DOI: https://doi.org/10.5194/tc-19-1491-2025
تاريخ النشر: 2025-04-04
المؤلف: Finn Wimberly وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات وملاحظات الكريوسفير
نظرة عامة
تشير تجميعات سلسلة الجريان السنوي من ثلاثة نماذج جليدية إلى انزياحات تعتمد على المنطقة، ويرجع ذلك أساسًا إلى التغيرات في ظروف الأساس التاريخية. يسمح تطبيع هذه الظروف بحساب التغيرات النسبية في الجريان، مما يزيل فعليًا الانزياحات. ومع ذلك، تنشأ الفروق المتبقية من المنهجيات المتميزة المستخدمة لتصحيح هطول الأمطار في نموذج الدورة العامة (GCM) عبر النماذج، مما يستلزم تحسين الملاحظات حول هيدرولوجيا الجبال للتنقيح.
على الرغم من التباينات في الجريان السنوي، تظهر النماذج تغييرات متسقة نوعيًا في موسم الجريان، حيث تشهد معظم الأحواض ذروات جريان موسمية مبكرة ذات حجم أقل مقارنة بالبيانات التاريخية. قد تزيد هذه التحولات الموسمية الكبيرة من خطر الجفاف في المناطق الجبلية، على الرغم من أن تحليلًا باستخدام مؤشر هطول الأمطار-التبخر القياسي لم يكشف عن تغييرات في تخفيف جفاف الأنهار الجليدية (Ultee et al., 2022). علاوة على ذلك، تبرز التباينات بين نماذج GCM في سنوات ذروة المياه في الأحواض أهمية الاختيار الدقيق للضغوط المناخية لمحاكاة التغيرات الهيدرولوجية بدقة في الأحواض النهرية الجليدية.
الطرق
في هذه الدراسة، نقيم الجريان الجليدي المتوقع عبر 75 حوض نهر رئيسي في جميع أنحاء العالم، كل منها يتجاوز 3000 كم² ويحتوي على تغطية جليدية كبيرة (أكثر من 30 كم²). يتم الحصول على مخططات الأنهار الجليدية المستخدمة من جرد الأنهار الجليدية في راندولف (RGI الإصدار 6؛ اتحاد RGI، 2017)، الذي يشمل الأنهار الجليدية ضمن الأحواض النهرية الرئيسية لمركز بيانات الجريان العالمي عبر أوروبا وآسيا والأمريكتين ونيوزيلندا.
يُعرف الجريان الجليدي بأنه المساهمة الإجمالية من ذوبان الجليد، وذوبان الثلوج، وهطول الأمطار السائلة، مع تعديل أي عمليات إعادة تجميد عند الاقتضاء. تستخدم المنهجية نهج “محطة ثابتة”، كما وصفه هوس وهوك (2018)، مما يسمح بتقدير الجريان من منطقة ثابتة. يلتقط هذا النهج ديناميات ذوبان الجليد، وذوبان الثلوج، والأمطار بالنسبة لحدود الأنهار الجليدية المتراجعة.
المناقشة
في هذه الدراسة، نحلل الجريان الجليدي المتوقع لـ 75 حوض نهر رئيسي باستخدام ثلاثة نماذج متقدمة لتطور الأنهار الجليدية العالمية: GloGEM وOGGM وPyGEM. تشير نتائجنا إلى أنه بينما تظهر هذه النماذج توافقًا كبيرًا في بعض الأحواض، إلا أنها يمكن أن تختلف بشكل كبير – حتى بمقدار 3.8 – في أخرى. من الجدير بالذكر أنه عند تقييم تغييرات الجريان على مدى قرن مقارنة بأسس تاريخية، تظهر النماذج اتساقًا أكبر في توقعات الجريان السنوي. سنة الذروة المائية، المحددة كسنة أقصى جريان جليدي، تكون أيضًا أكثر اتساقًا عبر النماذج عندما يتم تحفيزها بواسطة مجموعة من نماذج المناخ مقارنةً بتقييمها تحت ضغوط مناخية فردية.
يبدو أن المصدر الرئيسي للاختلافات بين النماذج في الجريان المتوقع ينشأ من الأساليب المتنوعة التي تستخدمها كل نموذج جليدي لتعديل ضغط الهطول. تؤكد نتائجنا على أهمية النظر في كل من نموذج تطور الأنهار الجليدية وضغط نموذج المناخ العالمي كمصادر رئيسية للشك في الجريان الجليدي المتوقع. بالنسبة للممارسين، نوصي بالاهتمام الدقيق بكيفية تحديد كل نموذج جليدي ومعايرته لتوازن الكتلة المناخية، حيث تؤثر هذه العوامل بشكل حاسم على توقعات الجريان وبالتالي استراتيجيات إدارة الموارد المائية.
DOI: https://doi.org/10.5194/tc-19-1491-2025
Publication Date: 2025-04-04
Author(s): Finn Wimberly et al.
Primary Topic: Cryospheric studies and observations
Overview
The aggregation of annual runoff series from three glacier models indicates regionally dependent offsets, primarily due to variations in historical baseline conditions. Normalizing these conditions allows for the calculation of percent changes in runoff, effectively removing the offsets. However, residual differences stem from distinct methodologies employed to correct General Circulation Model (GCM) precipitation across the models, which necessitates improved observations of mountain hydrology for refinement.
Despite the discrepancies in annual runoff, the models exhibit qualitatively consistent changes in runoff seasonality, with most basins experiencing earlier seasonal runoff peaks of lower magnitude compared to historical data. These significant seasonal shifts may heighten drought risk in mountainous regions, although an analysis using the standardized precipitation-evapotranspiration index did not reveal changes in glacial drought buffering (Ultee et al., 2022). Furthermore, the inter-GCM variability in basin peak water years underscores the importance of careful selection of climate forcings to accurately simulate hydrologic changes in glaciated river basins.
Methods
In this study, we assess projected glacier runoff across 75 major river basins worldwide, each exceeding 3000 km² and containing significant glacier cover (greater than 30 km²). The glacier outlines utilized are sourced from the Randolph Glacier Inventory (RGI version 6; RGI Consortium, 2017), encompassing glaciers within the Global Runoff Data Centre’s major river basins across Europe, Asia, the Americas, and New Zealand.
Glacier runoff is defined as the total contribution from ice melt, snowmelt, and liquid precipitation, adjusted for any refreezing processes when applicable. The methodology employs a “fixed-gauge” station approach, as described by Huss and Hock (2018), which allows for the estimation of runoff from a constant area. This approach effectively captures the dynamics of ice melt, snowmelt, and rainfall in relation to the retreating glacier boundaries.
Discussion
In this study, we analyze the projected glacier runoff for 75 major river basins using three advanced global glacier evolution models: GloGEM, OGGM, and PyGEM. Our findings indicate that while these models exhibit significant agreement in some basins, they can differ dramatically—by up to a factor of 3.8—in others. Notably, when assessing century-scale runoff changes relative to historical baselines, the models show greater consistency in annual runoff projections. The year of peak water, defined as the year of maximum glacier runoff, is also more consistent across models when driven by a climate model ensemble than when assessed under individual climate forcings.
The primary source of inter-model differences in projected runoff appears to stem from the varying approaches each glacier model employs to modify precipitation forcing. Our results underscore the importance of considering both the glacier evolution model and the global climate model forcing as significant sources of uncertainty in projected glacier runoff. For practitioners, we recommend careful attention to how each glacier model parameterizes and calibrates climatic mass balance, as these factors critically influence runoff projections and, consequently, water resource management strategies.