Glacier mass balance in the south-eastern Swiss Alps since 1900 and perspectives for the future.

In this study, we analyzed the 20(th) century ice volume changes for 20 glaciers in the south-eastern Swiss Alps. Our sample included different glacier geometries, sizes and exposures and allowed us to investigate glacier response to climate change. Using a distributed accumulation and temperature-index melt model, we derived mass balance time series in seasonal resolution from 1900. The model was calibrated using ice volume changes obtained from differentiating digital elevation models based on (i) terrestrial topographic surveys, (ii) the Shuttle Radar Topographic Mission (SRTM), and (iii) aerial photogrammetry. In-situ point measurements of annual mass balance and winter accumulation were available for some glaciers, and long-term discharge records were used for model validation. The rate of mass loss between 1900 to 2008 strongly differed between adjacent glaciers. Whereas large valley glaciers (e.g. Vadrec del Forno) showed average mass balances of up to -0.60m w.e. a(-1), smaller and steeper glaciers (e.g. Vadret da Palu) exhibited slower mass loss in the order of -0.20m we. a(-1). Over the last century, the regional ice volume decreased by 47%, with strong differences between individual glaciers (30-75%). Using a combined model for 3D glacier evolution and stream-flow runoff driven by regional climate scenarios, we generated perspectives for the 21(st) century. We determined a decrease in glacier area of 63% until 2050 and an increase in annual discharge over the next three decades for catchments with high glacierization. By 2100, the model results indicated a shift in the hydrological regime and a 23% decrease in annual runoff attributed to increased evapotranspiration and strongly reduced glacier melt contribution. In dieser Studie analysieren wir die Eisvolumenveranderungen im 20. Jahrhundert fur 20 Gletscher in den sudostlichen Schweizer Alpen. Unsere Auswahl enthalt Gletscher verschiedener Typen, Grosen und Expositionen. Dies ermoglicht eine Untersuchung der Reaktion der Gletscher auf die aktuelle Klimaerwarmung. Durch die Anwendung eines verteilten Akkumulations- und Temperatur-Index-Schmelzmodells werden Massenbilanz-Zeitreihen seit 1900 in saisonaler Auflosung berechnet. Die Kalibrierung des Modells erfolgt mittels Eisvolumenveranderungen. Diese wurden durch verschiedene digitale Hohenmodelle, basierend auf (i) topographischen Karten, (ii) der Shuttle Radar Topographic Mission (SRTM), und (iii) Luftbildauswertungen gewonnen. Fur die Modell-Validierung kommen sowohl in-situ Punkt-Messungen der jahrlichen Massenbilanz und der Winterakkumulation, die fur einige Gletscher zur Verfugung stehen, als auch Langzeit-Abflussmessungen zum Einsatz. Die Rate des Massenverlustes zwischen 1900 bis 2008 unterscheidet sich stark zwischen benachbarten Gletschern. Wahrend grose Talgletscher (z.B. Vadrec del Forno) eine durchschnittliche Massenbilanz von bis zu -0.60 m w.e. a-1 aufweisen, zeigen kleinere und steilere Gletscher (z.B. Vadret da Palu) einen geringeren Massenverlust in der Grosenordnung von -0.20 m w.e. a-1. Im Laufe des letzten Jahrhunderts ist das regionale Eisvolumen um 47% zuruckgegangen, mit grossen Unterschieden zwischen den einzelnen Gletschern (30–75%). Mittels eines kombinierten 3D-Gletscherentwicklungs- und Abflussmodells, angetrieben durch regionale Klimaszenarien, generieren wir Perspektiven fur das 21. Jahrhundert. Die Modellierung prognostiziert einen Ruckgang der Gletscherflache von 63% bis ins Jahr 2050. Wahrend den nachsten drei Jahrzehnten erkennen wir einen Anstieg des jahrlichen Abflusses fur stark vergletscherte Einzugsgebiete. Bis 2100 zeigen die Resultate eine Verschiebung des hydrologischen Regimes und einen Ruckgang des Jahresabflusses von 23%. Dieser ist auf eine erhohte Evapotranspiration und einen stark reduzierten Beitrag der schmelzenden Gletscher zuruckzufuhren.