Projekt

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High-resolution spatial and temporal variations in albedo of ablating ice - drivers, patterns and dynamics

Titel Englisch High-resolution spatial and temporal variations in albedo of ablating ice - drivers, patterns and dynamics
Gesuchsteller/in Naegeli Kathrin
Nummer 174888
Förderungsinstrument Early Postdoc.Mobility
Forschungseinrichtung Institute of Geography and Earth Sciences University of Wales
Hochschule Institution ausserhalb der Schweiz - IACH
Hauptdisziplin Hydrologie, Limnologie, Glaziologie
Beginn/Ende 01.10.2017 - 30.09.2018
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Keywords (6)

ice sheet; Unmanned Aerial Vehicles; spectral albedo; global atmospheric warming; glacier; albedo feedback

Lay Summary (Deutsch)

Lead
Die spektrale Albedo von Eis dominiert die Schmelzintensität eines Gletschers. In den meisten modellierten Vorhersagen der Gletscherschmelze unter der Berücksichtigung verschiedener Klimaszenarien ist die räumliche und zeitliche Verteilung und Veränderung der Eis-Albedo jedoch nicht berücksichtigt und stellt daher eine grosse Unsicherheit dar. Mit fortschreitender Klimaveränderung verlängern sich die Ablationsperioden und vergrössern sich die schnee-freien Gletscherflächen stetig. Der Rückkopplungseffekt der tiefen Eis-Albedo auf die Gletscherschmelze gewinnt daher weiter an Wichtigkeit.
Lay summary

Lead

Die spektrale Albedo von Eis dominiert die Schmelzintensität eines Gletschers.  In den meisten modellierten Vorhersagen der Gletscherschmelze unter der Berücksichtigung verschiedener Klimaszenarien ist die räumliche und zeitliche Verteilung und Veränderung der Eis-Albedo jedoch nicht berücksichtigt und stellt daher eine grosse Unsicherheit dar. Mit fortschreitender Klimaveränderung verlängern sich die Ablationsperioden und vergrössern sich die schnee-freien Gletscherflächen stetig. Der Rückkopplungseffekt der tiefen Eis-Albedo auf die Gletscherschmelze gewinnt daher weiter an Wichtigkeit.

 

Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts

Das Hauptziel des vorliegenden Forschungprojekts ist ein besseres Verständnis der räumlichen und zeitlichen Veränderungen der Eis-Albedo. Im Detail sollen die Einflussfaktoren, die Muster und die Dynamik der Eis-Albedo anhand von hochaufgelösten Oberflächendaten aus den europäischen Alpen, Grönland und der kanadischen Arktis untersucht werden. Dafür werden (i) Faktoren, wie die Mikrotopographie, die Eistextur und das Vorkommen von Wasser, Schutt, Staub und/oder Kryokonit analysiert und deren Einfluss auf das räumliche Muster bestimmt, (ii) die zeitliche Entwicklung aufgrund dieser Einflussfaktoren beobachtet und quantifiziert und (iii) Gemeinsamkeiten und Unterschiede in der zeitlich-räumlichen Variabilität der Eis-Albedo in verschiedenen Skalen und Breitenlagen (Arktis, Alpen) identifiziert.

 

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts

Das Projekt wird neue und wichtige Informationen zur Albedo von Gletschereis generieren, welche genauere Vorhersagen zur Schmelze des globalen Eisvorkommens ermöglichen. Diese Vorhersagen helfen Politikerinnen und Politiker, aber auch die lokale Bevölkerung oder die Tourismusbranche, im Hinblick auf das Verhalten der Gletscher, das Management von Wasserressourcen oder den Umgang mit möglichen Gletschergefahren aufzuklären und zu beraten.
Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 10.08.2017

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Publikationen

Publikation
Darkening Swiss glacier ice?
Naegeli Kathrin, Huss Matthias, Hoelzle Martin (2018), Darkening Swiss glacier ice?, in The Cryosphere Discussions, 1-21.

Wissenschaftliche Veranstaltungen

Aktiver Beitrag

Titel Art des Beitrags Titel des Artikels oder Beitrages Datum Ort Beteiligte Personen
Polar 2018 Vortrag im Rahmen einer Tagung Region-wide mass balance series from snowline observations for Central Asia 19.06.2018 Davos, Schweiz Naegeli Kathrin;
Polar 2018 Vortrag im Rahmen einer Tagung Exploring relationships between roughness and reflectance of bare glacier ice 19.06.2018 Davos, Schweiz Naegeli Kathrin;
IGS Kyoto - International Symposium on Cryosphere and Biosphere Vortrag im Rahmen einer Tagung Effect of organic matter on the albedo of Glacier de la Plaine Morte, Switzerland 15.03.2018 Kyoto, Japan Naegeli Kathrin;
American Geoscience Union Vortrag im Rahmen einer Tagung Quantifying the significance of heterogenity in supraglacial reflectance characteristics for meltwater production in southwest Greenland 11.12.2017 New Orleans, Vereinigte Staaten von Amerika Naegeli Kathrin;


Abstract

The spectral albedo of bare-ice dictates the magnitude of glacier ablation due to the dominance of shortwave radiation as a driver of melt processes. One of the current major uncertainties in predictive modelling of glacier melt under future climate scenarios is the pattern and evolution of bare-ice albedo due to the extending snow-free time period associated with lengthening summer seasons. Most numerical models hugely simplify the albedo parameter for bare glacier ice, with only a few accounting for spatial variation and almost none that consider time-dependent changes. Consequently, the aim of this research is to characterise and quantify the primary drivers, patterns and dynamics of spectral albedo of ablating bare glacier ice. This project will address the knowledge gap relating to spatio-temporal change in bare-ice albedo through a set of three core objectives: first, to use Unmanned Aerial Vehicles (UAVs or drones) to image bare ice to retrieve spatial data relating to spectral albedo and ice surface characteristics including ice structure, impurity distribution and high-resolution topography. Second, to use sequences of UAV survey data to examine the nature of temporal change in the surface albedo of bare glacier ice surfaces, seeking to quantify and/or identify relationships that allow for the development of a parameterisation of a spatially and temporally varying ice albedo parameter. Finally, to compare and contrast spatial and temporal signatures identified for glacier ice albedo across latitudinal gradients and glacier scales based on datasets from the Alps, Greenland and Arctic Canada to ascertain the applicability and transferability of any particular bare-ice albedo parameterisation.Glacier recession and the decline in ice volumes worldwide is a critical contributor to sea level rise [Meier et al., 2007; Jacob et al., 2012]. Additionally, changing runoff patterns will influence the biodiversity of glacier-fed streams and rivers [Jacobsen et al., 2012; Wilhelm et al., 2014] and significantly impact on freshwater resources, water availability for agriculture or natural hazards [Bolch et al., 2012; Beniston and Stoffel, 2014; Bliss et al., 2014; Lutz et al., 2014]. Thus, a comprehensive understanding and accurate representation of parameters and processes driving glacier melt are of great importance to ascertain current and future estimates of glacial behaviour and thus potential freshwater resources, causes for natural hazards or contribution to global sea level rise that directly impact on socio-economic sector of human life and well-being.
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