de la mortalidad asociada con la temperatura,
especialmente en los países nórdicos (en términos relativos).
Palabras clave: temperatura, olas de calor, mortalidad, salud humana.
ABSTRACT
Climate change will bring increases in temperatures and extreme events (e.g.
heatwaves), which impacts human health. Heatwaves have a high impact on society,
both from a health and an economical perspective, leading to increases on heat stroke
hospital admission and mortality. For this reason, heatwaves have to be taken into
account for dwellers welfare. During the last decades, Europe have suffered several
heatwaves (e.g. 2003 in central Europe and 2010 in Russia), extending during several
days and causing many deaths. This study tries to assess the impacts of present (1991-
2010) and future (2031-2050, RCP8.5) temperature on mortality. Model data from the
REPAIR and ACEX projects is used in order to check the possible changes in
mortality between present and future scenarios of climate change associated to
heatwaves. The differences between these two runs provides the changes in future
heatwaves. Simulations shown an increase in the mortality associated to temperature,
especially in northern countries in relative terms.
Key words: temperature, heatwaves, mortality, human health.

XI Congreso Internacional de la Asociación Española de Climatología (AEC): El Clima: aire, agua,
tierra y fuego. Normas para la presentación de comunicaciones escritas.
1. INTRODUCCIÓN
El cambio climático es una de las mayores amenazas para la salud de los habitantes
de todo el planeta por numerosas causas; una de ellas es el incremento de temperatura
y especialmente las olas de calor. Aunque durante las últimas décadas se tiene
constancia de la ocurrencia de olas de calor, ninguna ha causado tantos impactos en
salud humana como la ocurrida en Europa en 2003 (Mitchell et al., 2016). A partir de
entonces se han desarrollado planes de respuesta de emergencia por parte de los
gobiernos para evitar los daños ocasionados por olas de calor. El reciente informe de
la OMS y el Programa de Investigación de Cambio Global de Estados Unidos de 2016
sobre Salud Humana enfatizaron la importancia de tomar medidas frente a las olas de
calor (Liss et al., 2017).
Cuantificar el número de casos de morbilidad y mortalidad ocasionados por la
temperatura es difícil, pero cada vez está más clara la relación entre el aumento de
temperaturas y el número de muertes. La tasa de mortalidad asociada a la temperatura
varía de una ciudad a otra: el umbral de temperatura es mayor en las ciudades del
mediterráneo que en las del norte del continente (Baccini et al., 2008). Las olas de
calor amenazan la salud, especialmente en grupos de población específicos (aquellos
que son menos capaces de adaptarse a los extremos térmicos). Por este motivo, la
población más vulnerable son los adultos mayores de 65 años debido a la menor
eficiencia de sus mecanismos de termorregulación (Liss et al, 2017), personas con
presencia de enfermedades crónicas (Basu y Ostro, 2008; Schifano et al., 2009) y
niños menores de un año. A modo de ejemplo, la mortalidad causada por la ola de
calor del año 2003 afectó principalmente a la población anciana que residía en áreas
urbanas (Basu y Ostro, 2008).
Para la protección de la población se necesita comprender el efecto de las condiciones
climáticas en la salud (Baccini et al., 2008). Anderson et al. (2011) indican que
variables como la duración de las olas de calor, la intensidad de las mismas y el
momento en el que se da influyen en los impactos en la salud de las olas de calor.
La mortalidad relacionada con el aumento de temperaturas es mayor en las zonas
urbanas, áreas dónde hay una mayor densidad de población, por lo tanto, hay mayor
población expuesta (Tan et al., 2004). En el futuro, con la acción del cambio climático,
se espera un aumento de la mortalidad por olas de calor y otros fenómenos
meteorológicos extremos, esto se debe, al incremento de la población, un aumento de
la población de ancianos en Europa, particularmente en las ciudades más grandes.
Además, se espera un aumento de las olas de calor, de su periodo e intensidad (Basu
y Ostro, 2008; Hajat et al., 2014). Por lo tanto, es importante prever estos periodos de
alta intensidad del calor y evitar los impactos en la población europea.
En este estudio se intenta evaluar los posibles cambios en la mortalidad asociada a la
temperatura y las olas de calor entre el presente y el escenario futuro RCP8.5. Las
simulaciones utilizadas en este trabajo abarcan los períodos 1991-2010, como un
período de referencia presente, y 2031-2050 para el escenario RCP8.5. Las diferencias

XI Congreso Internacional de la Asociación Española de Climatología (AEC): El Clima: aire, agua,
tierra y fuego. Normas para la presentación de comunicaciones escritas.
entre estos dos escenarios proporcionarán los cambios en las olas de calor futuras y
sus impactos en la mortalidad. No se tendrá en cuenta la variación en la densidad de
la población o el envejecimiento de ésta; tampoco se valorará el cambio en la
concentración de agentes forzantes de vida corta (aerosoles, ozono troposférico…),
variables que se podrían tener en cuenta para el estudio, pero no se tienen con el fin
de aislar los efectos del cambio climático sobre las olas de calor.
2. MÉTODOS
2.1 Datos climáticos
La información de temperatura procede de simulaciones de los proyectos ACEX y
REPAIR, obtenidos con el modelo Weather Research Forecast acoplado a química
atmosférica (WRF-Chem) versión 3.6.1 (http://www.wrf-model.org). Para los
escenarios presente (1991-2010) y futuro (2031-2050, escenario RCP8.5), el modelo
WRF-Chem está forzado por el modelo global CMIP5-experiment r1i1p1 MPI-ESM-
LR historical run (Giorgetta et al. 2012a, Giorgetta et al. 2012b). El dominio de
simulación es el europeo descrito en Euro-CORDEX (http://www.euro-cordex.net)
(Jacob et al. 2014). La resolución espacial, tanto latitudinal como longitudinal, es de
0.44º y la resolución temporal de los datos es horaria. Un mayor detalle de los datos
empleados puede encontrarse en Jerez et al. (2018).
2.2 Caracterización de los efectos de la temperatura
Para determinar los efectos de la relación de mortalidad con la temperatura se ha
utilizado la metodología descrita por Hajat et al. (2014). Dichos autores identificaron
un valor bien definido de la temperatura (el umbral de temperatura) por encima del
cual el riesgo de muerte aumentó de forma lineal con la temperatura máxima, pero sin
un mayor riesgo de muerte por debajo del mencionado umbral. Por lo tanto, para
cuantificar los efectos del calor, se asumió un modelo de umbral lineal. Basu (2009)
asume que los efectos de calor se producen principalmente de forma inmediata, y así
en este trabajo los efectos de la temperatura en la mortalidad se modelizaron teniendo
en cuenta las temperaturas del mismo día y las temperaturas del día anterior, tal y
como hacen también Hajat et al. (2014). Basándonos en este trabajo, el umbral de
temperatura se identificó como el percentil 93 de la distribución de temperatura
máxima durante todo el año dentro de cada celda del modelo (Figura 1).
Además, con el fin de representar períodos de clima excepcionalmente caluroso (olas
de calor) se cuantificó el riesgo adicional de mortalidad debido a las temperaturas más
extremas que ocurren durante una ola de calor y también debido a cualquier efecto
acumulativo de la exposición. Esto es potencialmente importante ya que en el futuro
se esperan olas de calor más frecuentes, más intensas y de mayor duración. Se definió
así una ola de calor (de nuevo según Hajat et al., 2014) como un período en el que la
temperatura media en el día actual y al menos los 2 días anteriores estaba por encima
del percentil 98 de la distribución de temperatura durante todo el año.

XI Congreso Internacional de la Asociación Española de Climatología (AEC): El Clima: aire, agua,
tierra y fuego. Normas para la presentación de comunicaciones escritas.
Figura 2: (Arriba) Percentil 93 de las temperaturas máximas diarias (ºC) para el
periodo presente (1991-2010). (Abajo) Variación de temperatura del percentil 93
(ºC) para el escenario futuro RCP8.5 (2031-2050).
2.3 Datos de población
Los datos de la población se obtuvieron del Centro de Datos y Aplicaciones Socio
Económicas (SEDAC) de la NASA (http://sedac.ciesin.columbia.edu) con una
resolución de 1 km2 e interpolados a la cuadrícula de trabajo. Dado que la cobertura
temporal de nuestro análisis es 1991-2010, se ha utilizado el conjunto de datos de
densidad de población v4 para el año 2005, sobre la base de conteos consistentes con

XI Congreso Internacional de la Asociación Española de Climatología (AEC): El Clima: aire, agua,
tierra y fuego. Normas para la presentación de comunicaciones escritas.
los censos nacionales y los registros de población. La población por celda se muestra
en la Figura 2. Para el escenario futuro, la población se ha mantenido constante para
tener una idea aproximada de los posibles impactos debidos únicamente a la acción
del cambio climático.
Figura 2: Densidad de población en el dominio de estudio por km2 (datos de
población de SEDAC para el año 2005)
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Tal y como era de esperar, los resultados para el escenario climático futuro (Figura 3)
muestra un patrón común de incremento de mortalidad asociado con el aumento de
temperatura y olas de calor. La mayor mortalidad por kilómetro cuadrado se da en las
zonas más densamente pobladas de Europa, pero también en zonas como Italia
oriental o el Mediterráneo Oriental (países de Oriente Medio). En la Tabla 1 se
muestra un resumen de los datos de mortalidad anual mostrados en dicha Figura 3,
obtenidos en el estudio para la situación presente, la diferencia que se espera en el
escenario futuro y la variación entre ambas expresada en porcentaje. Los países que
en el presente cuentan con un mayor número de casos de mortalidad se sitúan en el
centro y sur de Europa (Alemania, España, Francia, Italia, Polonia y Reino Unido); y
están muy relacionados con la población absoluta que tienen estos países. Entre los
países incluidos en la Tabla 1, Alemania es el que mayor número de muertes presenta
(en promedio anual) asociadas a temperatura, con hasta 2260 muertes anuales (Figura
3). Si comparamos los resultados aquí obtenidos con otros trabajos, los resultados se
encuentran de acuerdo con la bibliografía existente. Hajat et al. (2014) estimaron la
mortalidad en el Reino Unido asociada a temperatura para el periodo presente en 1974
muertes; este trabajo muestra unos números ligeramente inferiores, con 1438 decesos
anuales en promedio.

XI Congreso Internacional de la Asociación Española de Climatología (AEC): El Clima: aire, agua,
tierra y fuego. Normas para la presentación de comunicaciones escritas.
Figura 3: (Arriba) Promedio anual de mortalidad (muertes/km2) para el periodo
presente (1991-2010). (Abajo) Incremento en el promedio anual de mortalidad
(muertes/km2) para el escenario futuro RCP8.5 (2031-2050).
En la Figura 3 (abajo) se muestra la diferencia en mortalidad (muertes/km2) esperada
para el escenario futuro (RCP8.5) respecto al escenario presente. El centro de Europa,
las grandes ciudades europeas y la cuenca Mediterránea son las áreas que presentan
mayores casos de mortalidad. En el caso de las grandes ciudades europeas se debe a
que estos puntos cuentan con un mayor número de población (como se puede observar
en la Figura 2). Por otro lado, en la cuenca Mediterránea, las áreas más afectadas por

XI Congreso Internacional de la Asociación Española de Climatología (AEC): El Clima: aire, agua,
tierra y fuego. Normas para la presentación de comunicaciones escritas.
las olas de calor serán el Sureste Ibérico, norte de África, la parte más oriental de Italia
o Turquía.
Tabla 1: Mortalidad media anual (número de muertes por país) para el periodo
presente (1991-2010) estimado a partir de los datos de modelización. Variación en
mortalidad para el escenario RCP8.5 para el periodo 2031-2050 e incremento
porcentual en la mortalidad estimada.
País
Presente
(Muertes)
Variación RCP8.5
(Muertes)
Variación
(%)
Alemania
2260
148
6.5
Austria
203
15
7.4
Bélgica
337
21
6.3
Bulgaria
210
14
6.5
Chipre
17
1
5.9
Dinamarca
98
7
7.3
Eslovaquia
192
15
7.8
España
1027
73
7.1
Estonia
24
2
10.2
Finlandia
159
16
10.1
Francia
1602
118
7.4
Grecia
285
19
6.7
Hungría
314
22
7.0
Irlanda
75
4
5.3
Italia
1487
110
7.4
Letonia
76
5
6.6
Lituania
85
6
7.1
Luxemburgo
17
2
10.6
Noruega
88
11
12.2
Países Bajos
438
29
6.6
Polonia
1116
82
7.3
Portugal
176
8
4.5
Reino Unido
1438
75
5.2
República Checa
257
17
6.6
Rumania
580
37
6.4
Suecia
268
24
9.0
Por otro lado, en valores porcentuales (Tabla 1) la mayor diferencia en el futuro la
experimentarán países del norte de Europa. A pesar de contar con un menor número
de casos de mortalidad, su incremento porcentual será mayor que el experimentado
por países del sur de Europa. Estonia, Finlandia, Luxemburgo y Noruega son los
países que más aumentarán su número de muertes anuales en cuanto a porcentaje.

XI Congreso Internacional de la Asociación Española de Climatología (AEC): El Clima: aire, agua,
tierra y fuego. Normas para la presentación de comunicaciones escritas.
Figura 4: (Arriba) Variación porcentual (%) en el promedio anual de mortalidad por
1ºC de incremento de temperatura respecto a la temperatura umbral. (Abajo)
Variación porcentual (%) del promedio anual de mortalidad en el periodo presente
(1991-2010) frente al escenario futuro RCP8.5 (2031-2050).
Por último, la Figura 4 (arriba) muestran los resultados de variación de mortalidad por
1ºC de cambio en la temperatura media diaria. Para toda Europa, existe un incremento
de la mortalidad asociada con el incremento de temperatura que es estadísticamente
significativo al 95%. No obstante, existen importantes diferencias espaciales en las
diversas regiones europeas. La Figura 4 (abajo) muestra mayores incrementos en la

XI Congreso Internacional de la Asociación Española de Climatología (AEC): El Clima: aire, agua,
tierra y fuego. Normas para la presentación de comunicaciones escritas.
mortalidad en el escenario RCP8.5 para el periodo 2031-2050 para las regiones del
norte de Europa y los Alpes (e.g. 12% para Noruega) y únicamente de un 3% en Rusia.
Cabe reseñar que en este estudio no se han tenido en cuenta los efectos en la
mortalidad a causa del frío que, tal y como señalan Gasparrini et al. (2017) hará que
la mortalidad por temperatura permanezca alrededor del 0.5% en el norte de Europa.
Para el sur de Europa, el incremento del impacto de la temperatura en 2031-2051 se
sitúa en torno al 7% (España, Grecia, Italia), cifra ligeramente inferior a los resultados
de Gasparrini et al. (2017) para finales de siglo XXI (periodo 2090-2099, +10.5%).
4. CONCLUSIONES
Los resultados de este trabajo muestran que el cambio climático tiene el potencial de
producir un incremento sustancial de la mortalidad asociada a la temperatura en la
práctica totalidad de las regiones de Europa si se considera el escenario RCP8.5. Este
escenario está caracterizado por un incremento importante de las emisiones de gases
de efecto invernadero y unos incrementos de temperatura importantes a nivel global.
El impacto porcentual
de los incrementos de temperatura parece ser mayor en las regiones más al norte
(especialmente en la península escandinava) puesto que este trabajo no incluye los
cambios en la mortalidad debido al frío. Los resultados aquí mostrados parecen ser
consistentes con los obtenidos en la literatura científica (e.g. Hajat et al., 2014;
Gasparrini et al., 2017). Sin embargo, la variedad de diseños analíticos, hipótesis,
inclusión o no olas de frío, efectos amplificadores de olas de calor o sistemas de
modelización empleados dificultan obtener una visión certera de la atribución de la
mortalidad asociada directamente con las olas de calor.
REFERENCIAS
Anderson, G. B., Bell, M. L., (2011). Heat Waves in the United States: Mortality Risk
during Heat Waves and Effect Modification by Heat Wave Characteristics in 43 U.S.
Communities. Environmental Health Perspectives, 119, 2, 210-218. doi:
10.1289/ehp.1002313.
Atkinson, R. W., Iñiguez, C., Basagaña, X., Schneider, A., Lefranc, A., Paldy, A.,
Bisanti, L., Katsouyannia, K., (2014). Effects of Heat Waves on Mortality - Effect
Modification and Confounding by Air Pollutants. Epidemiology, 25, 15–22. doi:
10.1097/EDE.0b013e31828ac01b.
Baccini, M., Biggeri, A., Accetta, G., Kosatsky, T, Katsouyanni, K., Analitis, A.,
Anderson, R., Bisanti, L., D’Ippoliti, D., Danova, J., Forsberg, B., Medina, S., Paldy,
A., Rabczenko, D., Schindler, C., Michelozzig, P., (2008). Heat Effects on Mortality
in 15 European Cities. Epidemiology, 19, 711–719. doi:
10.1097/EDE.0b013e318176bfcd.
Basu, R., Ostro, B. D., (2008). A Multicounty Analysis Identifying the Populations
Vulnerable to Mortality Associated with High Ambient Temperature in California.
American Journal of Epidemiology, 168, 6, 632–637. doi: 10.1093/aje/kwn170

XI Congreso Internacional de la Asociación Española de Climatología (AEC): El Clima: aire, agua,
tierra y fuego. Normas para la presentación de comunicaciones escritas.
Basu, R. (2009). High ambient temperature and mortality: a review of epidemiologic
studies from 2001 to 2008. Environmental Health, 8, 40. doi: 10.1186/1476-069X-8-
40.
Gasparrini A., Guo Y., Sera F., et al. (2017). Projections of temperature-related excess
mortality under climate change scenarios. Lancet Planet Health., 360-7.
http://dx.doi.org/10.1016/S2542-5196(17)30156-0
Giorgetta, M., Jungclaus, J., Reick, C., Legutke, S., Brovkin, V., Crueger, T., Stevens,
B. (2012a). Forcing data for Regional Climate Models based on the MPI-ESM-LR
model of the Max Planck Institute for Meteorology (MPI-M): The CMIP5 historical
experiment. World Data Center for Climate (WDCC) at DKRZ.
https://doi.org/10.1594/WDCC/RCM_CMIP5_historical-LR
Giorgetta, M., Jungclaus, J., Reick, C., Legutke, S., Brovkin, V., Crueger, T., Stevens,
B. (2012b). Forcing data for Regional Climate Models based on the MPI-ESM-LR
model of the Max Planck Institute for Meteorology (MPI-M): The CMIP5 rcp85
experiment. World Data Center for Climate (WDCC) at DKRZ.
https://doi.org/10.1594/WDCC/RCM_CMIP5_rcp85-LR
Hajat, S., Vardoulakis, S., Heaviside, C., Eggen, B., 2014. Climate change effects on
human health: projections of temperature-related mortality for the UK during the
2020s, 2050s and 2080s. Journal of Epidemiology and Community Health, 68, 641–
648. http://dx.doi.org/10.1136/jech-2013-202449
Jacob, D., Petersen, J., Eggert, B., Alias, A., Christensen, O. B., Bouwer, L. M.,
Georgopoulou, E. (2014). EURO-CORDEX: new high-resolution climate change
projections for European impact research. Regional Environmental Change, 14(2),
563-578. http://dx.doi.org/10.1007/s10113-013-0499-2
Jerez, S., Lopez-Romero, J. M., Turco, M., Jimenez-Guerrero, P., Vautard, R.,
Montavez, J. P. (2018). Impact of evolving greenhouse gas forcing on the warming
signal in regional climate model experiments. Nature Communications, 9(1):1304.
doi: 10.1038/s41467-018-03527-y
Liss, A., Wu, R., Ho Chui, K. K., Naumova, E. N., 2017. Heat-Related
Hospitalizations in Older Adults: An Amplified Effect of the First Seasonal
Heatwave. Scientific Reports, 7, 39581. doi: 10.1038/srep39581
Mitchell, D., Heaviside, C., Vardoulakis, S., Huntingford, C., Masato, G., Guillod,
B.P., Frumhoff, P., Bowery, A., Wallom, D., Allen, M., 2016. Attributing human
mortality during extreme heat waves to anthropogenic climate change. Environmental
Research Letters, 11. doi:10.1088/1748-9326/11/7/074006
Schifano, P., Cappai, G., De Sario, M., Michelozzi, P., Marino, C., Bargagli, C. A.
M., A Perucci, C., 2014. Susceptibility to heat wave-related mortality: a follow-up
study of a cohort of elderly in Rome. Environmental Health 8, 50. doi: 10.1186/1476-
069X-8-50.
Tan, J., Kalkstein, L. S., Huang, J., Lin, S., Yin, H., Shao, D., 2004. An operational
heat/health warning system in Shanghai. International Journal of Biometeorology, 52,
439–451. https://doi.org/10.1007/s00484-003-0193-z
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen al Proyecto REPAIR-CGL2014-59677-R y ACEX-CGL 2017-
87921-R y el programa europeo FEDER.