Projekt

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Changing glacier firn in Central Asia and its impact on glacier mass balance

Titel Englisch Changing glacier firn in Central Asia and its impact on glacier mass balance
Gesuchsteller/in Machguth Horst
Nummer 169453
Förderungsinstrument Projektförderung (Abt. I-III)
Forschungseinrichtung Département des Géosciences Université de Fribourg
Hochschule Universität Freiburg – FR
Hauptdisziplin Hydrologie, Limnologie, Glaziologie
Beginn/Ende 01.04.2017 - 31.03.2020
Bewilligter Betrag 310'000.00
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Alle Disziplinen (6)

Disziplin
Hydrologie, Limnologie, Glaziologie
Andere Gebiete der Erdwissenschaften
Andere Gebiete der Ingenieurwissenschaften
Meteorologie
Klimatologie, Atmosphärenphysik, Aeronomie
Geophysik

Keywords (6)

Glacier mass balance; Central Asia; Water resources; Glacier firn; Ground Penetrating Radar; Glacier coring

Lay Summary (Deutsch)

Lead
Die Gletscher der Gebirge Zentralasiens sind zentral für die Wasserversorgung der Region. Gletschermessungen sind daher wichtig für das Abschätzen der Wasserverfügbarkeit. Die meisten Messprogramme wurden jedoch nach dem Ende der Sowjetunion eingestellt.Ausgewählte Gletscher in Kirgisistan werden neu von der Universität Freiburg vermessen. Jedoch zeigen Vergleiche mit satellitengestützten Messungen, dass die Ergebnisse der Messmethoden teilweise voneinander abweichen.Die Abweichungen könnten verursacht sein durch Veränderungen im wenig erforschten Firn, wobei es sich um die poröse und bis zu einigen Dutzend Meter mächtige oberflächennahe Schicht handelt in welcher Schnee zu Gletschereis verdichtet wird.
Lay summary

Ziele des Forschungsprojekts

Unser Forschungsprojekt fokussiert auf die Untersuchung des Firns und Rekonstruktion dessen Veränderung im Verlauf des letzten Jahrhunderts. Die geplanten Feldstudien beinhalten das Bohren von Firnkernen auf dem Abramov Gletscher, Kirgistan, an den selben Stellen an welchen ähnliche Messungen schon in den 1970er Jahren durchgeführt wurden.

Der Vergleich der neuen Kerne zu den historischen Daten soll aufzeigen wie sich Schneefall und Schmelze im letzten Jahrhundert verändert hat. Es wird auch untersucht, ob sich die erwähnten Abweichungen zwischen boden- und satellitengestützen Messungen durch die Firnänderungen erklären lassen.

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts

Wasser ist in Zentralasien ein knappes und konfliktträchtiges Gut. Fundiertes Wissen historischer Gletscheränderungen ist die Grundlage um die zukünftige Wasserverfügbarkeit abzuschätzen. Durch die Erforschung des anhin nur beschränkt untersuchten Firns, leistet unser Projekt hier einen wichtigen Beitrag.
Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 23.01.2017

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Mitarbeitende

Verbundene Projekte

Nummer Titel Start Förderungsinstrument
155903 Snowline observations to remotely derive seasonal to sub-seasonal glacier mass balance in the Tien Shan and Pamir Mountains 01.01.2015 Projektförderung (Abt. I-III)

Abstract

The glaciers of the Central Asian Pamir-Alay and Tien Shan are key to water availability in the surrounding lowlands and glacier monitoring is essential to anticipate future water resources. Most monitoring programs, however, were discontinued after the end of the Soviet Union and in-situ observations became sparse and discontinuous. Selected glacier monitoring sites in Kyrgyzstan have recently been reactivated by the University of Fribourg (UNIFR) and collaborators. Simultaneously, glacier volume changes based on subtracting surface elevations measured at different points in time became available for several regions of Central Asia.These so called geodetic glacier mass balances indicated substantial differences in glacier change among the different mountain ranges which are, tentatively, attributed to changes in precipitation pattern. However, direct comparisons of geodetic and in-situ mass balance of Kyrgyzstan glaciers also show disagreement between the two approaches. It is unclear whether the disagreement roots in the in-situ data, the geodetic data or both. Major uncertainties in both geodetic and in-situ glacier mass balance measurements relate to the little explored changes in the firn cover, i.e. the porous and up to a few dozen meter thick near-surface layer of a glacier where snow densifies into glacier ice. Unmeasured meltwater percolation and retention, and associated changes in firn density and/or temperature, are likely explanations for the differences between in-situ and geodetic mass balances. However, few of Central Asia glacier mass balance studies involved in-situ firn observations. Given its key role, measuring, analysing and modelling firn evolution is a necessity to understand and reconcile the mass balance estimates. It is the aim of the present research project to measure the current state of the firn, to reconstruct its evolution over the last century and to develop the respective modelling tools to simulate firn evolution. The project outcome is threefold, namely (i) establishing a century long accumulation time series, (ii) the design of a firn model, calibrated with the measurements and applied to simulate and understand the processes in firn evolution and (iii), the application of measurements and model to reconcile geodetic and in-situ glacier mass balances.On Abramov glacier, Pamir-Alay range, Kyrgyzstan, a series of firn cores will be drilled to measure accumulation rates and quantify the amount of refrozen meltwater at different elevations of the glacier’s firn area. Analysis of the cores focuses on stratigraphy, density profiles as well as stable isotopes, major ions and dust constituents. The measurements and comprehensive legacy firn and ice core data will be merged into a century long record of accumulation, dust deposition and meltwater retention. An existing firn and glacier mass balance model is subsequently applied to model, analyse and quantify the processes driving observed firn evolution. Thereby model evaluation using Sentinel-1 snow melt products is pioneered. Firn density changes over the entire glacier is calculated using the calibrated model with the help of extensive GPR measurements and the output is applied to understand the reasons behind differing geodetic and in-situ glacier mass balances. Carried out on the extensively studied Abramov glacier, probably one of the best investigated glaciers within the Global Terrestrial Network for Glaciers (GTN-G), this project pioneers methods to be subsequently applied in reconciling mass balance measurements at the High Mountain Asia scale and to address changing accumulation patterns as well as melt water retention in estimates of future glacier meltwater resources.
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