Energy and mass balance modelling for glaciers on the Tibetan Plateau : extension, validation and application of a coupled snow and energy balance model

  • Energie- und Massenbilanzmodellierung für Gletscher auf dem Tibetischen Plateau : Erweiterung, Validierung und Anwendung eines gekoppelten Schnee- und Energiebilanzmodells

Huintjes, Eva; Schneider, Christoph (Thesis advisor)

Aachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University (2014)
Doktorarbeit

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2014

Kurzfassung

Das Tibetische Plateau ist Quellgebiet von fünf der größten Flüsse Asiens. Das in den großen Eis-, Schnee- und Permafrostgebieten auf dem Plateau und den angrenzenden Gebirgszügen gespeicherte Wasser ist wichtig, um die saisonale Wasserverfügbarkeit zu gewährleisten. Aufgrund der in den letzten Jahrzehnten steigenden Temperaturen verlieren viele der Gletscher an Masse. Die regionalen Muster der Gletscherveränderungen sind gegensätzlich, beeinflusst von lokalen Faktoren, sowie der räumlichen und zeitlichen Heterogenität des Klimas und seiner Variabilität. Die verschiedenen Rückkopplungen zwischen Atmosphäre und Gletschern, sowie die Rolle der einzelnen Komponenten der Energie- und Massenbilanz der Gletscher im Schmelzprozess innerhalb der verschiedenen Klimaregionen auf dem Tibetischen Plateau wurden bislang noch nicht detailliert betrachtet. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Modellierung von Oberflächenenergie- und -massenbilanzen von Gletschern auf dem Tibetplateau. Vier Gletscher und eine Eiskappe in verschiedenen Regionen des Plateaus und der umliegenden Gebirgszüge dienen als regionale Beispiele: Zhadang Gletscher (südöstliches Tibetplateau), Purogangri Eiskappe (zentrales Tibetplateau), Naimona’nyi Gletscher (westlicher Himalaya), Halji Gletscher (westlicher Himalaya) und Muztagh Ata Gletscher (östlicher Pamir). Die Untersuchungsgebiete liegen in einer maximalen Entfernung von ungefähr gleich 1700 km zueinander und befinden sich in unterschiedlichen Klimaregionen. Wie in den meisten abgelegenen Regionen der Erde ist die Datenverfügbarkeit aus lokalen Messungen für die Verwendung in komplexen, physikalisch basierten Gletscherenergie- und –massenbilanzmodellen unzureichend. Wir verwenden Daten aus lokalen Messungen einer Intensivmesskampagne am Zhadang Gletscher um das Ergebnis des entwickelten Energie- und Massenbilanzmodells im Detail zu validieren. Für 10-jährige Modellläufe werden hoch aufgelöste atmosphärische Modelldaten der High Asia Reanalysis verwendet. Das Modellschema koppelt die atmosphärische Energiebilanz mit einem mehrschichtigen Schneemodul, um die Wechselbeziehungen zwischen Atmosphäre und Kryosphäre zu analysieren. Am Beispiel des Zhadang Gletschers werden die verschiedenen Modellkomponenten anhand unterschiedlichster Methoden und Datengrundlagen validiert. Die am Zhadang Gletscher installierte komplexe Messapparatur beinhaltet ein Zeitraffer-Kamerasystem, welches das erste dieser Art auf dem Tibetischen Plateau ist. Es bietet eine exzellente Datengrundlage für die Modellevaluierung und eröffnet neue Möglichkeiten für weitergehende Analysen. Das entwickelte Gletscherenergie- und -massenbilanzmodell wird auf alle fünf Untersuchungsgebiete angewendet, um eine 10-jährige Zeitreihe aller Energie- und Massenbilanzkomponenten zu erzeugen. Für jedes Untersuchungsgebiet werden die Modellergebnisse mit meteorologischen oder glaziologischen Messungen oder Ergebnissen aus Fernerkundungsstudien verglichen und so das mögliche Parameterset zur Modellabstimmung eingeschränkt. Dies ist der bislang größte und detaillierteste homogene glaziologische Datensatz auf dem Tibetischen Plateau bezüglich der Komponenten der Energie- und Massenbilanz von Gletschern. Somit trägt diese Arbeit zu einem besseren Verständnis der Rolle der einzelnen Energie- und Massenbilanzkomponenten für die Gletscherveränderung in verschiedenen Klimaregionen auf dem Tibetplateau bei. Sie dient weiterhin dazu, das Wissen über die verschiedenen Antriebsmechanismen der Gletscherenergie- und -massenbilanzkomponenten zu erweitern. Dieser Aspekt ist entscheidend, um Angaben über die zukünftige Gletscherentwicklung zu treffen. Sie bildet die Basis für weitergehende Analysen, die die Einflüsse von Gletschern auf die Wasserverfügbarkeit in Tibet untersuchen.

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