Globale Gletschermassenbilanzvorhersagen auf saisonalen und dekadischen Zeitskalen (GLISSADE)

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Kristian Förster
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 416069075

• Erstellungsjahr: 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Gletscher spielen eine entscheidende Rolle bei der Regulierung des Erdklimas und sind für den Mensch als kulturelles Erbe, Bestandteil von Ökosystemen, Wasserspeicher und Mitverursacher des Meeresspiegelanstiegs infolge des anthropogenen Klimawandels von großer Bedeutung. Schwindende Gletscher sind ein zugängliches Beispiel für den Klimawandel und verdeutlichen die Realität und Dringlichkeit des Klimawandels und seiner Auswirkungen. Weltweit gibt es etwa 216.000 Gletscher, die überwacht und katalogisiert werden und große Datensätze für die Forschung in den Bereichen Glaziologie, Hydrologie und Klimatologie liefern. Ihre Massenveränderungen liefern wertvolle Informationen über den Zustand des globalen Klimas und geben Anlass zur Sorge über die möglichen Auswirkungen des Klimawandels auf Süßwasserressourcen und Ökosysteme. Da Gletscher wichtige Wasserspeicher sind, haben Gletschermassenveränderungen weitreichende Folgen. Mit der Änderung der Speicherkapazität von Gletschern einher geht auch eine zeitliche Änderung der Wasserverfügbarkeit (incl. Extremen wie Dürren oder Hochwasser). Damit die Gesellschaft ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber diesen Veränderungen erhöhen kann, sind zuverlässige Vorhersagen über das Ausmaß und den Zeitpunkt des Gletschermassenverlusts auf saisonalen bis dekadischen Zeitskalen, d. h. auf „kurze“ Sicht, erforderlich. Ziel dieser Studie ist es, unser Verständnis der Gletschermodellierung auf diesen Zeitskalen zu verbessern und den Nutzen dieser Vorhersagen in einem globalen Gletschermodell zu analysieren. Durch die Anwendung eines Szenarien-neutralen Ansatzes wird das Konzept der Gletschersensitivität auf Basis von Temperatur- und Niederschlagsänderungen systematisch auf verschiedenen Zeitskalen analysiert. Anschließend wird das Potenzial der saisonalen Vorhersage mit dem Open Global Glacier Model (OGGM) bewertet. Das Gletschermodell wird mit einem Multi-Modell-Ensemble von retrospektiven saisonalen Vorhersagen beaufschlagt. Die Ergebnisse werden im Hinblick auf die Vorhersagefähigkeit interpretiert: ob die Massenbilanz für die kommende Saison über oder unter einem bestimmten Schwellenwert liegen wird. Diese Art von groben Informationen könnte wertvolle Frühwarninformationen für die Bewirtschaftung von Wasserressourcen liefern, wird aber mit dem derzeitigen Ansatz nicht erreicht. Die letzte Komponente dieser Studie ist die Anwendung von dekadischen (retrospektiven) Multi-Modell- Vorhersagen in der Massenbilanz- und Abflussmodellierung mit OGGM. Die Ergebnisse dieser Methode weisen sowohl gegenüber einem einfachen Persistenzansatz als auch gegenüber Klimaprojektionen eine ähnliche oder sogar bessere Modellgüte auf. Die meteorologischen Antriebsdaten für OGGM mit diesen initialisierten Vorhersagen könnten somit Projektionen auf der Hundertjahresskala sinnvoll ergänzen und Informationen auf einer Zeitskala liefern, die für die Bewirtschaftung von Wasserressourcen besonders wichtig ist.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Comparison of methods for initialization of the Open Global Glacier Model (OGGM). Copernicus GmbH.
  van der Laan, Larissa; Eis, Julia; Förster, Kristian & Marzeion, Ben
  
• Reconstructing little ice age glaciers with OGGM. Oral presentation at OGGM Workshop 2021.
  van der Laan, L.
  
• Reconstruction of Past Glacier Changes with an Ice-Flow Glacier Model: Proof of Concept and Validation. Frontiers in Earth Science, 9.
  Eis, Julia; van der Laan, Larissa; Maussion, Fabien & Marzeion, Ben
  
• Using a CMIP5 multi-model ensemble to model glacier mass balance on decadal scales. Copernicus GmbH.
  van der Laan, Larissa; Förster, Kristian; Maussion, Fabien & Scaife, Adam
  
• A review on observed historical changes in hydroclimatic extreme events over Europe. Climate Impacts on Extreme Weather, 131-144. Elsevier.
  Förster, Kristian & van, der Laan Larissa Nora
  
• Assessing skill and use of CMIP6 decadal re-forecasts in global glacier mass balance modelling . Copernicus GmbH.
  van der Laan, Larissa; Förster, Kristian; Scaife, Adam; Vlug, Anouk & Maussion, Fabien
  
• Das Schmelzen der Wassertürme: Was der Verlust von Gletschereis für Folgen hat. Unimagazin 1/2.
  van der Laan, L. & Förster, K.
  
• Decadal re-forecasts of glacier climatic mass balance. Oral presentation at Cryosphere 2022
  van der Laan, L., Förster, K., Scaife, A., Vlug, A. & Maussion, F.
  
• Seasonal Mass Balance Modelling with OGGM. Oral presentation at OGGM Workshop 2022.
  van der Laan, L.
  
• A Scenario-Neutral Approach to Climate Change in Glacier Mass Balance Modelling. California Digital Library (CDL).
  van der Laan, Larissa; Cholibois, Kim; El Menuawy, Ayscha & Förster, Kristian
  
• Near-term Global Glacier Mass Balance Modelling. PhD thesis (submitted). Leibniz Universität Hannover.
  van der Laan, L.
  
• Recent applications and potential of near-term (interannual to decadal) climate predictions. Frontiers in Climate, 5.
  O.'Kane, Terence J.; Scaife, Adam A.; Kushnir, Yochanan; Brookshaw, Anca; Buontempo, Carlo; Carlin, David; Connell, Richenda K.; Doblas-Reyes, Francisco; Dunstone, Nick; Förster, Kristian; Graça, Antonio; Hobday, Alistair J.; Kitsios, Vassili; van der Laan, Larissa; Lockwood, Julia; Merryfield, William J.; Paxian, Andreas; Payne, Mark R.; Reader, M. Catherine ... & Wu, Bo