(2) Comitato EvK2CNR, via San Bernardino 145, Bergamo, Italy

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1 Supraglacial automatic weather stations and their contribution to the study of energy and mass balance of glaciers: the case of the Forni Glacier (29 and 21 data) G. Diolaiuti (1), A. Senese (1), G.P. Verza (2), C. Smiraglia (1) (1) Dipartimento di Scienze della Terra A. Desio,, Universitàà degli Studi di Milano, Via Mangiagalli 34, 2133 Milano, Italy (2) Comitato EvK2CNR, via San Bernardino 145, Bergamo, Italy

2 Introduzione -I ghiacciai rappresentano sistemi complessi che scambiano energia e massa con l atmosfera e rilasciano acqua che confluisce nell idrosfera -Le caratteristiche che determinano gli scambi di energia e massa mutano nel corso dell anno -Le relazioni e le interazioni sono a scala locale, regionale e globale

3 Introduzione -Per determinare gli scambi energetici e di massa di un ghiacciaio è molto importante descrivere e quantificare l'atmospheric boundary layer attraverso misure dirette alla superficie. -I primi studi pionieri. ( Ambach, 1963; Björnsson, 1972; Hogg & alii, 1982; Ishikawa & alii, 1999) hanno fornito le basi dell'attuale conoscenza sul bilancio energetico superficiale di un ghiacciaio. -Negli ultimi anni, sono stati realizzati esperimenti glacio-meteorologici misurando gli elementi del flusso energetico superficiale contemporaneamente in molte stazioni supraglaciali (Oerlemans & Vugts, 1993; Greuell & alii, 1997; Oerlemans & alii, 1999). Questi ultimi studi hanno fornito dati meteorologici supraglaciali e misure di terreno dei flussi solari sebbene per periodi limitati (una o più estati).

4 Introduzione -Fino al 1987 quasi esclusivamente esperimenti in area di accumulo -Dal 1987 rilievi anche in area di ablazione e per periodi pluriennali (zone d'ablazione della calotta groenlandese, del Ghiacciaio dell'hardangerjokulen Norvegia- e del Morteratschgletscher Svizzera-, Oerlemans & alii, 24) -La serie di dati migliori è stata ottenuto dalla stazione localizzata sul Morteratschgletscher grazie alla possibilità di visitarla con regolarità ed alle condizioni atmosferiche favorevoli (i.e.: ridotto o quasi nullo congelamento di vapore acqueo e neve fusa che altrove provocano lenti di ghiaccio sui sensori, Oerlemans, 21).

5 Introduzione -In Italia la micro-meteorologia glaciale basata su acquisizioni sistematiche, permanenti e continuative dei parametri atmosferici inizia nel 25, prima di allora le Automatic Weather Station (AWS) sopraglaciali erano: -temporanee e/o -quasi esclusivamente in area di accumulo, su nunatak, infrastrutture (rifugi, bivacchi), isole perse Il 26 Settembre 25 con l installazione della AWS1 Forni parte un progetto per una rete di monitoraggio meteorologico sopraglaciale italiano La prima stazione meteorologica supraglaciale italiana ubicata a 27 m di quota sulla lingua di ablazione del Ghiacciaio dei Forni (Parco Nazionale dello Stelvio, alta Valtellina, Lombardia), il più grande ghiacciaio vallivo italiano (c. 12 km2 di area). La stazione è sorretta da un quadripode in acciaio inox, è alimentata da una batteria in tampone con un pannello solare da 4W, è dotata di un data logger a 2 canali. I sensori sono conformi alle indicazioni della WMO (World Meteorological Organization).

6 Il network italiano 13 Agosto 27: Gh. Dosdè Orientale Nord 17 Dicembre 27: Gh. del Gigante AS idrometrica AS Roccia 26 Settembre 25: Gh. Dei Forni

7 Il network italiano: AWS1 Forni /7/29 29/7/29 1/8/29 4/8/29 7/8/29 1/8/29 13/8/29 16/8/29 19/8/29 22/8/29 25/8/29 Ghiacciaio dei Forni Ortles Cevedale, 27 m

8 Il network italiano: AWS Monte Bianco - Osram Ghiacciaio del Gigante M. Bianco (343 m slm) AS Roccia

9 Il network italiano: AWS Dosdè - Levissima Ghiacciaio Dosdè Piazzi-Campo (285 m slm) AS idrometrica

10 I risultati conseguiti: identificazione di venti catabatici dominant wind direction (provenance) Frequency of dominant wind direction of provenance observed at the Forni AWS (dashed circular grid spaced by 5% probability of occurrence). On the right a sketch showing the glacier boundary layer represented by the katabatic flows (modified from Oerlemans, 25).

11 I risultati conseguiti : dati orari di temperatura dell aria Average value = C Maximum value= C (recorded on 26 th August 21 17:) Minimum value = C (recorded on 2 th December 29 4:) Temperature amplitude = 4.45 C

12 I risultati conseguiti : dati orari di albedo 29 ice ablation season from 3 th June 29 to 1 th October 29: 2 snowfalls (totally 5 days with snow covered surface) 21 ice ablation season from 29 th June 21 to 24 th September 21: 5 snowfalls (totally 16 days with snow covered surface)

13 I risultati conseguiti : dati orari di albedo Snow albedo (AGM March 21) Ice albedo (July 21)

14 I risultati conseguiti : dati di flussi energetici Net shortwave (net SW) and longwave (net LW) radiation Four components of surface energy balance (hourly values) Turbulent fluxes of sensible (SH) and latent (LE) heat

15 I risultati conseguiti : Bilancio energetico superficiale (Rs) 29 e 21 Surface energy balance (hourly values) Rs= net SW + net LW + SH + LE

16 I risultati conseguiti : Quantificazione dell ablazione superficiale estate 29 e 21 Mass loss in kg of ice or snow per surface unit (hourly values) M = Rs/ Lm Lm = latent heat of melting

17 I risultati conseguiti : Quantificazione dell ablazione cumulativa estate 29 e 21 Cumulative hourly melting M = kg m -2 or m w.e.

18 Verifica dei risultati conseguiti:melting misurato vs calcolato estate 29 Measured vscalculated cumulative hourly melting during summer 29 M measured = kg m -2 or m w.e. M calculated = kg m -2 or m w.e.

19 Verifica dei risultati conseguiti:melting misurato vs calcolato estate 21 Measured vscalculated cumulative hourly melting during summer 21 M measured = -1.2 kg m -2 or m w.e. M calculated = -1.7 kg m -2 or m w.e.

20 I progetti Nazionali ed Internazionali di afferenza della AWS1 Forni ITALY CEOP Coordinated Energy and Water Cycle Observations Project

21 I risultati conseguiti dalle stazioni satellite: i dati idrometrici Ghiacciaio Dosdè Piazzi- Campo (285 m slm) AS idrometrica 35 3 Temperatura aria Q stimate Q FILT /7/29 26/7/29 28/7/29 3/7/29 1/8/29 3/8/29 5/8/29 7/8/29 9/8/29 11/8/29 13/8/29

22 I risultati conseguiti dalle stazioni satellite: i cicli termici in roccia Ghiacciaio del Gigante M. Bianco (343 m slm) AS Roccia N min 43 N max 43 N ave 43 W min 43 W max 43 W ave /6/28 21/7/28 9/9/28 29/1/28 18/12/28 6/2/29 28/3/29 17/5/29 6/7/29

23 Conclusioni -La rete di AWS sopraglaciali ha permesso di caratterizzare quantitativamente le condizioni del boundary layer glaciale, di identificare e descrivere fenomeni come il vento catabatico -I dati raccolti hanno permesso di quantificare con elevata risoluzione temporale il bilancio energetico completo, compresi i flussi non radiativi responsabili sino al 3% dell ablazione glaciale e di calcolare a risoluzione anche oraria la fusione glaciale - I dati raccolti hanno permesso di descrive la variabilità dell albedo superficiale con elevata risoluzione temporale -I dati raccolti hanno permesso di calibrare modelli di bilancio energetico glaciale -I dati raccolti alle stazioni satellite hanno permesso di quantificare i cicli termici in roccia a diversa profondità e/o le portate di torrenti scaricatori glaciali e di correlarli alla dinamica meteorologica -La rete di AWS ha ottenuto il riconoscimento della comunità scientifica internazionale ed afferisce a tre reti importanti (SHARE, SHARE ITALY e CEOP).

24 Pubblicazioni Citterio M., Diolaiuti G., Smiraglia C., Verza Gp. & Meraldi E. (27), Initial results from the Automatic Weather Station (AWS) on the ablation tongue of Forni Glacier (Upper Valtellina, Italy). Geografia Fisica e Dinamica Quaternaria, 3, Diolaiuti G., Smiraglia C., Verza G.P., Chillemi R & Meraldi E. (29) - La rete micro-meteorologica glaciale lombarda:un contributo alla conoscenza dei ghiacciai alpini e delle loro variazioni recenti. In Clima e Ghiacciai. La crisi delle risorse glaciali in Lombardia (a cura di C. Smiraglia, G. Morandi e G. Diolaiuti), Regione Lombardia, Senese A., G. Diolaiuti, C. Mihalcea, C. Smiraglia (21) - Evoluzione meteorologica sulla lingua di ablazione del Ghiacciaio dei Forni, gruppo Ortles-Cevedale (Parco Nazionale dello Stelvio, Lombardia) nel periodo 26-28, Bollettino della Società Geografica Italiana, 13 (3), Senese A., Diolaiuti G., Mihalcea C. and Smiraglia C. (in press). Energy and mass balance of Forni Glacier (Stelvio National Park, Italian Alps) from a 4-year meteorological data record. Arctic Antarctic Alpine Research

25 Grazie per l attenzione!