Klimaempfindlichkeit des Kongsvegen Gletschers (Svalbard)

Die Gletscher in Spitzbergen (Svalbard) sind durch eine noch relativ ausgeglichene Massenbilanz gekennzeichnet. Dies ist insofern bemerkenswert, als dass Beobachtungen und Vorhersagen darauf hinweisen, dass die Arktis zu den am stärksten von Klimawandel betroffenen Gebieten der Erde zählt (IPCC 2007). Eine verstärkte Untersuchung der besonderen Bedingungen und Prozesse auf Gletschern in dieser Gegend ist daher von großer Bedeutung. Im Rahmen dieses Projektes soll daher die Massen- und Energiebilanz eines repräsentativen Gletschers in Spitzbergen und seine Reaktion auf regionale Klimaänderungen während der letzten Jahrzehnte näher untersucht werden. Dies basiert auf numerischen Simulationen, die durch spezifische Feldarbeiten und Fernerkundungsdaten unterstützt werden. Die vorgesehenen Untersuchungen konzentrieren sich auf den im Nordwesten Spitzbergens gelegenen und in vielerlei Hinsicht repräsentativen Kongsvegen-Gletscher. Seine Massenbilanz wird seit 1987 erfasst. Im Rahmen des Projektes wird die Wechselwirkung des Gletschers mit der darüberliegenden Atmosphäre mit Hilfe von Energie- und Massenbilanzmodellen untersucht. Deren Anwendung auf lokaler Basis erlaubt einerseits detaillierte Prozessuntersuchungen, die auf Referenzstellen im Akkumulations und Ablationsgebiet des Gletschers vorgesehen sind. Anwendungen dieser Modelle auf den ganzen Gletscher zielen mehr in Richtung Untersuchung der Klimasensitivität des Gletschers, dem zweiten Projektschwerpunkt. Die Modelluntersuchungen erfordern meteorologische und glaziologische Feldarbeiten, die an den beiden Referenzstellen und während eines ganzen Jahreszyklus durchgeführt werden sollen. In diesem Zusammenhang werden vor allem oberflächennahe Prozesse betrachtet, mit besonderem Augenmerk auf der Rolle der Schnee- Mikrostruktur für Bildung, Transport und Wiedergefrieren von Schmelzwasser in und unterhalb der Schneedecke. Auf dieser Basis können die zu verwendenden Modelle lokal getestet und verbessert werden, bevor sie schließlich auf den ganzen Gletscher und über längere Zeiträume angewandt werden. In letzterem Zusammenhang stellt sich auch die Frage nach geeigneten Inputdaten, die in bestmöglicher Qualität und räumlicher Verteilung über den ganzen Gletscher notwendig sind. Die Kongsvegen-Umgebung bietet ein in der Arktis selten gegebenes Umfeld, zumal neben den lokal auf dem Gletscher gemessenen Daten in der näheren Umgebung auch Klima- und Radiosondendaten zur Verfügung stehen, deren Anwendbarkeit für Massen- und Energiebilanzmodellierungen in methodischen Studien untersucht wird. Weiters wird in diesem Zusammenhang auch die Verwendung von hochaufgelöstem Output regionaler meteorologischer Modelle geprüft werden, was hinsichtlich weiterer Anwendungen in den großteils entlegenen arktischen Gegenden von besonderem Interesse ist.

Im Rahmen des FWF-Projekts I 369-B17 wurden die meteorologischen und glaziologischen Verhältnisse, sowie die Energie- und Massenbilanz eines arktischen Gletschers (Kongsvegen, Svalbard) und deren Wechselwirkung mit regionalen Wetterverhältnissen untersucht. Es wurden dabei vor allem oberflächennahe Prozesse betrachtet, sowohl in der atmosphärischen Grenzschicht, wie auch im darunterliegenden Schnee bzw. Eis. Die Analysen basieren auf Daten von einem temporären Netzwerk von Wetterstationen, von detaillierten Untersuchungen der Struktur der Schneedecke und prozess-orientierten numerischen Simulationen mit Schneedeckenmodellen. Die gemessene und berechnete Massenbilanz nahe der Gleichgewichtslinie des Gletschers war während der Dekade 2001-2010 negativ und die Energiebilanz entsprechend positiv, was auch für den gesamten Gletscher gilt. Es wurde jedoch eine starke Variabilität von Jahr zu Jahr gefunden, wobei v.a. Warmlufteinbrüche eine wichtige Rolle spielen. Auch im Polarwinter können dadurch am ganzen Gletscher positive Temperaturen herrschen, was durch Schmelzen und Wiedergefrieren die Schneestruktur signifikant beeinflusst. Schmelzwasser wird zurückgehalten und Energie mit den betroffenen Schnee- und Eisschichten ausgetauscht. Diese miteinander gekoppelten Prozesse sind für den typischen polythermalen Aufbau arktischer Gletscher mitverantwortlich. Die positive Energiebilanz ist hauptsächlich durch Transport von Energie über turbulente Flüsse zur Oberfläche hin bedingt, die dem Energieverlust durch Strahlungsprozesse überwiegen. Spezielle Messungen von turbulenten Prozessen in der oberflächennahen Luftschicht haben den Einfluss von Schwerewellen und Advektionsprozessen, sowie mögliche Verbesserungen entsprechender Analysen und Modellansätze aufgezeigt. Die allgemeine Unsicherheit von Modellierungen der Energie- und Massenbilanz von Gletschern wurde über Anwendung einer speziellen Monte-Carlo Methode besser quantifiziert. Weitere Arbeiten analysierten wie gut derzeitige Wettermodelle die kleinräumigen meteorologischen Felder über arktischen Gletschern simulieren können. Schließlich wurden Erkenntnisse und Daten der Arbeiten auf dem Kongsvegen Gletscher auch auf Untersuchungen der Massenbilanz aller Gletscher in Spitzbergen und solcher in der russischen Arktis übertragen.Das Projekt war in ein internationales Rahmenprogramm (ESF-PolarCLIMATE; www.svalglac.eu) eingebettet und hat zu bisher sechs Veröffentlichungen in Fachzeitschriften beigetragen. Die im Rahmen des Projektes am Gletscher eingerichteten Forschungsmittel werden für weitere Untersuchungen genutzt und haben neue Anwendungsmöglichkeiten und Kooperationen stimuliert.