Die Gletscher Hochasiens, existentielle Ressource der Wasserversorgung von über einer Milliarde Menschen, reagieren ausgesprochen heterogen auf den Klimawandel. Die zugrunde liegenden Wirkmuster, Steuerungsfaktoren und Sensitivitäten sind jedoch bisher nur lückenhaft verstanden. Jüngste Studien zeigen die besondere Bedeutung topoklimatischer Effekte auf der Skale einzelner Täler und Höhenzüge, die auch ein großes Potential zu nicht-linearer Abschmelzdynamik implizieren. Zur Analyse dieser mesoskaligen Phänomene fehlen aber bislang adäquate Werkzeuge, die die big-data-kritische Datenlücke zwischen großräumigen Fernerkundungs- und feldbasierten Detailstudien schließen können. Die Höhe der Gletschergleichgewichtslinie (ELA) integriert alle am Gletscher wirkenden topographischen und klimatischen Faktoren und ist daher als Indikator eben dieser topoklimatischen Phänomene bestens geeignet. Im beantragten Projekt soll ein neuartiges Fernerkundungsverfahren für ganz Hochasien angewendet werden, das eigens entwickelt wurde, um für ganze Orogene Datensätze der ELA und multitemporaler ELA-Änderungen in präzedenzlos hoher Auflösung zu generieren. Durch ein künstliches neurales Netz werden dann die räumlichen Muster und ihnen zugrunde liegende Beziehungen im regional heterogenen Zusammenwirken klimatischer (Globalstrahlung, Temperatur, Niederschlag, Wind, etc.; aus Daten der High Asia Refined analysis, HAR) und topographischer (Exposition, Hangneigung, Gipfelhöhe, etc.; aus digitalen Geländemodellen, DGM) Faktoren zur Steuerung der ELAs in Hochasien aufgeschlüsselt. An für Teilräume repräsentativen Benchmark-Settings mit besonders guter Datensituation werden die steuernden Prozesse am Gletscher durch numerische Modellierung der Energie- und Massenbilanzen (MB) im Detail untersucht. Auf Basis der resultierenden MB-Daten wird zusätzlich die Sensitivität der MBs zu monatlichen Anomalien in Temperatur und Niederschlag (aus HAR) modelliert. Vorstudien zeigen, dass Verebnungsflächen in den Akkumulationsgebieten der Gletscher großes Potential zu nicht-linearer Abschmelzdynamik bei weiterem ELA-Anstieg bergen. Größe und Topographie dieser Verebnungen werden durch DGM-basierte GIS-Analysen für Gletscher ganz Hochasiens quantifiziert. Zur Identifizierung der zugehörigen Kipppunkte (ELA, ab der eine spezifische Verebnungsfläche zu Ablationsgebiet wird) werden jeweils aus Hochflächentopographie und ELA-Daten die verbleibenden Pufferhöhen berechnet. Die diesen Pufferhöhen entsprechenden Temperaturzu- oder Niederschlagsabnahmen werden auf Basis der zuvor erhobenen Sensitivitätsdaten abgeschätzt und die verbleibende Zeit zur Überschreitung der Kipppunkte für verschiedene Szenarien anthropogenen Klimawandels ermittelt. Die Resultate dieses interdisziplinär-polymethodischen Ansatzes werden erstmals eine Entschlüsselung der topoklimatischen Steuerung der Klimawandelresonanz von Gletschern in Hochasien und ihrer Potentiale zu nicht-linearer Abschmelzdynamik ermöglichen.
Mehrere tausend Gletscherseen sind durch die beschleunigte Gletscherschmelze in den Hochgebirge der Erde entstanden, von denen einige rasch an Volumen zunehmen. Vereinzelt kommt es immer wieder zu unvorhergesehenen Dammbrüchen mit teils katastrophalen Folgen für die talabwärts siedelnde Bevölkerung. Die Abflussspitzen solcher Gletscherseeausbrüche oder GLOFs (glacier lake outburst floods) können meteorologische Fluten lokal um ein Vielfaches übersteigen, und eventuell durch anhaltendes Wachstum von Gletscherseen in Zukunft noch höher werden. Die Gefährdung, oder Eintretenswahrscheinlichkeit, eines GLOFs ist jedoch weitestgehend unbekannt, weil bisher möglicherweise nur die größeren, schadensreichen Fluten dokumentiert wurden. Dieser Forschungslücke wollen wir begegnen, indem wir die räumliche und zeitliche Verteilung von Gletscherseen und deren Ausbrüche systematisch untersuchen. Unser Ziel ist es, durch die Erstellung von Inventaren von Gletscherseen und GLOFs zu quantifizieren, wie sich die GLOF-Gefahr zwischen 1985 und 2020 verändert hat. Unsere Untersuchungsregion sind die Gebirge des Pacific Northwest (NW-Amerika). Die dortigen Gletscher hatten in den vergangenen beiden Jahrzehnten eine der höchsten Schmelzraten weltweit. Jedoch blieb das Wachstum und Ausbrüche der zumeist eis- und moränen-gedämmten Seen regional nahezu unerforscht. Wir werden automatisch Gletscherseen aus Landsat-Satellitenbildern in mehreren Zeitschritten ab Mitte der 1980er Jahre kartieren. Aus diesen Seeninventaren und klimatischen, glaziologischen und morphologischen Variablen werden wir Bayes‘sche Modelle lernen, um die Entstehung von Gletscherseen vorhersagen zu können. Plötzlich auftretende Sedimentverfrachtungen unterhalb von Seen können auf bisher unerkannte GLOFs hinweisen, welche wir aus Landsat-Bildern automatisch detektieren werden. Diese Ereignisse werden wir mit verfügbaren Abflusszeitreihen und Feldarbeit an zwei ausgewählten Gletscherseen validieren werden. Somit erhalten wir ein regional konsistentes Inventar von GLOFs, aus dem wir ableiten können, wie stark sich deren Raten und Magnituden in den letzten 35 Jahren verändert haben. Schließlich werden wir Zeitreihen aus gemessenen und simulierten GLOF-Abflüssen zusammenführen, sodass wir die Jährlichkeit eines GLOFs abschätzen können. Mit Hilfe eines nicht-stationären Extremwertmodells werden wir zeigen, wie sich die Gefährdung durch GLOFs in den letzten Jahrzehnten verändert hat und wie sie sich bei anhaltender Gletscherschmelze verändern könnte. Wir sind zuversichtlich, dass unsere computer-gestützte Arbeit die Veränderungen der GLOF-Gefährdung vom Einzugsgebiet bis zur lokalen Ebene zuverlässig aufzeigen wird. Wir werden unsere Modelle frei zugänglich machen, was für Entscheidungsträger und Regionalplaner angesichts einer wachsenden Bevölkerung und Ressourcengewinnung im Pacific Northwest von Bedeutung sein wird.
Aufgrund der hohen Bedeutung langfristiger Umweltbeobachtungen, insbesondere in Gebieten rasanter klimatischer Veränderungen und mit einem hohen Gefährdungsrisiko für die Schutzgüter der Fildes-Region, sollen die in den 1980er Jahren begonnenen Bestandsaufnahmen der lokalen Brutvogel- und Robbengemeinschaft in der Fildes-Region während der Sommermonate (Dezember bis Februar) fortgesetzt werden. Dazu zählt die Fortführung der terrestrischen Datenerfassung der Brutvögel der Fildes Peninsula Region (Maxwell Bay Region, King Georg Island, Antarktis), zusätzlich Robbenerfassung und Kartierung des Gletscherrückgangs (optional: Vegetationskartierung und Erfassung nicht-heimischer Organismen). Hierbei kommt die Methodik der Antarktischen Fischereikonvention (CCAMLR) zur Anwendung, um das Gebiet auch weiterhin als CEMP (CCMLAR Environmental Monitoring Propram) Site zu qualifizieren. Daneben soll eine Brutvogelerfassung in allen größeren eisfreien Bereichen der an die Fildes-Region angrenzenden Maxwell Bay durchgeführt werden. Eine zentrale Frage dabei ist, inwieweit sich die Populationsveränderungen natürlichen oder anthropogenen Ursachen (z.B. Klimawandel) zuordnen lassen und ob sie lokale oder überregionale Phänomene darstellen.
Die Häufigkeit und das Ausmaß extremer hydrologischer Ereignisse werden höchstwahrscheinlich durch den Klimawandel verstärkt. Hochalpine Einzugsgebiete sind besonders sensible Räume, da diese Regionen der Hydrosphäre stark durch Veränderungen im Temperatur- und Niederschlagsregime beeinflusst werden. Die starke Kopplung zwischen der Hydrologie und weiteren Komponenten der Geosystem in hoch gelegenen Einzugsgebieten erfordert eine detaillierte Beschreibung der ablaufenden hydrologischen Prozesse. Dieser Umstand rechtfertigt die Einrichtung dieses Teilprojekts der im Rahmen des SEHAG Projektes (Sensitivity of high Alpine geosystems to climate change since 1850) beantragten Forschergruppe. Die Innovation der vorgeschlagenen Forschungsrichtung liegt in der Untersuchung der Veränderungen in der Hydrosphäre zwischen 1850 und 2050 und wie diese mit den übrigen Komponenten der Geosystem in hochalpinen Lagen interagieren. Insbesondere werden wir gründliche Zeitreihenanalysen zur Untersuchung der Korrelation zwischen Klimawandel und den Jährlichkeiten extremer hydrologischer Ereignisse (z.B.: zeitliche Verteilung von Niederschlagsereignissen innerhalb eines Jahres und Einsetzen der Schnee- und Gletscherschmelze) durchführen. Daneben wollen wir verifizieren ob es möglich ist die Qualität der hydrologischen Modelle für hochalpine Einzugsgebiete durch 'multi-objective' Kalibrierungsansätze zu verbessern. Archive spielen dabei eine wichtige Rolle als Datenquelle zur Rekonstruktion der meteorologischen Bedingungen der Vergangenheit. Außerdem ermöglicht die Zusammenarbeit mit anderen Teilprojekten die Kalibrierung des hydrologischen Modells, sowohl gegen den Abfluss, als auch gegen Permafrost- sowie Schnee- und Gletschermessungen. Darüber hinaus werden uns die geplanten experimentellen Messungen erlauben die 'multi-objective' Kalibrierung auf weitere Parameter, wie die elektrische Leitfähigkeit des Abflusses oder die Wassertemperatur der Wildbäche auszuweiten. Das resultierende, kalibrierte Modellergebnis, für das eine intensive Unsicherheitsanalyse durchgeführt werden wird, wird dann von den weitern Teilprojekten genutzt, um die Veränderungen in der Geosystem zu interpretieren.
Der vorliegende Antrag stellt die zentrale Modellierungskomponente des internationalen Gemeinschaftsprojekts MAGIC-DML, an dem Wissenschaftler aus Schweden, USA, Deutschland, dem Vereinigten Königreich und Norwegen teilnehmen, vor. MAGIC-DML zielt auf die Rekonstruktion von langfristigen Mustern und der zeitlichen Abfolge von Änderungen der Eiserhebung im ostantarktischen Eisschild über Dronning-Maud-Land (DML) ab. Die Modellierungskomponente von MAGIC-DML soll Informationen über vergangene Eisoberflächenhöhen über DML, gewonnen durch Kartierung (Fernerkundung) und absoluten Altersbestimmungen (kosmogene Datierung) glazialer Landformen auf Nunataks, und anderen Gebieten der östlichen Antarktis mit hochaufgelöster Eisschild-Modellierung verknüpfen, um Einblicke in langfristige Veränderungen des ostantarktischen Eisschildes und regionalen Klimas zu erhalten. Im Rahmen unserer numerischen Experimente werden wir eine große Zahl von Klimamodellergebnissen überprüfen und folgende Hypothesen testen:- Die Inland-Regionen des ostantarktischen Eisschildes haben seit dem Pliozän langfristige Reduzierungen der Eishöhen erfahren.- Der Eisschild zog sich zuletzt von seiner maximalen Ausdehnung nach 25 ka (tausend Jahre vor heute) zurück, zu welcher Zeit die Eisoberfläche nahe der Küste mehrere hundert Meter höher war; allerdings war sie nicht höher - und vielleicht sogar niedriger - über den meisten Gebieten des östlichen antarktischen Kontinents. Unser Ansatz, Eisschild-Modellierung mit geochronologischen Daten und klimamodellbasierten Rekonstruktionen zu kombinieren, wird es uns erlauben, den relativen Beitrag des ostantarktischen Eisschildes zu vergangenen Meeresspiegelschwankungen einzugrenzen und Unsicherheiten in vergangenen Klimabedingungen über der Antarktis zu verringern. Als Teil des Vorhabens werden wir die Reaktion des ostantarktischen Eisrandes auf wärmere Klimabedingungen als die heutigen, so wie sie für das Pliozän, den Marinen Isotopenstadien 11c (420 - 400 ka) und 5e (124 -119 ka) rekonstruiert wurden, quantifizieren. Hierdurch können Analogszenarien hinsichtlich der Reaktion des ostantarktischen Eisschildes auf zukünftig zu erwartende Klimaveränderungen dargeboten werden.
The annual glacier mass balance of Hallstätter Gletscher in Austria is measured since 1.10.2006 with the direct glaciological method in the fixed date system (1.10. to 30. 09. of the following year). The accumulation of snow is measured by determination of the water equivalent in 6 snow pits, the ice ablation is measured with 15 stakes drilled into the ice. Results are the annual net mass balance in kg, the total accumulation and ablation, the glacier area and the portions of the area which are subject to ablation and accumulation, the elevation of the equilibrium line and the specific mass balance in kg/m² (= mm w.e.). The accumulation during the winter is determined by the 1 May. The project is funded by the Federal Government of Upper Austria. The measurements are carried out the Institute for Interdisciplinary Mountain Research of the Austrian Academy of Sciences and the company Blue Sky in Gmunden, Austria.
The annual glacier mass balance of Hallstätter Gletscher in Austria is measured since 1.10.2006 with the direct glaciological method in the fixed date system (1.10. to 30. 09. of the following year). The accumulation of snow is measured by determination of the water equivalent in 6 snow pits, the ice ablation is measured with 15 stakes drilled into the ice. Results are the annual net mass balance in kg, the total accumulation and ablation, the glacier area and the portions of the area which are subject to ablation and accumulation, the elevation of the equilibrium line and the specific mass balance in kg/m² (= mm w.e.). The accumulation during the winter is determined by the 1 May. The project is funded by the Federal Government of Upper Austria. The measurements are carried out the Institute for Interdisciplinary Mountain Research of the Austrian Academy of Sciences and the company Blue Sky in Gmunden, Austria.
Glacier outlines of Hallstätter Glacier in the Dachstein Massif, Austria, are periodically mapped as part of the respective glacier mass balance monitoring program. Outlines are provided in shapefile format and were mapped based on the available DEMs, historical images, orthophotos or satellite images. Glacier area has decreased from 5.3 km2 in 1856 to 2.4 km2 in 2023. Detailed Information is given in Helfricht (2009), Kara (2020) and Bertolotti et al. (in prep.) and in the associated readme files. New outlines will be added as they become available.
The annual glacier mass balance of Hallstätter Gletscher in Austria is measured since 2006-10-01 with the direct glaciological method in the fixed date system (1st October to 30th September of the following year). The accumulation of snow is measured by determination of the water equivalent in 6 snow pits, the ice ablation is measured with 15 stakes drilled into the ice. Results are the annual net mass balance in kg, the total accumulation and ablation, the glacier area and the portions of the area which are subject to ablation and accumulation, the elevation of the equilibrium line and the specific mass balance in kg/m**2 (= mm w.e.). The accumulation during the winter is determined by the 1st May. The project is funded by the Amt der Oberösterreichischen Landesregierung and the Energie AG. The measurements are carried out by the Institute for Interdisciplinary Mountain Research (http://www.mountainresearch.at/index.php/en/) of the Austrian Academy of Sciences and the company Blue Sky in Gmunden, Austria. New data will be added every year.
Annual and winter glacier mass balance maps (fixed date system) for Hallstätter Glacier in the Dachstein Massif, Austria, is provided in shapefile format. The shapes contain contour lines delineating areas of equal mass balance as well as elevation zones. Spatially integrated mass balance is derived from point measurements at snow pits and ablation stakes by interpolating between measurement points and extrapolating to unmeasured regions of the glacier. Detailed Information is given in Helfricht (2009) and Bertolotti et al. (in prep.) and in the associated readme files. New data will be added each year. This is complementary information to the data provided by Fischer et al., 2016.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 230 |
| Europa | 8 |
| Global | 1 |
| Land | 15 |
| Weitere | 2 |
| Wissenschaft | 167 |
| Zivilgesellschaft | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 53 |
| Ereignis | 24 |
| Förderprogramm | 190 |
| Taxon | 7 |
| Text | 24 |
| unbekannt | 14 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 30 |
| Offen | 275 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 179 |
| Englisch | 172 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 17 |
| Bild | 6 |
| Datei | 54 |
| Dokument | 16 |
| Keine | 127 |
| Unbekannt | 8 |
| Webseite | 115 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 305 |
| Lebewesen und Lebensräume | 280 |
| Luft | 258 |
| Mensch und Umwelt | 305 |
| Wasser | 287 |
| Weitere | 290 |