Topoklimatische Steuerung und nicht-lineare Dynamik der Klimawandelresonanz von Gletschern in Hochasien

Die Gletscher Hochasiens, existentielle Ressource der Wasserversorgung von über einer Milliarde Menschen, reagieren ausgesprochen heterogen auf den Klimawandel. Die zugrunde liegenden Wirkmuster, Steuerungsfaktoren und Sensitivit?ten sind jedoch bisher nur lückenhaft verstanden. Jüngste Studien zeigen die besondere Bedeutung topoklimatischer Effekte auf der Skala einzelner T?ler und H?henzüge, die auch ein gro?es Potential zu nicht-linearer Abschmelzdynamik implizieren. Zur Analyse dieser mesoskaligen Ph?nomene fehlen aber bislang ad?quate Werkzeuge, die die big-data-kritische Datenlücke zwischen gro?r?umigen Fernerkundungs- und feldbasierten Detailstudien schlie?en k?nnen. Die H?he der Gletschergleichgewichtslinie (ELA) integriert alle am Gletscher wirkenden topographischen und klimatischen Faktoren und ist daher als Indikator eben dieser topoklimatischen Ph?nomene bestens geeignet. Im beantragten Projekt soll ein neuartiges Fernerkundungsverfahren für ganz Hochasien angewendet werden, das eigens entwickelt wurde, um für ganze Orogene Datens?tze der ELA und multitemporaler ELA-?nderungen in pr?zedenzlos hoher Aufl?sung zu generieren. Durch ein künstliches neurales Netz werden dann die r?umlichen Muster und die ihnen zugrunde liegende Beziehungen im regional heterogenen Zusammenwirken klimatischer (Globalstrahlung, Temperatur, Niederschlag, Wind, etc.; aus Daten der High Asia Refined analysis, HAR) und topographischer (Exposition, Hangneigung, Gipfelh?he, etc.; aus digitalen Gel?ndemodellen, DGM) Faktoren zur Steuerung der ELAs in Hochasien aufgeschlüsselt. An für Teilr?ume repr?sentativen Benchmark-Settings mit besonders guter Datensituation werden die steuernden Prozesse am Gletscher durch numerische Modellierung der Energie- und Massenbilanzen (MB) im Detail untersucht. Auf Basis der resultierenden MB-Daten wird zus?tzlich die Sensitivit?t der MBs zu monatlichen Anomalien in Temperatur und Niederschlag (aus HAR) modelliert. Vorstudien zeigen, dass Verebnungsfl?chen in den Akkumulationsgebieten der Gletscher gro?es Potential zu nicht-linearer Abschmelzdynamik bei weiterem ELA-Anstieg bergen. Gr??e und Topographie dieser Verebnungen werden durch DGM-basierte GIS-Analysen für Gletscher ganz Hochasiens quantifiziert. Zur Identifizierung der zugeh?rigen Kipppunkte (ELA, ab der eine spezifische Verebnungsfl?che zu Ablationsgebiet wird) werden jeweils aus Hochfl?chentopographie und ELA-Daten die verbleibenden Pufferh?hen berechnet. Die diesen Pufferh?hen entsprechenden Temperaturzu- oder Niederschlagsabnahmen werden auf Basis der zuvor erhobenen Sensitivit?tsdaten abgesch?tzt und die verbleibende Zeit zur ?berschreitung der Kipppunkte für verschiedene Szenarien anthropogenen Klimawandels ermittelt. Die Resultate dieses interdisziplin?r-polymethodischen Ansatzes werden erstmals eine Entschlüsselung der topoklimatischen Steuerung der Klimawandelresonanz von Gletschern in Hochasien und ihrer Potentiale zu nicht-linearer Abschmelzdynamik erm?glichen.