Et eksempel på modellering av breers respons på klimaendringer: Midtdalsbreen en utløper fra Hardangerjøkulen Kjetil Melvold1 and Tron Laumann2

Modelkalibrering og modelparametere Klimaeksperimeter Input data Breensgeometri Massebalanse og meteorologiske data Modelkalibrering og modelparametere Resulter Klimaeksperimeter Inversmodelering bestemme lille istids klima fra Klimasenarier 2004-2100

Hvor er vi Hardangervidda – Finse- Hardangerjøkullen

Midtdalsbreen Areal og lengde 6,6 km2, 4,7 km

Input data dynamiskmodellen a) Overflate-topografi DEM (10 m grid) b) Brefront-posisjoner fra (Andersen og Sollid, 1971)

c) Bunntopografi (10 m grid) fra radio-ekko målinger (Østen,1998)

Eksempel fra radarmålinger

d) Beregnet overflate- og bunntopografi langs en senterflytlinja (strømningslinje) for hver 100 m. e) Beregne Wo og l r for hver 100 m. For å beskrive tverrsnittsareal et vha trapetsoid

Kalibrering dynamiskmodell Bruker 1961-90 normalen som utgangspunkt for massebalansen. Ingen endring i massebalansen og breen er mere eller i likevekt og i ro Dette gir dagen bre

Modellparameter dynamiskmodell Records of historic length variations for Lovénbreen and measurements ice flow velocity has been used for dynamic calibration.

Massebalansemodell Graddagsmodell Nedbørsmodell Graddagssummen beregnes fra månedsmiddelverdier for temperatur (f.eks. Jóhannesson et al. 1995 ) Nedbørsmodell Faktoren som bestemmer andelen av nedbøren som faller som snø i en gitt måned beregnes fra månedsmiddelverdier for temperatur

Input data massbalanse modell Massebalanse data Remb. (Kjøllmoen, 2000) Månedsmidelv. for temp. nedbør fra Bergen og Bulken for 1963-95 Met.no Mass-balance data Variation in mass balance in relation to height above sea level is from

Kalibrering Degree-day model The purpose of the model calibration is to find the set of parameters which leads to the smallest prediction error when the mass balance found by the model is compared with the actual mass-balance measured. The year-to-year simulation is not very well correlated but the mean for the period 1968-1988 is the same both for the measured and simulated mass balance at given elevation. Improved mass balance model by incorporation the global radiation.

Modellparameter Degree-day model

Koblinger Den dynamiske modellen er koblet til en graddagsmodell Massebalanse modellen beregner massebalanse ved tre gite høydenivåer basert på observert nedbør og temperatur ved synomtiske målestasjoner A statistical approach is used in the determination of the PDD and fraction of the precipitation that falls as snow. T = temperature Tm = monthly mean temperature sigma = standard deviation of monthly mean temperature Temperature deviation from the monthly mean are assumed to be normal distributed with a standard deviation of sigma. Sigma is calculated from the measured temperatures. Ts = temperature threshold

Eksperimenter 1 Rekonstruksjon av klima fra brefrontmålinger ved bruk av inversmodellering

Simulering av 1750 breen Remarks The frontal position of Lovenbreen in 1870 (1890) could not be simulated. The simulation shows that for small change in the mass-balance (from the reference run) the glacier will grow fare beyond the end moraine system. => End moraines system is a results of a surge (Liestøl 1988). None stable front system. A surge perturbation has to be incorporated in the model. This could be done by increased sliding at given shear stress given time interval etc.

Simulering av 1750 klima

Resultat inversmodellering klima under den lille istid (1750) 0.5° C kaldere enn i dag og ingen reduksjon av nedbøren 0.67° kaldere enn i dag og 5% reduksjon av nedbøren 0.88° kaldere enn i dag og 10% reduksjon av nedbøren Accumulation Area Ratio (AAR) AAR = 0.62 i 1990 og AAR = 0.82 under lille istid (1750) Det vil derfor være galt å anta at AAR er konstant over tid slik som f.eks. Dahl og Nesje (1996). ELA Vi fant enn endring i likevektslinjas høyde på 70 m fra 1650 m a.s.l. i 1961-90 til 1580 m a.s.l. under lille istid (1750) Det viser at Nesje og Dahl (1991) overestimerer endringen i likevektslinjas høyde. Konstant aar gir ELA 1750 1550 m a.s.l.

Eksperiment 2 Hva skjer med Midtalsbreen de neste 100 åra ? Hva skjer med Midtdalsbreen frem til 2100 hvis vi ikke har noen endring i klima (1961-90 normal) Hva som skjer med Midtdalsbreen hvis klima endres seg med +0.02 and +0.04 K/yr med eller uten endring i nedbør på 10 % per grad oppvarming Hva som skjer med Midtdalsbreen hvis RegClim klima senarier (basert på regional klima modeller) slår til

Modellresulter Breens geometri Remarks The frontal position of Lovenbreen in 1870 (1890) could not be simulated. The simulation shows that for small change in the mass-balance (from the reference run) the glacier will grow fare beyond the end moraine system. => End moraines system is a results of a surge (Liestøl 1988). None stable front system. A surge perturbation has to be incorporated in the model. This could be done by increased sliding at given shear stress given time interval etc.

“Forcing” data fra regionale klima modeller RegClim : Vinter = des.-feb + 1,2 °C og +15 % nedb. Vår =Mars-Mai + 1,0°C og 0% Sommer=Juni-Aug.+ 0.6°C og +5% Høst =Sept.-Nov. + 1,2°C og +20% . Ingen forandring etter 2030 “Forcing” data fra regionale klima modeller

Resultater klimaeksperimenter Studiet har vist at hvis ikke får fremtidig temperatur økning følges av en kraftig nedbørsøkning vil Midtdalsbreen reduseres kraftig Both static and dynamic sensitivity could be obtained and compared. The effect of glacier geometry could accounted for. Inverse modeling -climate interpretation from glacier length records is possible.

Vi kjører modell med deres input