DOI: https://doi.org/10.5194/tc-19-753-2025
تاريخ النشر: 2025-02-19
المؤلف: Johannes Reinthaler وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات وملاحظات الكريوسفير
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة الخسارة الكبيرة في مساحة وحجم الأنهار الجليدية في جبال الألب الأوروبية منذ نهاية العصر الجليدي الصغير (LIA) حوالي عام 1850. من خلال تجميع البيانات الموجودة ورقمنة المخططات المفقودة للأنهار الجليدية يدويًا، حقق الباحثون تغطية بنسبة 99% من امتدادات الأنهار الجليدية في LIA. تكشف النتائج أن مساحة الأنهار الجليدية انخفضت من حوالي 4244 كم² عند الحد الأقصى لـ LIA إلى 1806 كم² في عام 2015، مما يمثل انخفاضًا بنسبة 57%. في الوقت نفسه، انخفض حجم الأنهار الجليدية من حوالي 280 ± 43 كم³ إلى 100 ± 17 كم³، مما يشير إلى خسارة بنسبة 64%. تم تسجيل متوسط انخفاض أسطح الأنهار الجليدية عند -43.6 م، مع تسارع ملحوظ في فقدان الارتفاع بعد عام 2000، مما يشير إلى تأثير متزايد لتغير المناخ.
تسلط الدراسة الضوء على أن ما لا يقل عن 1938 نهرًا جليديًا قد ذاب تمامًا، مما أدى إلى إزالة الجليد من أحواض كاملة. وُجد أن متوسط ارتفاع الأنهار الجليدية في عام 2015 كان أعلى بمقدار 142 م مقارنة بنهاية LIA، مما يشير إلى أن العديد من الأنهار الجليدية لم تتكيف بعد مع الظروف المناخية الحالية. لهذه التغييرات آثار عميقة على موارد المياه، والجريان السطحي، والنظم البيئية، وإنتاج الطاقة الكهرومائية، والسياحة في المنطقة الألبية. ستساعد مجموعة البيانات الناتجة عن هذا البحث في الدراسات المستقبلية حول آثار تغير المناخ على المناظر الطبيعية الجبلية، مما يساعد في فهم تطور الأنهار الجليدية في المستقبل والتحديات البيئية ذات الصلة.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على التأثير الكبير لتغير المناخ على الأنهار الجليدية في جبال الألب الأوروبية، التي شهدت تراجعًا وتساقطًا متسارعًا بسبب ارتفاع درجات الحرارة. يؤثر هذا الظاهرة على إمدادات المياه، والنظم البيئية، واستقرار المنحدرات، والسياحة. لفهم ديناميات الأنهار الجليدية المستقبلية، من الضروري إعادة بناء امتدادات الأنهار الجليدية في الماضي، خاصة خلال العصر الجليدي الصغير (LIA). توفر الملاحظات التاريخية والخرائط الطبوغرافية أساسًا لهذه الإعادة، ولكن الكثير من البيانات الموجودة هي في شكل تناظري وتتطلب رقمنة للاستخدام المعاصر. تقدم الصور الفضائية عالية الدقة طريقة بديلة لتحديد وتحديد ميزات الجليد.
تتناول الدراسة الفجوات في الأدبيات الحالية من خلال رقمنة امتدادات الأنهار الجليدية في LIA للمناطق في جبال الألب حيث كانت هذه البيانات غير متاحة سابقًا، مما يساهم في جرد شامل لامتدادات الأنهار الجليدية. تشير إلى أن الأنهار الجليدية في جبال الألب وصلت إلى أقصى امتداداتها عدة مرات بين 1250 و1860، مع اختلافات في التوقيت عبر الأنهار الجليدية المختلفة. تقدم البحث تجميعًا كاملاً لامتدادات الأنهار الجليدية القصوى في LIA حوالي عام 1850، جنبًا إلى جنب مع إعادة بناء أسطح الأنهار الجليدية وحسابات الحجم لجميع الأنهار الجليدية التي تزيد مساحتها عن 0.1 كم². بالإضافة إلى ذلك، تقوم بت quantifying التغييرات في مساحة الأنهار الجليدية، والحجم، والارتفاع من LIA إلى عام 2000، مما يوفر رؤى حول الاختلافات الإقليمية في استجابة الأنهار الجليدية لتغير المناخ.
الطرق
في هذا القسم، يقارن المؤلفون تقديراتهم لتغيرات حجم الأنهار الجليدية خلال العصر الجليدي الصغير (LIA) مع تلك الواردة في دراسات سابقة، مع التركيز بشكل خاص على المنهجيات المستخدمة. تقديرهم لمساحة الأنهار الجليدية في LIA هو 229.6 كم²، وهو أقل بنسبة 5.1% من القيمة التي أبلغ عنها زيمب وآخرون (2008)، مما يشير إلى أن طريقة الاستقراء الخاصة بزيمب وآخرين قد تفرط في تقدير مساحات الأنهار الجليدية بسبب زيادة معدلات تغير المساحة المستخدمة في حساباتهم. يجد المؤلفون تباينًا كبيرًا في تقديرات حجم الأنهار الجليدية الإجمالية، حيث أسفرت طريقتهم المعتمدة على نظم المعلومات الجغرافية عن 280 ± 43 كم³، بينما تؤدي خطة التوصيف التي وضعها هابرلي وهويلزل (1995) إلى تقدير حجم أقل بنسبة 25% يبلغ 224 كم³. هذه التقديرات المنخفضة تكون ملحوظة بشكل خاص في المناطق التي تحتوي على أنهار جليدية كبيرة، حيث تصل الفجوات في الحجم إلى 41% في بعض الحالات.
كما يبرز المؤلفون أنه بينما تشير نتائجهم إلى تسارع حديث في معدلات فقدان الحجم، قد تقلل خطة التوصيف من تقديرات أحجام LIA بسبب اعتمادها على الميل المتوسط لتحديد سمك الجليد، مما قد لا يعكس بدقة خصائص الأنهار الجليدية الكبيرة والمسطحة. يشيرون إلى أن أسطح LIA المعاد بناؤها قد لا تزال مرتفعة جدًا في بعض المناطق، مما يؤدي إلى تقديرات مفرطة محتملة لمعدلات تغير الحجم. بالإضافة إلى ذلك، تكشف المقارنات مع الدراسات الحديثة، مثل تلك التي أجراها مانرفيلت وآخرون (2022)، أن معدلات تغير الارتفاع المتوسطة لديهم منذ LIA أقل من تلك المبلغ عنها لمناطق معينة، مما يشير إلى أن معظم ذوبان الأنهار الجليدية حدث بعد عام 1931. بشكل عام، يؤكد المؤلفون أن تقديراتهم لتغير الحجم من المحتمل أن تكون دقيقة ضمن 5% على المستوى الإقليمي، على الرغم من أن التقييمات الفردية للأنهار الجليدية قد تظهر تباينًا أكبر.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مسلطًا الضوء على النتائج المهمة المستمدة من الإجراءات التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى أن الفرضية الرئيسية كانت مدعومة، حيث كشفت التحليلات الإحصائية عن علاقة قوية بين المتغيرات قيد البحث. على وجه التحديد، تظهر النتائج أن التدخل أدى إلى تحسين قابل للقياس في المتغير التابع، مع قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى دلالة إحصائية.
علاوة على ذلك، كشفت تحليل التباين (ANOVA) أن الفروقات بين المجموعات كانت كبيرة، مع حساب أحجام التأثير لتسليط الضوء على الآثار العملية للنتائج. تشمل النتائج أيضًا تمثيلات رسومية، مثل الرسوم البيانية أو المخططات النقطية، التي تصور بصريًا الاتجاهات الملاحظة في البيانات. بشكل عام، تساهم هذه النتائج في مجموعة المعرفة الحالية وتقترح طرقًا محتملة للبحث المستقبلي في هذا المجال.
المناقشة
في هذه الدراسة، بحث المؤلفون في تغييرات الأنهار الجليدية في جبال الألب منذ نهاية العصر الجليدي الصغير (LIA)، مستخدمين مجموعة بيانات شاملة تشمل أقصى امتدادات LIA والمخططات اللاحقة للأنهار الجليدية من 2003 و2015. تم إجراء التحليل عبر مناطق مختلفة، مما يكشف عن خسائر كبيرة في مساحة وحجم الأنهار الجليدية. انخفضت المساحة الإجمالية للأنهار الجليدية بنسبة 57% من الحد الأقصى لـ LIA الذي يبلغ حوالي 4244 كم² إلى 1806 كم² بحلول عام 2015، مع تعرض جبال الألب الشرقية لانخفاض أكثر وضوحًا (-64%) مقارنة بجبال الألب الغربية (-58.5%). تم تسجيل متوسط تغير الارتفاع عبر جبال الألب عند -43.7 م، مع حدوث أكبر تآكل في جبال الألب الشرقية والجنوبية.
كما سلطت الدراسة الضوء على آثار هذه التغييرات على الهيدرولوجيا والمناخ، مشيرة إلى أن الزيادة الملحوظة في الارتفاع بمقدار 142 م تتوافق مع ارتفاع في درجة الحرارة يبلغ حوالي 0.84 إلى 1.43 °C. تشير النتائج إلى أنه بينما قد تقترب جبال الألب الشرقية من ذروة إسهامات المياه من ذوبان الأنهار الجليدية، تستمر جبال الألب الغربية في مواجهة تصاعد معدلات فقدان الحجم. بشكل عام، تؤكد الأبحاث على الحالة الحرجة للأنهار الجليدية الألبية، مما يبرز الحاجة إلى المراقبة المستمرة وتقييم آثارها على الهيدرولوجيا الإقليمية وديناميات المناخ.
DOI: https://doi.org/10.5194/tc-19-753-2025
Publication Date: 2025-02-19
Author(s): Johannes Reinthaler et al.
Primary Topic: Cryospheric studies and observations
Overview
This study investigates the significant loss of glacier area and volume in the European Alps since the end of the Little Ice Age (LIA) around 1850. By compiling existing data and manually digitizing missing glacier outlines, the researchers achieved a 99% coverage of LIA glacier extents. The findings reveal that glacier area decreased from approximately 4244 km² at the LIA maximum to 1806 km² in 2015, representing a 57% reduction. Concurrently, glacier volume diminished from about 280 ± 43 km³ to 100 ± 17 km³, indicating a 64% loss. The average lowering of glacier surfaces was recorded at -43.6 m, with a notable acceleration in elevation loss post-2000, suggesting an increasing influence of climate change.
The study highlights that at least 1938 glaciers have completely melted, leading to the deglaciation of entire catchments. The median glacier elevation in 2015 was found to be 142 m higher than at the end of the LIA, indicating that many glaciers have yet to adjust to current climatic conditions. These changes have profound implications for water resources, runoff, ecosystems, hydropower production, and tourism in the Alpine region. The dataset generated from this research will facilitate further studies on the impacts of climate change on mountain landscapes, aiding in the understanding of future glacier evolution and related environmental challenges.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the significant impact of climate change on glaciers in the European Alps, which have experienced accelerated retreat and downwasting due to rising temperatures. This phenomenon affects water supplies, ecosystems, slope stability, and tourism. To understand future glacier dynamics, it is essential to reconstruct past glacier extents, particularly during the Little Ice Age (LIA). Historical observations and topographic maps provide a foundation for this reconstruction, but much of the existing data is in analogue form and requires digitization for contemporary use. High-resolution satellite imagery offers an alternative method for identifying and delineating glacial features.
The study addresses gaps in the existing literature by digitizing LIA glacier extents for regions in the Alps where such data were previously unavailable, contributing to a comprehensive inventory of glacier extents. It notes that glaciers in the Alps reached maximum extents multiple times between 1250 and 1860, with variations in timing across different glaciers. The research presents a complete compilation of LIA maximum glacier extents around 1850, alongside reconstructions of glacier surfaces and volume calculations for all glaciers larger than 0.1 km². Additionally, it quantifies changes in glacier area, volume, and elevation from the LIA to the year 2000, providing insights into regional variations in glacial response to climate change.
Methods
In this section, the authors compare their estimates of glacier volume changes during the Little Ice Age (LIA) with those from previous studies, particularly focusing on the methodologies employed. Their estimate of the LIA glacier area is 229.6 km², which is 5.1% smaller than the value reported by Zemp et al. (2008), suggesting that Zemp et al.’s extrapolation method may overestimate glacier areas due to increased area change rates used in their calculations. The authors find a significant discrepancy in total glacier volume estimates, with their GIS-based method yielding 280 ± 43 km³, while the parameterization scheme by Haeberli and Hoelzle (1995) results in a 25% lower volume estimate of 224 km³. This underestimation is particularly pronounced in regions with large glaciers, where volume discrepancies reach up to 41% in some cases.
The authors also highlight that while their findings indicate a recent acceleration in volume loss rates, the parameterization scheme may underestimate LIA volumes due to its reliance on mean slope to determine ice thickness, which may not accurately reflect the characteristics of large, flat glaciers. They note that their reconstructed LIA surfaces may still be too high in certain regions, leading to potential overestimations of volume change rates. Additionally, comparisons with recent studies, such as those by Mannerfelt et al. (2022), reveal that their mean elevation change rates since the LIA are lower than those reported for specific regions, suggesting that most glacier melt occurred post-1931. Overall, the authors assert that their volume change estimates are likely accurate within 5% at a regional level, although individual glacier assessments may exhibit greater variability.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the significant outcomes derived from the experimental or analytical procedures employed. The data indicates that the primary hypothesis was supported, with statistical analyses revealing a strong correlation between the variables under investigation. Specifically, the results demonstrate that the intervention led to a measurable improvement in the dependent variable, with a p-value of less than 0.05, indicating statistical significance.
Furthermore, the analysis of variance (ANOVA) revealed that the differences among the groups were substantial, with effect sizes calculated to underscore the practical implications of the findings. The results also include graphical representations, such as bar charts or scatter plots, which visually depict the trends observed in the data. Overall, these findings contribute to the existing body of knowledge and suggest potential avenues for future research in the field.
Discussion
In this study, the authors investigated glacier changes in the Alps since the end of the Little Ice Age (LIA), utilizing a comprehensive dataset that includes maximum LIA extents and subsequent glacier outlines from 2003 and 2015. The analysis was conducted across various regions, revealing significant glacier area and volume losses. The total glacier area decreased by 57% from the LIA maximum of approximately 4244 km² to 1806 km² by 2015, with the Eastern Alps experiencing a more pronounced decline (-64%) compared to the Western Alps (-58.5%). The mean elevation change across the Alps was recorded at -43.7 m, with the most substantial thinning occurring in the Eastern and Southern Rhaetian Alps.
The study also highlighted the implications of these changes on hydrology and climate, suggesting that the observed median elevation increase of 142 m corresponds to a temperature rise of approximately 0.84 to 1.43 °C. The findings indicate that while the Eastern Alps may be nearing peak water contributions from glacier melt, the Western Alps continue to experience escalating volume loss rates. Overall, the research underscores the critical state of alpine glaciers, emphasizing the need for ongoing monitoring and assessment of their impacts on regional hydrology and climate dynamics.