Projekt

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Snowline observations to remotely derive seasonal to sub-seasonal glacier mass balance in the Tien Shan and Pamir Mountains

Gesuchsteller/in Hoelzle Martin
Nummer 155903
Förderungsinstrument Projektförderung (Abt. I-III)
Forschungseinrichtung Département des Géosciences Université de Fribourg
Hochschule Universität Freiburg - FR
Hauptdisziplin Hydrologie, Limnologie, Glaziologie
Beginn/Ende 01.01.2015 - 31.08.2018
Bewilligter Betrag 258'976.00
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Alle Disziplinen (2)

Disziplin
Hydrologie, Limnologie, Glaziologie
Klimatologie, Atmosphärenphysik, Aeronomie

Keywords (6)

glacier; monitoring; modelling; remote sensing; snow line; Central Asia

Lay Summary (Deutsch)

Lead
Analyse von Schneelinien zur Berechnung von saisonalen Gletschermassenbilanzen auf Gletschern in den Gebirgen Tien Shan und Pamir basierend auf Satellitenbildern
Lay summary

Die Massenbilanz von Gletschern ist ein wichtiger Klimaindikator, da er direkt von der Energiebilanz an der Oberfläche des Gletschers abhängig ist. Deshalb ist die Beobachtung der Massenbilanz mit der Zeit ein geeignetes Mittel, um die Veränderung des Klimas zu untersuchen. Massenbilanzbeobachtungen über längere Zeiträume im entlegenen Tien Shan und Pamir Gebirge sind selten und unregelmässig verteilt. Für die kontinentalen und trockenen zentralasiatischen Niederungen spielen die Gletscher in den Hochgebirgsregionen eine fundamentale Rolle als Wasserspeicher.

In diesem Projekt soll ein neuer Ansatz zur Massenbilanzbestimmung ohne direkte Messungen weiter entwickelt werden. Das Ziel ist, Gletschermassenbilanzen für abgelegene Regionen mit hoher zeitlicher Auflösung zu berechnen. Dabei wird die Masse, die ein Gletscher in den Wintermonaten ansammelt und in den Sommermonaten verliert aus Schneelinienbeobachtungen, basierend auf Satelliten- und Kamerabildern, hergeleitet. Die Beziehung zwischen der beobachteten Position der Schneelinien, der Gletschergeometrie und der Massenbilanz wird durch eine „Rückwärts“ Modellierung erstellt. Entscheidend ist dabei der Informationsgehalt der kurzzeitigen Positionsveränderung der Schneelinie auf der Gletscheroberfläche während der Schmelzperiode von Juni bis September.

In einem ersten Schritt werden Schneelinienbeobachtungen mit Kamerabildern und Massenbilanzmessungen vor Ort auf ausgewählten Gletschern zur Entwicklung und Validierung der Methodik verwendet Dann werden Schneelinienbeobachtungen für weitere Gletscher eingeschlossen, die auf Satellitenbilder basieren, um die Methodenentwicklung auf einen regionalen Massstab auszuweiten.

Unsere Resultate bilden zudem die Grundlage für fundierte Abflussmodellierungen, was eine präzisere Abschätzung der zukünftigen Wasserverfügbarkeit für die zentralasiatischen Länder erlauben soll.
Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 23.10.2014

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Mitarbeitende

Projektpartner

Publikationen

Publikation
Multi-decadal mass balance series of three Kyrgyz glaciers inferred from modelling constrained with repeated snow line observations
Barandun Martina, Huss Matthias, Usubaliev Ryskul, Azisov Erlan, Berthier Etienne, Kääb Andreas, Bolch Tobias, Hoelzle Martin (2018), Multi-decadal mass balance series of three Kyrgyz glaciers inferred from modelling constrained with repeated snow line observations, in The Cryosphere, 12(6), 1899-1919.
Re-establishing glacier monitoring in Kyrgyzstan and Uzbekistan, Central Asia
Hoelzle Martin, Azisov Erlan, Barandun Martina, Huss Matthias, Farinotti Daniel, Gafurov Abror, Hagg Wilfried, Kenzhebaev Ruslan, Kronenberg Marlene, Machguth Horst, Merkushkin Alexandr, Moldobekov Bolot, Petrov Maxim, Saks Tomas, Salzmann Nadine, Schöne Tilo, Tarasov Yuri, Usubaliev Ryskul, Vorogushyn Sergiy, Yakovlev Andrey, Zemp Michael (2017), Re-establishing glacier monitoring in Kyrgyzstan and Uzbekistan, Central Asia, in Geoscientific Instrumentation, Methods and Data Systems, 6(2), 397-418.
Mass balance observations and reconstruction for Batysh Sook Glacier, Tien Shan, from 2004 to 2016
Kenzhebaev Ruslan, Barandun Martina, Kronenberg Marlene, Chen Yaning, Usubaliev Ryskul, Hoelzle Martin (2017), Mass balance observations and reconstruction for Batysh Sook Glacier, Tien Shan, from 2004 to 2016, in Cold Regions Science and Technology, 135, 76-89.
Mass-balance reconstruction for Glacier No. 354, Tien Shan, from 2003 to 2014
Kronenberg Marlene, Barandun Martina, Hoelzle Martin, Huss Matthias, Farinotti Daniel, Azisov Erlan, Usubaliev Ryskul, Gafurov Abror, Petrakov Dmitry, Kääb Andreas (2016), Mass-balance reconstruction for Glacier No. 354, Tien Shan, from 2003 to 2014, in Annals of Glaciology, 57(71), 92-102.
Re-analysis of seasonal mass balance at Abramov glacier 1968–2014
Barandun Martina, Huss Matthias, Sold Leo, Farinotti Daniel, Azisov Erlan, Salzmann Nadine, Usubaliev Ryskul, Merkushkin Alexandr, Hoelzle Martin (2015), Re-analysis of seasonal mass balance at Abramov glacier 1968–2014, in Journal of Glaciology, 61(230), 1103-1117.

Zusammenarbeit

Gruppe / Person Land
Formen der Zusammenarbeit
Kyrgyz Hydromet Kirgisistan (Asien)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Forschungsinfrastrukturen
- Austausch von Mitarbeitern
Aberystwyth University - Department of Geography and Earth Sciences Wallis und Futuna (Ozeanien)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
Institute of water problems, hydropower engineering and ecology Tadschikistan (Asien)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Forschungsinfrastrukturen
- Austausch von Mitarbeitern
Universität Zürich, Department of Geography Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
Lomonosov Moscow State University, Faculty of Geography Russland (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Austausch von Mitarbeitern
Geoforschungszentrum (GFZ), Potsdam, Germany Deutschland (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Forschungsinfrastrukturen
- Austausch von Mitarbeitern
UZHydromet Usbekistan (Asien)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Forschungsinfrastrukturen
- Austausch von Mitarbeitern
Department of Geosciences, University of Oslo Norwegen (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Forschungsinfrastrukturen
- Austausch von Mitarbeitern
LEGOS, Toulouse Frankreich (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
Central Asian Institute for Applied Geosciences, Bishkek, Kyrgyzstan Kirgisistan (Asien)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Forschungsinfrastrukturen
- Austausch von Mitarbeitern

Wissenschaftliche Veranstaltungen

Aktiver Beitrag

Titel Art des Beitrags Titel des Artikels oder Beitrages Datum Ort Beteiligte Personen
Guest lecture at National University of Uzbekstian Einzelvortrag Remote sensing in Glaciology 18.07.2018 Tashkent, Usbekistan Barandun Martina;
POLAR2018 Vortrag im Rahmen einer Tagung Region-wide Mass Balance Series from Snowline Observations for Central Asia 15.06.2018 Davos, Schweiz Hoelzle Martin; Barandun Martina; Huss Matthias;
Alpine Glaciology Meeting Vortrag im Rahmen einer Tagung Region-wide estimate of annual glacier mass balance for Central Asia from 2000 to 2017 01.03.2018 Chamonix Mont-Blanc, Frankreich Hoelzle Martin; Barandun Martina; Huss Matthias;
Swiss Geoscience Meeting Poster Long-term mass changes on three Kyrgyz glaciers 17.11.2017 Davos, Schweiz Hoelzle Martin; Barandun Martina; Huss Matthias; Bolch Tobias;
Guest lecture at TIIM Einzelvortrag Introduction into Glaciology 07.08.2017 Tashkent, Usbekistan Barandun Martina;
Swiss Geoscience Meeting Poster From snow cover mapping to glacier-wide mass balance on Central Asian glaciers 18.11.2016 Genf, Schweiz Bolch Tobias; Barandun Martina; Hoelzle Martin; Huss Matthias;
Water Resources of Central Asia and Their Use Vortrag im Rahmen einer Tagung Re-establishing of long-term glacier monitoring as an important baseline of hydrological predictions and capacity building in Kyrgyzstan and Uzbekistan 22.09.2016 Almaty, Kasachstan Barandun Martina; Hoelzle Martin;
XVI Glaciological Symposium Vortrag im Rahmen einer Tagung Glacier-wide mass balance of four Kyrgyz glaciers derived from snow cover mapping 24.05.2016 St. Petersburg, Russland Huss Matthias; Bolch Tobias; Barandun Martina; Hoelzle Martin;
General Assembly European Geosciences Union (EGU) Conference Poster Snowline observations to remotely derive glacier-wide mass balance on four Kyrgyz glaciers from 2003 to 2015 17.04.2016 Wien, Österreich Hoelzle Martin; Huss Matthias; Barandun Martina; Bolch Tobias;
Alpine Glaciology Meeting Poster Glacier-wide mass balance on four Kyrgyz glaciers 25.02.2016 München, Deutschland Huss Matthias; Barandun Martina; Bolch Tobias; Hoelzle Martin;
Universität Zürich Forschungsforum Einzelvortrag A journey through Kyrgyzstan - field expedition to monitor four Kyrgyz glaciers 01.12.2015 Zürich, Schweiz Barandun Martina;
International Symposium on Glaciology in High Mountain Asia Poster Re-analyzing seasonal mass balance observations at Abramov Glacier, Kyrgyzstan, from 1968 to 2013 02.03.2015 Kathmandu, Nepal Barandun Martina; Huss Matthias; Hoelzle Martin; Bolch Tobias;


Veranstaltungen zum Wissenstransfer

Aktiver Beitrag

Titel Art des Beitrags Titel des Artikels oder Beitrages Datum Ort Beteiligte Personen
WGMS Summer School on Mass Balance Measurements and Analysis Workshop 02.08.2015 Bishkek, Kirgisistan


Selber organisiert

Titel Datum Ort
Summer School on Mass Balance Measurements and Analysis 27.08.2018 Bishkek, Kirgisistan
Summer School on Mass Balance Measurements and Analysis 04.09.2017 Bishkek, Kirgisistan
Summer School on Mass Balance Measurements and Analysis 17.07.2016 Bishkek, Kirgisistan

Kommunikation mit der Öffentlichkeit

Kommunikation Titel Medien Ort Jahr
Referate/Veranstaltungen/Ausstellungen EXPLORA Unifr Westschweiz 2018
Referate/Veranstaltungen/Ausstellungen Women in Science (WINS) Westschweiz 2016

Auszeichnungen

Titel Jahr
Young scientist poster award from International Association of Cryospheric Sciences (International Symposium on Glaciology in High Mountain Asia)2015 2015

Verbundene Projekte

Nummer Titel Start Förderungsinstrument
111008 Aufbau eines Massenbilanzmessnetzes in Neuseeland innerhalb der globalen Gletschermessnetzes 01.09.2005 Internationale Kurzaufenthalte
169453 Changing glacier firn in Central Asia and its impact on glacier mass balance 01.04.2017 Projektförderung (Abt. I-III)
117761 Alpine-wide distributed glacier mass balance modelling for assessment of precipitation in high-mountain regions with application to palaeoclimate reconstruction 01.10.2007 Projektförderung (Abt. I-III)
178963 Improving Temporal and Spatial Estimates of Solid Precipitation and Accumulation in High Mountain Regions (High-SPA) 01.05.2018 Projektförderung (Abt. I-III)

Abstract

The monitoring of glacier mass balance in remote regions is challenging but vital for understanding the response of glaciers to climate change. Glacier mass balance observations are sparse and inhomogeneously distributed, in particular for the target regions of the proposed project: the Tien Shan and the Pamir. In these regions glacier ice represents an important source of runoff, but glacier monitoring has only recently been re-established for selected glaciers. The under-sampling problem of glacier change assessments limits change predictions and impact projections. In this study, we plan to elaborate novel approaches to derive sub-seasonal glacier mass balance at a regional scale based on remote snowline monitoring. The proposed methodology is predicated on the information content of short-term changes in snowline elevation detected with repeated remote sensing imagery for both the quantities of winter accumulation and summer ablation. A relation between the observed snowline position, the glacier geometry and the glacier-wide mass balance is created by backward modelling. We will first apply and validate the methodology for Central Asian glaciers using terrestrial photography and mass balance measurements on three to four carefully selected study sites, and then incorporate snow depletion observations throughout the summer season provided by satellite images at the regional scale. Finally, satellite images of a larger part of the Tien Shan and Pamir mountain ranges will be compiled for the period 2000 to present and the validated approach will be used to evaluate the seasonal to sub-seasonal mass balance for several dozens of selected glaciers. We intend to combine these remote mass balance estimates with measurements of regional ice volume changes derived from repeat digital elevation models. In combination, this will provide glacier mass changes at high temporal and spatial resolution for a region about which so far only little is known about. The sub-seasonal mass balance calculations will provide an important input for runoff models allowing more accurate estimation of future water availability for Central Asian countries.
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