Alpine glacier mass balance reconstruction and climate change impact
Reconstruction du bilan de masse des glaciers alpins et impact d'un changement climatique
Résumé
A new physically-based distributed surface mass balance model is presented for Alpine glaciers. It is based on the CROCUS prognostic snow model. The model resolves both the temporal (1-hour time-step) and the spatial (200 m grid-step) variability of the energy and mass balance of glaciers. Mass balance reconstructions for the 1981-2004 period are produced using meteorological reconstruction from the SAFRAN meteorological model for St Sorlin and Argentière glaciers (French alps). Both glaciers lost mass at an accelerated rate in the last 23 years. The spatial distribution of precipitation within the model grid is adjusted using field mass balance measurements. This is the only correction made to the SAFRAN meteorological input to the glacier model, which otherwise also includes surface atmospheric temperature, moisture, wind, and all components of downward radiation. Independent data from satellite imagery and geodetic measurements are used for model validation. With this model, glacier sensitivity to climate change can be separately evaluated with respect to a full range of meteorological parameters, contrary to simpler models like degree-days which only account for temperature and precipitation. We provide results both for mass balance and equilibrium line altitude using a generic Alpine glacier. In particular, the sensitivity of the equilibrium line altitude to air temperature alone is found to be 125 m.°C-1, or 160 m.°C-1 if concurrent (Stefan-Boltzman) long-wave radiation change is taken into account.
Long time simulations are done over the 1800-2165 period, using IPCC AR4 GCM output. ST Sorlin glacier is likely to vanish before 2100
Long time simulations are done over the 1800-2165 period, using IPCC AR4 GCM output. ST Sorlin glacier is likely to vanish before 2100
Dans ce travail, nous avons adapté et mis en oeuvre le modèle de neige CROCUS pour le calcul et la reconstruction du bilan de masse des glaciers alpins. Le bilan de masse est calculé au pas horaire à partir des données de température, vitesse du vent, humidité, précipitations, rayonnement infra-rouge, rayonnement solaire direct et diffus et nébulosité. Il est spatialisé sur l'ensemble de la surface du glacier avec un pas horizontal de 200 m. Les données météorologiques pour la validation du modèle proviennent du modèle SAFRAN. La glace de glacier a été introduite dans CROCUS (albédo, rugosité), et la chaîne SAFRAN/CROCUS a été validée à partir de mesures de terrain et de reconstructions photogrammétriques du bilan de masse de surface et d'images satellite de la ligne de neige. Le bilan de masse pour la période 1981-2004 est reconstruit pour les glaciers de St Sorlin et d'Argentière, en bon accord avec les données disponibles.
Le modèle permet de tester la sensibilité du bilan de masse des glaciers aux paramètres météorologiques. Pour des amplitudes de variations des paramètres météorologiques compatibles avec un changement climatique réaliste (prévisions climatiques de type IPCC), la température se révèle le paramètre dominant, et la sensibilité de l'altitude de la ligne d'équilibre est de 125 m.K-1, ou même 160 m.K-1 si la variation concomitante du rayonnement infra-rouge est prise en compte. L'impact de la variabilité des paramètres et des combinaisons de paramètres entre eux n'est pas négligeable par rapport à l'impact d'un changement de la moyenne météorologique (tendance).
Des simulations longues de bilan de masse ont été effectuées sur la période 1800-2165, en utilisant des résultats de simulations climatiques réalisées par plusieurs modèles de circulation générale dans le cadre de l'IPCC AR4. D'après le modèle, le glacier de St Sorlin devrait disparaître avant 2100.
Le modèle permet de tester la sensibilité du bilan de masse des glaciers aux paramètres météorologiques. Pour des amplitudes de variations des paramètres météorologiques compatibles avec un changement climatique réaliste (prévisions climatiques de type IPCC), la température se révèle le paramètre dominant, et la sensibilité de l'altitude de la ligne d'équilibre est de 125 m.K-1, ou même 160 m.K-1 si la variation concomitante du rayonnement infra-rouge est prise en compte. L'impact de la variabilité des paramètres et des combinaisons de paramètres entre eux n'est pas négligeable par rapport à l'impact d'un changement de la moyenne météorologique (tendance).
Des simulations longues de bilan de masse ont été effectuées sur la période 1800-2165, en utilisant des résultats de simulations climatiques réalisées par plusieurs modèles de circulation générale dans le cadre de l'IPCC AR4. D'après le modèle, le glacier de St Sorlin devrait disparaître avant 2100.