Recent climate variability and glacier evolution in Central Asia - a case study at the accumulation zone of Fedchenko Glacier in the Pamir

• Applicant: Dr. Astrid Lambrecht
• Subject Area: Physical Geography ; Geodesy, Photogrammetry, Remote Sensing, Geoinformatics, Cartography
• Term: from 2015 to 2018
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 284055954

• Final Report Year: 2018

Final Report Abstract

Neuere fernerkundliche Untersuchungen zur Massenbilanz der Gletscher im Pamir zeigten für die letzten Jahre nahezu stabile Verhältnisse, so dass sich die Frage stellte ob die „Karakorum Anomalie“ - positive Gletschermassenbilanzwerten im Karakorum - auf den Pamir erweitert werden muss. Der Fedtschenkogletscher ist bei weitem der größte Gletscher im Pamir und zeigt seit mindestens 1928 einen Massenverlust. Allerdings sind die Verhältnisse im Akkumulationsgebiet facettenreicher und frühere Daten zeigten weitgehend stabile Bedingungen oder sogar eine positive Massenbilanz für diesen Teil des Gletschers. Das ausgedehnte und weitgehend flache Akkumulationsbecken in über 5100 m Höhe bildet bei stabilen Verhältnissen eine gute Voraussetzung für die Existenz einer kompletten Abfolge jährlicher Akkumulationsschichten im Eiskörper. Dies ist eine wichtige Basis für die Gewinnung einer einmaligen Klimasequenz in Form eines Eiskernes. Diese Informationen bildeten die Grundlage für weitreichende und intensive Untersuchungen im oberen Akkumulationsbecken des Fedtschenkogletschers zur derzeitigen Situation der Massenbilanzverhältnisse, des dynamischen Zustandes des Gletschers, der Oberflächen- und Untergrundgeometrie sowie zu der zu erwartenden Akkumulationsabfolge in einem Eiskern. Für diesen Zweck wurden zwei Messkampagnen im Akkumulationsgebiet des Gletschers durchgeführt. Dabei wurde die Oberfläche mit GNNS Messungen erfasst, Schneeproben aus Schneeschächten und flachen Firnkernen für Akkumulationsstudien gewonnen, sowie Bodenradarmessungen (GPR) für die Ermittlung der flächenhaften Verteilung der Akkumulation und der Eisdicke durchgeführt. Die gesammelten Daten und Proben wurden im Hinblick auf die oben beschriebenen wissenschaftlichen Ziele im Detail analysiert. Unterstützend wurden Mikrowellen-Fernerkundungsdaten für die Analyse der räumliche Verteilung und Änderung der Oberflächenhöhe verwendet. Im Kontrast zur bisher vorherrschenden Ansicht der ausgeglichenen Verhältnisse im Pamir konnte gezeigt werden, dass zumindest der Fedtschenkogletscher einen kontinuierlichen Massenverlust seit mehreren Dekaden erfährt. Das Akkumulationsgebiet zeigt dagegen ziemlich ausgeglichene Bedingungen in der ersten Dekade nach 2000. Allerdings herrschen auch in dieser Region seit etwa 2009 negative Massenbilanzen mit starken jährlichen Schwankungen. Im Untersuchungsgebiet beträgt die mittlere Eisdicke 381 m, mit maximalen Werten von fast 700 m. Das Akkumulationbecken mit einem Volumen von 11.5 km³ stellt damit auch eine bedeutende Eisreserve da. Die Schnee- und Firnuntersuchungen ergaben eine hohe Akkumulationsrate von bis zu 2700 mm/a Wasseräquivalent am westlichen Rand des Akkumulationsgebietes mit einem starken West-Ost-Gradienten. Außerdem zeigen die GPR Messungen stabile Akkumulationsschichten im oberen Bereich, sowie das Vorhandensein von Wasserperkolation in Regionen unterhalb 5100 m. In Höhen über 5100 m sind die jährlichen Schichten sehr gut erhalten und Perkolation ist vernachlässigbar. Eine Fließlinien- und Altersmodellierung ergibt stabile Schichten mit Altern bis zu ca. 1000 Jahren nahe dem Gletscherbett. Damit stellt dieses Akkumulationsgebiet ein einzigartiges und zeitlich gut aufgelöstes Klimaarchiv für Zentralasien da.

Publications

• (2018) Elevation change of Fedchenko Glacier, Pamir Mountains, from GNSS field measurements and TanDEM-X elevation models, with a focus on the upper glacier. J. Glaciol. (Journal of Glaciology) 64 (246) 637–648
  Lambrecht A., Mayer, C., Wendt, A., Floricioiu, D., & Völksen, C
  
• (2017). A Glacier Surge of Bivachny Glacier, Pamir Mountains, Observed by a Time Series of High-Resolution Digital Elevation Models and Glacier Velocities. Remote Sensing, 9(4), 388
  Wendt, A., Mayer, C., Lambrecht, A., & Floricioiu, D.
  
• 2017: Elevation Changes and Ice Flow Velocities of Fedchenko Glacier and its Tributaries in the Pamir Mountains. Oral presentation, 10th International Workshop on Advances in the Science and Applications of SAR Interferometry (Finge 2017), June 2017, Helsinki, Finland
  Wendt, A., C. Mayer, A. Lambrecht, C. Völksen and D. Floricioiu
  
• 2017: Recent elevation changes in the upper reaches of Fedchenko Glacier, Pamir. European Geophysical Union, General Assembly 2017, April 2017, Vienna, Austria
  Lambrecht, A., C. Mayer, A. Wendt, D. Floricioiu and C. Völksen
  
• 2018. Elevaltion changes at fedchenko Glacier, Pamir Mountains, From 2000 to 2016. 27th International Polar Conference, March 2018, Rostock, Germany
  Wendt, A., C. Mayer, A. Lambrecht and D. Floricioiu
  
• 2018: Accumulation distribution and age structure in the upper basin of Fedchenko Glacier, Pamir. 27th International Polar Conference, March 2018, Rostock, Germany
  Lambrecht, A., C. Mayer and P. Bohleber
  
• 2018: Mass balance conditions of Fedchenko Glacier, Pamir Mountains, a case study for investigating different input parameters. Oral presentation, 22nd Alpine Glaciology Meeting Zürich, March 2018, Chamonix, France
  Mayer, C., A. Lambrecht, A. Wendt, P. Bohleber and C. Völksen
  
• Lambrecht, A., C. Mayer, P. Bohleber and C. Völksen, 2018: Glaciological investigations at Fedchenko Glacier, Pamir Mountains. 22nd Alpine Glaciology Meeting Zürich, March 2018
  Lambrecht, A., C. Mayer, P. Bohleber and C. Völksen