Mapping, analysis, and interpretation of the glacier inventory data from Jotunheimen, South Norway, since the maximum of the 'Little Ice Age' [Elektronische Ressource] / vorgelegt von Sabine Christine Baumann

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• Publié le: 01 janvier 2009
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Extrait

MAPPING, ANALYSIS, AND INTERPRETATION
OF THE GLACIER INVENTORY DATA FROM
JOTUNHEIMEN, SOUTH NORWAY,
SINCE THE MAXIMUM OF THE 'LITTLE ICE AGE'














Inaugural-Dissertation
zur Erlangung der Doktorwürde der
Philosophischen Fakultät III
der
Julius-Maximilians-Universität Würzburg



Vorgelegt von
Sabine Christine Baumann
aus Gröbenzell


Würzburg
2009





























Erstgutachter: Professor Dr. Heiko Paeth
Zweitgutachter: Professor Dr. Atle Nesje
Tag des Kolloquiums: 10.02.2010










































Photographs on previous page:

Upper image: Glacier foreland of Tverråbreen, 01.08.2008, S. Baumann
Central image: Moraines and glacier foreland of a nameless glacier and S.
Illåbreen, 27.07.2008, S. Baumann
Lower image: reland of Styggebreen, 31.07.2008, S.
Baumann Summary

Glaciers are good indicators of climate changes on various time-scales,
especially maritime glaciers, which react very sensitively. Despite this, a respec-
tive part of the research is still focusing and is based on the European Alps and
does not clearly differentiate between glaciers in varying climate regimes. This
has a special impact on forecasts of glacier behaviour by models and simulations.
This study contributes to a more detailed differentiation between maritime and
continental glaciers from the ‘Little Ice Age’ maximum until 2003. The study area
is Jotunheimen in central South Norway, situated in a transitional zone between
maritime and continental climate.
Glacier outlines during the ‘Little Ice Age’ maximum in Jotunheimen were
mapped by using remote sensing techniques (vertical aerial photos and satellite
imagery), glacier outlines from the 1980s and 2003, a digital terrain model (DTM),
geomorphological maps of individual glaciers, and field-GPS measurements. The
related inventory data (surface area, minimum and maximum altitude) and
several other variables (e.g. slope, range) were calculated automatically by using
a geographical information system. The length of the glacier flowline was mapped
manually based on the glacier outlines at the maximum of the ‘Little Ice Age’ and
the DTM.
During the maximum of the ‘Little Ice Age’, there were 233 glaciers in Jotun-
heimen with a total area of 290 km². Only three glaciers were larger than 10 km².
More than 50% were smaller than 0.5 km² (representing 9% of the total area).
The mean glacier size was 1.24 km². Maximum altitude ranged between 1500
and 2500 m a.s.l. (mean 2010 m a.s.l.), while the minimum altitude ranged
between 1000 and 2400 m a.s.l. (mean 1590 m a.s.l.). Central flowline length of
the glaciers varied between 134 and 6818 m (mean 1554 m). Two thirds of the
flowlines were shorter than the mean. Only eight flow lines were longer than
5.0 km.
The glacier data during the maximum of the ‘Little Ice Age’ were compared
with the Norwegian glacier inventory of 2003. The glacier area decreased from
290 km² to 190 km² (35%), and the mean flow-length from about 1.55 km to
1.03 km (34%).
Based on the glacier inventories during the maximum of the ‘Little Ice Age’,
the 1980s and 2003, a simple parameterization after HAEBERLI & HOELZLE (1995)
was performed to estimate unmeasured glacier variables, as e.g. surface velocity
or mean net mass balance. Input data were composed of surface glacier area,
minimum and maximum elevation, and glacier length. Some additional variables
Iand parameters (e.g. value of mass balance gradient, glacier bed geometry) had
to be estimated in advance. Selection of glaciers was done according to minimum
glacier size of 0.2 km² related to the area of the 1980s and comparability of the
glacier length. Thus, 125 glaciers (57%) of the 1980s inventory with a total area
of 182.5 km² (88%) remained. For adjusting the parameterisation, available mass
balance data from Jotunheimen (Stor-, Hellstugu-, and Gråsubreen) were used.
The outcome was a separation of the area into a more maritime western and a
more continental eastern part.
The results of the parameterization were compared with the results of previ-
ous parameterizations in the European Alps and the Southern Alps of New Zea-
land (HAEBERLI & HOELZLE 1995; HOELZLE et al. 2007). In Jotunheimen, a mean
value of -0.05 m w.e./a of the specific net mass balance for the more maritime
part was calculated, and -0.03 m w.e./a for the eastern part. These values are
much higher than in the two abovementioned regions (European Alps: -0.33 m
w.e./a; New Zealand: -0.67 to -0.57 m w.e./a). The calculated values fit very well
to the measured data for Stor- and Hellstugubreen.
A relationship between these results of the inventories and of the parameteri-
zation and climate and climate changes was made. For glacier behaviour the
influence of temperature and precipitation is important. Maritime glaciers are
more influenced by winter precipitation and continental glaciers by summer
temperature. Therefore, it is fundamental not to use mean annual values, but to
make a seasonal differentiation. A strong impact on glacier behaviour is seen by
the influence of atmospheric circulation patterns. The main factor is the North
Atlantic Oscillation in Norway and the European Alps as well as the Southern
Oscillation in New Zealand. Strong influences of these circulation patterns were
visible in the glacier changes, especially concerning the long period since the
maximum of the ‘Little Ice Age’.




IIZusammenfassung

Gletscher sind gute Indikatoren des Klimawandels auf verschiedenen Zeit-
skalen, besonders maritim geprägte Gletscher, die sehr sensibel reagieren.
Trotzdem konzentriert sich und basiert ein ansehnlicher Teil der Forschung auf
den Europäischen Alpen und differenziert nur gering zwischen Gletschern unter-
schiedlicher klimatischer Regime. Dies hat besonders Auswirkungen auf Vorher-
sagen des Gletscherverhaltens in Modellen und Simulationen. Diese Untersu-
chung trägt zu einer detaillierteren Unterscheidung zwischen maritim und konti-
nental geprägten Gletschern vom Maximum der „Kleinen Eiszeit“ bis 2003 bei.
Das Untersuchungsgebiet ist Jotunheimen im zentralen Südnorwegen, das in
einem Übergangsbereich von maritimem zu kontinentalen Klima liegt.
Die Gletscherumrisse während des Maximalstandes der „Kleinen Eiszeit“ in
Jotunheimen wurden unter der Verwendung von Fernerkundungstechniken
(vertikale Luftbilder und Satellitenbilder), von Gletscherumrissen aus den 1980er
Jahren und von 2003, von einem digitalen Geländemodel (DTM), von
geomorphologischen Karten einzelner Gletscher und von GPS-Messungen im
Gelände kartiert. Die daraus erzielten Inventardaten (Gletscherfläche, minimale
und maximale Höhe) und einige andere Variablen (z.B. Hangneigung, Höhendif-
ferenz) wurden automatisch mit einem geographischen Informationssystem be-
rechnet. Die Länge der Gletscherfließlinie wurde basierend auf den Gletscherum-
rissen zum Maximum der „Kleinen Eiszeit“ und dem DTM manuell kartiert.
Zum Maximalstand der „Kleinen Eiszeit“ gab es 233 Gletscher in Jotunhei-
men mit einer Gesamtfläche von 290 km². Nur drei Gletscher waren
größer als 10 km². Mehr als 50% waren kleiner als 0,5 km² (9% der Gesamtflä-
che). Die mittlere Gletschergröße war 1,24 km². Die maximale Höhe lag zwischen
1500 und 2500 m ü.M. (Mittelwert 2010 m ü.M.), während sich die minimale Höhe
zwischen 1000 und 2400 m ü.M. (Mittelwert 1590 m ü.M.) bewegte. Die Länge
der zentralen Fließlinie der Gletscher variierte zwischen 134 und 6818 m (Mittel-
wert 1554 m). Zwei Drittel der Fließlinien waren kürzer als der Mittelwert. Nur
acht Fließlinien waren länger als 5,0 km.
Die Gletscherdaten zum Maximalstand der „Kleinen Eiszeit“ wurden mit dem
Gletscherinventar von 2003 verglichen. Die Gletscherfläche verringerte sich von
290 km² auf 190 km² (35%) und die mittlere Fließlänge von 1,55 km auf 1,03 km
(34%).
Basierend auf den Gletscherinventaren zum Maximum der „Kleinen Eiszeit“,
von den 1980er Jahren und von 2003 wurde eine einfache Parametrisierung
nach HAEBERLI & HOELZLE (1995) durchgeführt, um ungemessene Gletschervari-
ablen, wie z.B. Oberflächengeschwindigkeit oder mittlere Netto-Massenbilanz,
abzuschätzen. Eingabedaten bestanden aus Gletscherfläche, minimaler und ma-
IIIximale Höhe und der Gletscherlänge. Einige weitere Variablen und Parameter
(z.B. Wert d