Published April 10, 2018
| Version v1
Publication
Open
Multi-year analysis of distributed glacier mass balance modelling and equilibrium line altitude on King George Island, Antarctic Peninsula
- 1. University of Bremen
- 2. University of Bonn
- 3. University of Cologne
- 4. Fundación Ciencias Exactas y Naturales
- 5. Instituto Nacional del Agua
Description
Abstract. The South Shetland Islands are located at the northern tip of the Antarctic Peninsula (AP). This region was subject to strong warming trends in the atmospheric surface layer. Surface air temperature increased about 3 K in 50 years, concurrent with retreating glacier fronts, an increase in melt areas, ice surface lowering and rapid break-up and disintegration of ice shelves. The positive trend in surface air temperature has currently come to a halt. Observed surface air temperature lapse rates show a high variability during winter months (standard deviations up to ±1.0K(100m)-1) and a distinct spatial heterogeneity reflecting the impact of synoptic weather patterns. The increased mesocyclonic activity during the wintertime over the past decades in the study area results in intensified advection of warm, moist air with high temperatures and rain and leads to melt conditions on the ice cap, fixating surface air temperatures to the melting point. Its impact on winter accumulation results in the observed negative mass balance estimates. Six years of continuous glaciological measurements on mass balance stake transects as well as 5 years of climatological data time series are presented and a spatially distributed glacier energy balance melt model adapted and run based on these multi-year data sets. The glaciological surface mass balance model is generally in good agreement with observations, except for atmospheric conditions promoting snow drift by high wind speeds, turbulence-driven snow deposition and snow layer erosion by rain. No drift in the difference between simulated mass balance and mass balance measurements can be seen over the course of the 5-year model run period. The winter accumulation does not suffice to compensate for the high variability in summer ablation. The results are analysed to assess changes in meltwater input to the coastal waters, specific glacier mass balance and the equilibrium line altitude (ELA). The Fourcade Glacier catchment drains into Potter cove, has an area of 23.6 km2 and is glacierized to 93.8 %. Annual discharge from Fourcade Glacier into Potter Cove is estimated to q¯=25±6hm3yr-1 with the standard deviation of 8 % annotating the high interannual variability. The average ELA calculated from our own glaciological observations on Fourcade Glacier over the time period 2010 to 2015 amounts to 260±20 m. Published studies suggest rather stable conditions of slightly negative glacier mass balance until the mid-1980s with an ELA of approx. 150 m. The calculated accumulation area ratio suggests dramatic changes in the future extent of the inland ice cap for the South Shetland Islands.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الخلاصة. تقع جزر شتلاند الجنوبية في الطرف الشمالي من شبه جزيرة أنتاركتيكا (AP). كانت هذه المنطقة عرضة لاتجاهات الاحترار القوية في الطبقة السطحية للغلاف الجوي. ارتفعت درجة حرارة الهواء السطحي حوالي 3 كلفن في 50 عامًا، بالتزامن مع تراجع جبهات الأنهار الجليدية، وزيادة في مناطق الذوبان، وانخفاض سطح الجليد والتفكك السريع وتفكك الجروف الجليدية. توقف الاتجاه الإيجابي في درجة حرارة الهواء السطحي حاليًا. تُظهر معدلات هبوط درجة حرارة الهواء السطحي المرصودة تقلبات عالية خلال أشهر الشتاء (انحرافات معيارية تصل إلى ± 1.0K (100M )-1) وعدم تجانس مكاني متميز يعكس تأثير أنماط الطقس السينوبتيكية. يؤدي النشاط الإعصاري المتوسط المتزايد خلال فصل الشتاء على مدى العقود الماضية في منطقة الدراسة إلى تأثر مكثف بالهواء الدافئ والرطب مع ارتفاع درجات الحرارة والأمطار ويؤدي إلى ذوبان الظروف على الغطاء الجليدي، وتثبيت درجات حرارة الهواء السطحي إلى نقطة الانصهار. يؤدي تأثيره على تراكم الشتاء إلى تقديرات توازن الكتلة السلبية المرصودة. يتم تقديم ست سنوات من القياسات الجليدية المستمرة على مقاطع حصة توازن الكتلة بالإضافة إلى 5 سنوات من السلاسل الزمنية للبيانات المناخية وتكييف نموذج ذوبان الطاقة الجليدية الموزع مكانيًا وتشغيله بناءً على مجموعات البيانات متعددة السنوات هذه. يتوافق نموذج توازن الكتلة السطحية الجليدية بشكل عام مع الملاحظات، باستثناء الظروف الجوية التي تعزز انجراف الثلوج بسبب سرعات الرياح العالية وترسب الثلوج المدفوع بالاضطرابات وتآكل طبقة الثلوج بسبب الأمطار. لا يمكن رؤية أي انحراف في الفرق بين محاكاة توازن الكتلة وقياسات توازن الكتلة على مدار فترة تشغيل النموذج لمدة 5 سنوات. لا يكفي تراكم الشتاء للتعويض عن التباين العالي في الاستئصال الصيفي. يتم تحليل النتائج لتقييم التغيرات في مدخلات المياه الذائبة في المياه الساحلية، وتوازن كتلة الأنهار الجليدية المحددة وارتفاع خط التوازن (ELA). تصب مستجمعات مياه فوركيد الجليدية في خليج بوتر، وتبلغ مساحتها 23.6 كيلومتر مربع وتصل إلى 93.8 ٪. يقدر التصريف السنوي من Fourcade Glacier إلى Potter Cove بـ q¯= 25± 6hm3yr-1 مع انحراف معياري قدره 8 ٪ يوضح التباين العالي بين السنوات. يبلغ متوسط ELA المحسوب من ملاحظاتنا الجليدية على Fourcade Glacier خلال الفترة الزمنية من 2010 إلى 2015 260±20 م. تشير الدراسات المنشورة إلى ظروف مستقرة إلى حد ما لتوازن كتلة الأنهار الجليدية السلبية قليلاً حتى منتصف الثمانينيات مع ELA يبلغ حوالي 150 مترًا. تشير نسبة مساحة التراكم المحسوبة إلى تغييرات جذرية في المدى المستقبلي للغطاء الجليدي الداخلي لجزر شتلاند الجنوبية.Translated Description (French)
Résumé. Les îles Shetland du Sud sont situées à l'extrémité nord de la péninsule Antarctique (AP). Cette région a été soumise à de fortes tendances au réchauffement de la couche superficielle atmosphérique. La température de l'air de surface a augmenté d'environ 3 K en 50 ans, parallèlement au recul des fronts glaciaires, à l'augmentation des zones de fonte, à l'abaissement de la surface de la glace et à la désintégration rapide des plates-formes de glace. La tendance positive de la température de l'air en surface s'est actuellement arrêtée. Les taux d'écart de température de l'air en surface observés montrent une grande variabilité pendant les mois d'hiver (écarts types jusqu'à ± 1,0K (100m)-1) et une hétérogénéité spatiale distincte reflétant l'impact des modèles météorologiques synoptiques. L'activité mésocyclonique accrue pendant l'hiver au cours des dernières décennies dans la zone d'étude entraîne une advection intensifiée de l'air chaud et humide avec des températures élevées et de la pluie et conduit à des conditions de fonte sur la calotte glaciaire, fixant les températures de l'air de surface au point de fusion. Son impact sur l'accumulation hivernale se traduit par les estimations négatives du bilan massique observées. Six années de mesures glaciologiques continues sur des transects de pieu de bilan de masse ainsi que 5 années de séries chronologiques de données climatologiques sont présentées et un modèle de fonte du bilan énergétique des glaciers distribué spatialement est adapté et exécuté sur la base de ces ensembles de données pluriannuelles. Le modèle du bilan massique de surface glaciologique est généralement en bon accord avec les observations, à l'exception des conditions atmosphériques favorisant la dérive de la neige par des vitesses de vent élevées, le dépôt de neige induit par la turbulence et l'érosion de la couche de neige par la pluie. Aucune dérive dans la différence entre le bilan massique simulé et les mesures du bilan massique ne peut être observée au cours de la période d'exécution du modèle de 5 ans. L'accumulation hivernale ne suffit pas à compenser la forte variabilité de l'ablation estivale. Les résultats sont analysés pour évaluer les changements dans l'apport d'eau de fonte dans les eaux côtières, le bilan massique spécifique des glaciers et l'altitude de la ligne d'équilibre (ELA). Le bassin versant du glacier Fourcade s'écoule dans l'anse Potter, a une superficie de 23,6 km2 et est glaciarisé à 93,8 %. Le débit annuel du glacier Fourcade dans Potter Cove est estimé à q¯=25±6hm3yr-1, l'écart type de 8 % indiquant la grande variabilité interannuelle. L'ELA moyen calculé à partir de nos propres observations glaciologiques sur le glacier Fourcade sur la période 2010-2015 s'élève à 260±20 m. Des études publiées suggèrent des conditions plutôt stables de bilan massique glaciaire légèrement négatif jusqu'au milieu des années 1980 avec une ELA d'environ 150 m. Le ratio de superficie d'accumulation calculé suggère des changements spectaculaires dans l'étendue future de la calotte glaciaire intérieure des îles Shetland du Sud.Translated Description (Spanish)
Resumen. Las Islas Shetland del Sur se encuentran en el extremo norte de la Península Antártica (AP). Esta región estuvo sujeta a fuertes tendencias de calentamiento en la capa superficial atmosférica. La temperatura del aire de la superficie aumentó aproximadamente 3 K en 50 años, junto con la retirada de los frentes glaciares, un aumento en las áreas de fusión, la disminución de la superficie del hielo y la rápida ruptura y desintegración de las plataformas de hielo. La tendencia positiva en la temperatura del aire superficial se ha detenido actualmente. Las tasas de lapso de temperatura del aire superficial observadas muestran una alta variabilidad durante los meses de invierno (desviaciones estándar de hasta ±1.0K(100m)-1) y una heterogeneidad espacial distinta que refleja el impacto de los patrones climáticos sinópticos. El aumento de la actividad mesociclónica durante el invierno en las últimas décadas en el área de estudio da como resultado una intensificación de la advección de aire cálido y húmedo con altas temperaturas y lluvia y conduce a condiciones de fusión en la capa de hielo, fijando las temperaturas del aire de la superficie al punto de fusión. Su impacto en la acumulación invernal da como resultado las estimaciones de balance de masa negativo observadas. Se presentan seis años de mediciones glaciológicas continuas en transectos de estaca de balance de masa, así como 5 años de series de tiempo de datos climatológicos y un modelo de fusión de balance de energía de glaciares distribuido espacialmente adaptado y ejecutado en base a estos conjuntos de datos plurianuales. El modelo de balance de masa superficial glaciológico está generalmente de acuerdo con lo observado, a excepción de las condiciones atmosféricas que promueven la deriva de la nieve por las altas velocidades del viento, la deposición de nieve impulsada por turbulencias y la erosión de la capa de nieve por la lluvia. No se puede ver ninguna desviación en la diferencia entre las mediciones de balance de masa simulado y de balance de masa en el transcurso del período de ejecución del modelo de 5 años. La acumulación invernal no es suficiente para compensar la alta variabilidad en la ablación estival. Los resultados se analizan para evaluar los cambios en la entrada de agua de deshielo a las aguas costeras, el balance de masa glaciar específico y la altitud de la línea de equilibrio (ELA). La cuenca del glaciar Fourcade desemboca en la cala Potter, tiene una superficie de 23,6 km2 y está glaciarizada al 93,8 %. La descarga anual del glaciar Fourcade en Potter Cove se estima en q¯=25±6hm3yr-1 con la desviación estándar del 8 % anotando la alta variabilidad interanual. El promedio de ELA calculado a partir de nuestras propias observaciones glaciológicas en el glaciar Fourcade durante el período de tiempo 2010 a 2015 asciende a 260±20 m. Los estudios publicados sugieren condiciones bastante estables de balance de masa glaciar ligeramente negativo hasta mediados de la década de 1980 con un ELA de aprox. 150 m. La relación de área de acumulación calculada sugiere cambios dramáticos en la extensión futura de la capa de hielo interior de las Islas Shetland del Sur.Files
tc-12-1211-2018.pdf.pdf
Files
(11.0 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:13d0cef4b759d2b1df85698c6d962f79
|
11.0 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحليل متعدد السنوات لنمذجة توازن الكتلة الجليدية الموزعة وارتفاع خط التوازن في جزيرة الملك جورج، شبه جزيرة أنتاركتيكا
- Translated title (French)
- Analyse pluriannuelle de la modélisation du bilan massique distribué des glaciers et de l'altitude de la ligne d'équilibre sur l'île King George, dans la péninsule Antarctique
- Translated title (Spanish)
- Análisis plurianual del modelado distribuido del balance de masa de los glaciares y la altitud de la línea de equilibrio en la Isla Rey Jorge, Península Antártica
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2774927980
- DOI
- 10.5194/tc-12-1211-2018
References
- https://openalex.org/W1487837906
- https://openalex.org/W1615649892
- https://openalex.org/W1674723332
- https://openalex.org/W1805569181
- https://openalex.org/W1882988629
- https://openalex.org/W1914671029
- https://openalex.org/W1931024221
- https://openalex.org/W1934995808
- https://openalex.org/W1965336778
- https://openalex.org/W1965401951
- https://openalex.org/W1976886746
- https://openalex.org/W1986675513
- https://openalex.org/W1989199622
- https://openalex.org/W1992131528
- https://openalex.org/W1994149669
- https://openalex.org/W1994209203
- https://openalex.org/W1997186660
- https://openalex.org/W1998463160
- https://openalex.org/W2002003476
- https://openalex.org/W2003245671
- https://openalex.org/W2013824071
- https://openalex.org/W2022434142
- https://openalex.org/W2023771992
- https://openalex.org/W2031151613
- https://openalex.org/W2032969459
- https://openalex.org/W2041172293
- https://openalex.org/W2043686368
- https://openalex.org/W2046607706
- https://openalex.org/W2051221209
- https://openalex.org/W2061222308
- https://openalex.org/W2061839064
- https://openalex.org/W2067409327
- https://openalex.org/W2069728347
- https://openalex.org/W2080106349
- https://openalex.org/W2080192596
- https://openalex.org/W2081604307
- https://openalex.org/W2088205547
- https://openalex.org/W2100784639
- https://openalex.org/W2105213524
- https://openalex.org/W2107058407
- https://openalex.org/W2108839864
- https://openalex.org/W2115365480
- https://openalex.org/W2117032944
- https://openalex.org/W2117570470
- https://openalex.org/W2119475012
- https://openalex.org/W2121035202
- https://openalex.org/W2126179800
- https://openalex.org/W2128132125
- https://openalex.org/W2130040947
- https://openalex.org/W2130341358
- https://openalex.org/W2134522878
- https://openalex.org/W2134788165
- https://openalex.org/W2135787652
- https://openalex.org/W2137331406
- https://openalex.org/W2138803884
- https://openalex.org/W2139212607
- https://openalex.org/W2147547928
- https://openalex.org/W2150948381
- https://openalex.org/W2155802040
- https://openalex.org/W2158332563
- https://openalex.org/W2159519692
- https://openalex.org/W2161668461
- https://openalex.org/W2162169634
- https://openalex.org/W2167421857
- https://openalex.org/W2167945940
- https://openalex.org/W2168287181
- https://openalex.org/W2242800470
- https://openalex.org/W2248663084
- https://openalex.org/W2611722061
- https://openalex.org/W28136723
- https://openalex.org/W4233719134
- https://openalex.org/W4236535047
- https://openalex.org/W4236953601
- https://openalex.org/W4243156307
- https://openalex.org/W4253247642