Controls on short-term calving glacier dynamics

短期冰川崩解动力学的控制

基本信息

  • 批准号:
    2743350
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2023 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

The global retreat and thinning of mountain glaciers and ice sheet margins is a well-documented consequence of recent climate changes, impacting both downstream hydrology and freshwater availability and eustatic sea-level rise. Alongside recent reductions in ice volume, proglacial lakes observed at the termini of many glaciers have increased in both number and areal extent as glacier overdeepenings become ice-free and fill with meltwater. The size and number of such lakes is projected to increase in future.The presence of an ice-marginal lake has been observed to change the dynamics and behaviour of a glacier via a number of thermo-mechanical processes and positive feedbacks. While calving fluxes are mostly a function of ice velocity, the retreat of a glacier margin into progressively deeper water alters the longitudinal stress distribution of a glacier. Moreover, the lake itself can decouple glacier mass loss from climate forcing as heat absorption by the lake and seasonal fluctuations in water temperature, depth and circulation patterns influence the calving regime Remote sensing data indicates that the flow velocity and retreat of lake-terminating glaciers is substantially faster than nearby land-terminating glaciers. These changes provide an insight into ablation mechanisms at a local scale that have hitherto been poorly quantified in mass balance and surface energy models because of the difficulty of acquiring data at the necessary temporal and spatial scale. Indeed, despite these important contributions to overall glacier mass loss, there is a paucity of field data documenting and quantifying "frontal ablation" (including calving, subaqueous and subaerial frontal melt) of lake-terminating glaciers and ice sheets. Advances in field sensors and monitoring/survey techniques, coupled with developments in remote sensing platforms have created a step-change in the quantity, quality and availability of data. Such advances have opened up new opportunities to better understand the rates, controls and mechanisms of glacier frontal ablation at a nested range of space and time scales These data are urgently needed to better represent lake-glacier interactions in numerical models of mountain glacier and ice sheet evolution). The aim of this project is to constrain the short-term dynamics of glaciers calving into ice marginal lakes. An array of novel field monitoring techniques will be deployed as part of data acquisition. High resolution, short-term repeat Structure-from-Motion (SfM) glacier surveys will be undertaken from a packraft, boat or Uncrewed Aerial Vehicle (UAV) and differenced to provide information on calving volumes, timing and mechanisms. A weather station, trail cameras and networks of pressure sensors and thermistor strings will provide information on weather and lake conditions.The final field site(s) will be chosen in discussion with any successful candidate. The project team have an established history and experience of working on these questions at a range of field sites including the Himalayas, West Greenland, Arctic Sweden and New Zealand. Owing to the logistical advantages and number of such proglacial lakes, we anticipate initial fieldwork to be conducted on outlet glaciers of the Vatnajökull Ice Cap, Iceland. Moreover, at this site there is the potential opportunity to examine the impact of large-scale additions of debris onto the glacier surface on the monitored relationships.Objectives(1) To intensely monitor glacier calving processes alongside environmental/lake data collection at one site for a season/year;(2) To partition mass loss between surface melt and calving volumes at that site (or multiple sites nearby);(3) To determine the controls on that mass loss partition from a wider light touch monitoring campaign/analyses of other data sources and analysis of the longer-term remote sensing data archive.
全球山地冰川和冰盖边缘退缩和变薄是最近气候变化的一个有据可查的后果,影响到下游水文和淡水供应以及海平面上升。随着最近冰量的减少,在许多冰川的末端观察到的冰前湖在数量和面积上都有所增加,因为冰川过度加深变得无冰并充满了融水。据观察,冰缘湖的存在会通过若干热-机械过程和正反馈改变冰川的动态和行为。虽然崩解通量主要是一个函数的冰速度,冰川边缘的后退到逐渐更深的水改变了纵向应力分布的冰川。此外,湖泊本身可以将冰川质量损失与气候强迫脱钩,因为湖泊的热吸收以及水温、深度和环流模式的季节性波动会影响崩解状态。这些变化提供了一个深入了解烧蚀机制,在当地规模,迄今为止,质量平衡和表面能模型,因为难以获得必要的时间和空间尺度的数据量化。事实上,尽管这些对整体冰川质量损失做出了重要贡献,但记录和量化湖泊终止冰川和冰盖的“正面消融”(包括崩解、水下和陆上正面融化)的实地数据却很少。实地传感器和监测/调查技术的进步,加上遥感平台的发展,使数据的数量、质量和可得性发生了巨大变化。这些进展为更好地了解冰川锋面消融的速率、控制和机制提供了新的机会。这些数据迫切需要在山地冰川和冰盖演变的数值模型中更好地代表湖泊-冰川相互作用。该项目的目的是限制冰川崩解成冰缘湖的短期动态。一系列新的现场监测技术将作为数据采集的一部分部署。高分辨率,短期重复结构从运动(SfM)冰川调查将进行从一个包装,船或无人驾驶航空器(UAV)和差异,以提供有关产犊量,时间和机制的信息。一个气象站、跟踪摄像机和压力传感器网络以及热敏电阻串将提供有关天气和湖泊状况的信息。最终的实地考察地点将与任何成功的候选人进行讨论。项目小组在喜马拉雅山、西格陵兰、瑞典北极和新西兰等一系列实地研究这些问题方面有着悠久的历史和经验。由于后勤优势和数量的这种冰前湖,我们预计初步的实地考察将进行出口冰川的Vatnajökull冰帽,冰岛。此外,在这个地点,有可能研究冰川表面大规模增加的碎片对监测关系的影响。目标:(1)在一个地点收集一个季节/一年的环境/湖泊数据的同时,密切监测冰川崩解过程;(2)在该地点划分表面融化和崩解体积之间的质量损失(3)通过更广泛的轻触式监测活动/对其他数据来源的分析和对长期遥感数据档案的分析,确定对质量损失分区的控制。

项目成果

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