Beitrag der Gletscherschmelze zum Abfluss auf lokaler bis ... · 2 Department of Geosciences, University of Fribourg, Switzerland ... Low Latitudes 1980 200 200 204 0 2060 2080 2100

Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé

Beitrag der Gletscherschmelze zum Ab�ussauf lokaler bis globaler Skala �Vergangenheit und Zukunft

Matthias Huss1,2

1Lab. of Hydraulics, Hydrology and Glaciology (VAW), ETH Zurich, Switzerland2Department of Geosciences, University of Fribourg, Switzerland

KHR Viktorsberg � 26. November, 2015

M. Huss Gletscher-Ab�uss




Gletscher Rückzug

J. Alean, www.swisseduc.ch



Gletscher Rückzug

J. Alean, www.swisseduc.ch



Zukünftige Gletscherveränderung





















Gletscher und Ab�uss: Peak waterA

bflu

ss

Zeit

Jahres-Abfluss

B = 0 B = 0B < 0

"Peak water"

Ausgeglichene Gletscher-Massenbilanz

Gletscher-Massen-verlust und Rückzug

Gletscher im Gleichgewicht oder komplett verschwunden



Gletscher und Ab�uss: Peak waterA

bflu

ss

Zeit

Abfluss Schmelzperiode

Jahres-Abfluss

B = 0 B = 0B < 0

"Peak water"

Ausgeglichene Gletscher-Massenbilanz

Gletscher-Massen-verlust und Rückzug

Gletscher im Gleichgewicht oder komplett verschwunden



Veränderung des Jahresab�usses

1960 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100-10

0

10

20

30

40

50

Zusä

tzlic

her G

lets

cher

beitr

ag (m

io. m

3 Was

ser)

Vergangenheit

Einz

elja

hre



Veränderung des Jahresab�usses

1960 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100-10

0

10

20

30

40

50

Zusä

tzlic

her G

lets

cher

beitr

ag (m

io. m

3 Was

ser)

"Pea

k W

ater

"

Vergangenheit Zukunft

Einz

elja

hre

Schwankungsbereich



Veränderung des Ab�uss-Regimes

0

5

10

15

Schn

ee- u

nd E

issc

hmel

ze (m

io. m

3 W

asse

r)

Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sept Okt Nov Dez

Vergangenheit (1960-1990)




0

5

10

15

Schn

ee- u

nd E

issc

hmel

ze (m

io. m

3 W

asse

r)

Jan Feb Mar Apr

+122%

Mai

+ 22%

Jun Jul Aug Sept Okt Nov Dez


Zukunft (2080-2100)




0

5

10

15

Schn

ee- u

nd E

issc

hmel

ze (m

io. m

3 W

asse

r)

Jan Feb Mar Apr

+122%

Mai

+ 22%

Jun

-58%

Jul

-76%

Aug

-78%

Sept

-61%

Okt Nov Dez


Zukunft (2080-2100)


Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé Europa Weltweit

Eisvolumen in den Europäischen Alpen

1900 1950 2000 2050 2100 0

50

100

150

200

Eisv

olum

en (k

m3 )

Eisvolumen-Verlust in den Europäischen Alpen seit 1900:

96 km3




1900 1950 2000 2050 2100 0

50

100

150

200

Eisv

olum

en (k

m3 )

Kurze Massengewinne

Besonders schnelle Massenverluste




CO2-Emissions-Szenarien"Business as usual"

1900 1950 2000 2050 2100 0

50

100

150

200

Eisv

olum

en (k

m3 )




CO2-Emissions-Szenarien

Anstrengungen zur Reduktion der CO2-Emissionen "Business as usual"

1900 1950 2000 2050 2100 0

50

100

150

200

Eisv

olum

en (k

m3 )



Die grossen Einzugsgebiete Europas

Danube

Po

Rhine

RhoneBlack Sea

North Sea

Adriatic SeaMediterranean Sea



Wie wichtig sind die Gletscher?

Flächen-Anteil der Gletscher in den grossenEinzugsgebieten Europas:

Vergletscherung Fläche

Rhein 0.20% 160'000 km2

Rhone 0.98% 95'000 km2

Po 0.68% 70'000 km2

Donau 0.06% 800'000 km2

Sind Gletscher einfach vernachlässigbar?



Monatliche Gletscher-Speicheränderung

-600

-400

-200

0

200

Mon

atlic

he G

lets

cher

-Spe

iche

ränd

erun

g (m

m)

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sept Oct Nov Dec

Gletscher

Speicher-Änderung: Sämtliches Wasser vom Gletscher während eines Monats



Monatliche Gletscher-Speicheränderung

-600

-400

-200

0

200

Mon

atlic

he G

lets

cher

-Spe

iche

ränd

erun

g (m

m)

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sept Oct Nov Dec

TieflandGletscher

Gletscher-Beitrag

C = Qgl / Qbasin

Speicher-Änderung: Sämtliches Wasser vom Gletscher während eines Monats



Gletscher-Beitrag zum Ab�uss im August

0

5

10

15

20

25G

lets

cher

-Bei

trag

(%) Rhein

24.9

%

Bern 6.42%

3'000 km2

1908-2008

Verglet-scherungFläche

Anteil des Gletscher-Schmelzwassers am Rhein-Ab�uss




0

5

10

15

20

25G

lets

cher

-Bei

trag

(%) Rhein

24.9

%

Bern 6.42%

3'000 km2

11.7

%

Aare/Rhein 1.55%

18'000 km2

1908-2008


Anteil des Gletscher-Schmelzwassers am Rhein-Ab�uss




0

5

10

15

20

25G

lets

cher

-Bei

trag

(%) Rhein

24.9

%

Bern 6.42%

3'000 km2

11.7

%

Aare/Rhein 1.55%

18'000 km2

8.6

%Basel

0.89% 36'000 km2

7.5

%

1908-2008

Kaub 0.31%

103'000 km2

6.6

%

Lobith 0.20%

161'000 km2


!!! Die Alpen als Wasserschloss Europas !!!



Gletscher-Beitrag zum Ab�uss: Aare / Rhein

Juli August September0

5

10

15

20

25

30G

lets

cher

-Bei

trag

(%)

1908

-200

8

Beitrag der Gletscher zum Abfluss der Aare





5

10

15

20

25

30G

lets

cher

-Bei

trag

(%)

1908

-200

819

88-2

008


Klima-Veränderung





5

10

15

20

25

30G

lets

cher

-Bei

trag

(%)

1908

-200

819

88-2

008

2003


!!! Extremjahre !!!





5

10

15

20

25

30G

lets

cher

-Bei

trag

(%)

1908

-200

819

88-2

008

2003

2080

-210

0




Struktur des globalen Gletscher-Modells

DEMsglob. Abdeckung

RGI v4.0Gl. Inventar

ERARe-analyse

CMIP514 GCMs

Monatliche Klimadaten (downscaling)

Oberflächen-HypsographieEisdickenverteilung

Für j

eden

ein

zeln

en G

lets

cher

Huss & Hock, 2015



Struktur des globalen Gletscher-Modells

DEMsglob. Abdeckung

RGI v4.0Gl. Inventar

ERARe-analyse

CMIP514 GCMs

Monatliche Klimadaten (downscaling)

Oberflächen-HypsographieEisdickenverteilung

Massenbilanz-ModellAkkumulation, Schmelze, Gefrieren, Kalben, Abfluss

Gletscher-Dynamik3D Geometrie-Veränderung, Gletscher-Rückzug / Vorstoss

Zukünftige Abfluss-EntwicklungBeitrag zum Meeresspiegel-Anstieg

jede

s Ja

hr

Für j

eden

ein

zeln

en G

lets

cher

Huss & Hock, 2015



Zeitpunkt von �Peak Water�

1980 2000 2020 2040 2060 2080 21000.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

Ann

ual r

unof

f nor

m. 2

010

(-)

European Alps

Low Latitudes




2020 2040 2060 2080 2100

European Alps

Low Latitudes

1980 2000 2020 2040 2060 2080 21000.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

Ann

ual r

unof

f nor

m. 2

010

(-)

European Alps

Low Latitudes

Timing of "peak water" for RCP4.5

Multi-Model range




2020 2040 2060 2080 2100

European Alps

High Mount. Asia

Low Latitudes

1980 2000 2020 2040 2060 2080 21000.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

Ann

ual r

unof

f nor

m. 2

010

(-)

European Alps

Low Latitudes

High Mountain Asia





2020 2040 2060 2080 2100

Alaska

European Alps

High Mount. Asia

Low Latitudes


RCP4.5RCP8.5

RCP2.6



Wasser-Verfügbarkeit in Einzugsgebieten weltweit

Europe

North America

Asia

Syr-Darya

Tarim

Indus

Ganges

Danube

Rhine

Rhone

Yukon

Mackenzie

ColumbiaFraser

Huang He

Yangtze

Mekong

Brahma-

putra

<0.1 0.1-0.5 0.5-1 1-2 >2 Vergletscherung (%)




Europe

North America

Asia

Syr-Darya

Tarim

Indus

Ganges

Danube

Rhine

Rhone

Yukon

Mackenzie

ColumbiaFraser

Huang He

Yangtze

Mekong

Brahma-

putra

Gletscher-Beitrag (%)<1 1-3 3-10 10-20 >20

Gletscher-Beitrag während Schmelz-Periode




Europe

North America

Asia

Syr-Darya

Tarim

Indus

Ganges

Danube

Rhine

Rhone

Yukon

Mackenzie

ColumbiaFraser

Huang He

Yangtze

Mekong

Brahma-

putra

Vulnerability index (%) 2100

>10 3-10 0.5-3 0-0.5 <0

Abfluss-Änderung

Gletscher-Beitrag



Zusammenfassung

Gletscher sind riesige, natürliche Speicher, welcheihr Wasser allmählich preisgeben ...... und damit ihre regulierende Wirkung verlieren!

Der Gletscherrückgang könnte drastische Folgenauf die Wasserverfügbarkeit im Sommer haben.

Die Gletscher sind wichtig für den Ab�uss � nichtnur in den Alpen, sondern für ganz Europa undglobal.



Zusammenfassung






Zusammenfassung






Danke für die Aufmerksamkeit!



Gletscher-Speicheränderung Q = P � E + ∆S

Gletscher-Speicheränderung =

Akkumulation (Schnee)

� Schneeschmelze� Eisschmelze

⇒ Gesamtes Wasservolumen, das während einesMonats in den hydrologischen Zyklus eingespiesenwird



Berechnung des Gletscher-Beitrags

Eine einfache Methode, die auf dem Vergleich derGrössenordnungen basiert:

C∆S ,m =V∆S ,m(tw )

Vm

C∆S ,m: Gletscher-Beitrag in Monat m (%)

V∆S ,m(tw ): Wasser-Volumen von Gletschern in Monat mverschoben mit der Laufzeit tw

Vm: Gemessenes Ab�uss-Volumen in Monat m

Huss, 2011, WRR


Documents

Beitrag der Gletscherschmelze zum Abfluss auf lokaler bis ... · 2 Department of Geosciences, University of Fribourg, Switzerland ... Low Latitudes 1980 200 200 204 0 2060 2080 2100