Beitrag der Gletscherschmelze zum Abfluss auf lokaler bis ... · 2 Department of Geosciences,...
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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
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé
Gletscher Rückzug
J. Alean, www.swisseduc.ch
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé
Gletscher Rückzug
J. Alean, www.swisseduc.ch
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé
Zukünftige Gletscherveränderung
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé
Zukünftige Gletscherveränderung
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé
Zukünftige Gletscherveränderung
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé
Zukünftige Gletscherveränderung
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé
Zukünftige Gletscherveränderung
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé
Zukünftige Gletscherveränderung
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé
Zukünftige Gletscherveränderung
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé
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
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé
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
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé
Veränderung des Jahresab�usses
1960 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100-10
0
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Zusä
tzlic
her G
lets
cher
beitr
ag (m
io. m
3 Was
ser)
Vergangenheit
Einz
elja
hre
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé
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
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé
Veränderung des Ab�uss-Regimes
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Schn
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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)
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé
Veränderung des Ab�uss-Regimes
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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
Vergangenheit (1960-1990)
Zukunft (2080-2100)
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé
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
+122%
Mai
+ 22%
Jun
-58%
Jul
-76%
Aug
-78%
Sept
-61%
Okt Nov Dez
Vergangenheit (1960-1990)
Zukunft (2080-2100)
M. Huss Gletscher-Ab�uss
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
M. Huss Gletscher-Ab�uss
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 )
Kurze Massengewinne
Besonders schnelle Massenverluste
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé Europa Weltweit
Eisvolumen in den Europäischen Alpen
CO2-Emissions-Szenarien"Business as usual"
1900 1950 2000 2050 2100 0
50
100
150
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Eisv
olum
en (k
m3 )
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé Europa Weltweit
Eisvolumen in den Europäischen Alpen
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 )
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé Europa Weltweit
Die grossen Einzugsgebiete Europas
Danube
Po
Rhine
RhoneBlack Sea
North Sea
Adriatic SeaMediterranean Sea
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé Europa Weltweit
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?
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé Europa Weltweit
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
M. Huss Gletscher-Ab�uss
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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
M. Huss Gletscher-Ab�uss
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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
M. Huss Gletscher-Ab�uss
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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
11.7
%
Aare/Rhein 1.55%
18'000 km2
1908-2008
Verglet-scherungFläche
Anteil des Gletscher-Schmelzwassers am Rhein-Ab�uss
M. Huss Gletscher-Ab�uss
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Gletscher-Beitrag zum Ab�uss im August
0
5
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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
Verglet-scherungFläche
!!! Die Alpen als Wasserschloss Europas !!!
M. Huss Gletscher-Ab�uss
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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
M. Huss Gletscher-Ab�uss
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Gletscher-Beitrag zum Ab�uss: Aare / Rhein
Juli August September0
5
10
15
20
25
30G
lets
cher
-Bei
trag
(%)
1908
-200
819
88-2
008
Beitrag der Gletscher zum Abfluss der Aare
Klima-Veränderung
M. Huss Gletscher-Ab�uss
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Gletscher-Beitrag zum Ab�uss: Aare / Rhein
Juli August September0
5
10
15
20
25
30G
lets
cher
-Bei
trag
(%)
1908
-200
819
88-2
008
2003
Beitrag der Gletscher zum Abfluss der Aare
!!! Extremjahre !!!
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé Europa Weltweit
Gletscher-Beitrag zum Ab�uss: Aare / Rhein
Juli August September0
5
10
15
20
25
30G
lets
cher
-Bei
trag
(%)
1908
-200
819
88-2
008
2003
2080
-210
0
Beitrag der Gletscher zum Abfluss der Aare
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé Europa Weltweit
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
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé Europa Weltweit
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
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé Europa Weltweit
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
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé Europa Weltweit
Zeitpunkt von �Peak Water�
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
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé Europa Weltweit
Zeitpunkt von �Peak Water�
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
Timing of "peak water" for RCP4.5
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé Europa Weltweit
Zeitpunkt von �Peak Water�
2020 2040 2060 2080 2100
Alaska
European Alps
High Mount. Asia
Low Latitudes
Timing of "peak water" for RCP4.5
RCP4.5RCP8.5
RCP2.6
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé Europa Weltweit
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 (%)
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé Europa Weltweit
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
Gletscher-Beitrag (%)<1 1-3 3-10 10-20 >20
Gletscher-Beitrag während Schmelz-Periode
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé Europa Weltweit
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
Vulnerability index (%) 2100
>10 3-10 0.5-3 0-0.5 <0
Abfluss-Änderung
Gletscher-Beitrag
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé
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.
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé
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.
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé
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.
M. Huss Gletscher-Ab�uss
Einleitung Ab�ussregime Kont. Hydrologie Résumé
Danke für die Aufmerksamkeit!
M. Huss Gletscher-Ab�uss
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Gletscher-Speicheränderung Q = P � E + ∆S
Gletscher-Speicheränderung =
Akkumulation (Schnee)
� Schneeschmelze� Eisschmelze
⇒ Gesamtes Wasservolumen, das während einesMonats in den hydrologischen Zyklus eingespiesenwird
M. Huss Gletscher-Ab�uss
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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
M. Huss Gletscher-Ab�uss