Glaciers and ice sheets in a warming world Tasman Glacier, NZ Photo - - PowerPoint PPT Presentation

Glaciers and ice sheets in a warming world

Andrew Mackintosh Antarctic Research Centre, VUW

Tasman Glacier, NZ Photo by Warren Dickinson

Mountain glaciers and polar ice sheets are increasingly vulnerable to anthropogenic climate change

from Gornergrat, Switzerland

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Oerlemans, 2005 Science

Ice flow derived from InSAR Synthetic aperture radar interferometry (InSAR)

Rignot et al. Science 2011

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Rate of change of surface elevation derived from ICESAT Repeat laser altimetry

Pritchard et al. Nature 2009

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Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE)

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Velicogna Geophysical Research Letters 2009

This period is very short compared to the timescale of ice sheets! Year Mass balance (Gtyr-1)

1 mm/yr sea level rise

Updated from IPCC AR4 report by Dan Zwarz, ARC

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Why have New Zealand glaciers advanced recently? Were Antarctic Ice Sheets the source of Meltwater Pulse 1a

from Gornergrat, Switzerland

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……how the response of New Zealand glaciers and Antarctic ice sheets to climate both during recent historic and distant geologic time can help us understand their future response…….

Out of 442 glaciers examined by the WGMS in 2005, 26 were advancing, 18 were stationary and 398 were retreating Of the 26 advancing glaciers,15 were located in New Zealand

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IPCC AR4 WG1: ‘As with coastal Scandinavia, glaciers in the New Zealand Alps advanced during the 1990s, but have started to shrink since 2000. Increased precipitation may have caused the glacier growth (Chinn et al., 2005).’ IPCC AR4 WG2: ‘Numerical modelling of the Franz Josef glacier reveals that temperature is the dominant control on glacier length for New Zealand’s maritime glaciers. Noticeable shrinkage and retreat is very likely for even small temperature increases (Anderson et al. 2004, Anderson and Mackintosh, 2006). ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡background ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡mountain ¡glaciers ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ice ¡sheets ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡sea ¡level ¡

Glacier mass balance and climate data for constraining and evaluating models ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡background ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡mountain ¡glaciers ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ice ¡sheets ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡sea ¡level ¡

Mass balance 2009/10 (m w.e.) 10 6 2 -2 -6 -10 -14 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡background ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡mountain ¡glaciers ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ice ¡sheets ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡sea ¡level ¡

Anderson and Mackintosh, 2011 JGR

Temperature Precipitation

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Southern Annular Mode Index

NASA GISS Surface Temperature anomaly, 1982-1983 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡background ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡mountain ¡glaciers ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ice ¡sheets ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡sea ¡level ¡

15 m sea-level rise in ~ 500 years from c. 14.6 ka (E. Bard INQUA 2011.)

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Source: http://www.globalwarmingart.com/

‘..the southern Laurentide Ice Sheet could not have been the sole source of the meltwater pulse…. …a substantial contribution from the Antarctic Ice Sheet is consistent with these records.’

Clark et al. 2002 Science

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If MWP1a came from Antarctica then we would require;

• 1. An ice sheet with a significantly larger volume at the LGM
• 2. Ice losses at multiple sites at the time of MWP1a

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Rignot et al. Science 2011

Mackintosh et al. 2011 Nature Geoscience

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Mackintosh et al. 2011 Nature Geoscience

Sea-level contribution

Sea level rise Ocean warming

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How might we improve our predictions of sea level rise?

from Gornergrat, Switzerland

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Tasman Glacier, New Zealand

Reconstructing climate or projecting glacier response requires knowledge of glacier mass balance sensitivity http://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/ch10s10-6-3-1.html

Oerlemans 2005 Science

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Mass balance 2009/10 (m w.e.) 10 6 2 -2 -6 -10 -14 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡background ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡mountain ¡glaciers ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ice ¡sheets ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡sea ¡level ¡

Mass balance sensitivity (m a-1 K-1)

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Anderson and Mackintosh, 2011 Journal of Geophysical Research (Earth Surface). In press and available online.

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Mass balance sensitivity (m a-1 K-1)

Mean annual precipitation (ma-1) Debris covered area (%)

r2=0.26 r2=0.50

Anderson and Mackintosh, 2011 JGR

Anderson and Mackintosh, 2011 JGR

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Mass balance sensitivity (m a-1 K-1)

Mass balance gradient (mm m-1) Mass balance amplitude (m.w.e.)

Glacier inventory data -> mass balance sensitivity

r2=0.61 r2=0.67

Mt Tasman and Mt Cook, NZ

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