Varje mars, glaciär-"watchers" tar sig till skyarna för att fotografera snö och is som klamrar sig fast vid höga toppar längs med Nya Zeelands södra alper.

Denna flygning måste ske under molnfria och vindstilla dagar i slutet av sommaren innan ny snö målar glaciärerna vita, skymmer deras ytegenskaper.

Rekordsommar

Sommaren 2017-18 var Nya Zeelands varmaste någonsin och Tasmanhavet upplevde en marin värmebölja, med temperaturer upp till sex grader över det normala i flera veckor.

Förlusten av säsongsbetonat snötäcke och äldre is under denna extrema sommar sätter frågan om mänskligt framkallade klimatförändringar i fokus. De årliga flygningarna har pågått i fyra decennier och data om snölinjer i slutet av sommaren ger avgörande bevis.

Försvinnandet av snö och is för några av Nya Zeelands glaciärer är tydligt och oåterkalleligt, åtminstone under vår livstid. Många glaciärer som vi undersöker nu kommer helt enkelt att försvinna under de kommande decennierna.

Glaciärer är en vacker del av Nya Zeelands landskap, och viktigt för turismen, men de kanske inte är lika framträdande i framtiden. Denna lagrade komponent av sötvattenresursen ger bidrag till floder som används för rekreation och bevattning av jordbruksmark.

Smältvatten som strömmar från glaciärer runt Aoraki/Mt Cook in i Mackenzie Basin matar viktiga nationella vattenkraftsystem. Säsongens smältvatten från glaciärer kan delvis mildra effekterna av sommarens torka. Denna buffertkapacitet kan bli mer avgörande om den östra sidan av Nya Zeelands berg blir torrare i ett föränderligt klimat.

Banbrytande glaciärövervakning

När Trevor Chinn började studera Nya Zeelands 3, 000 eller så glaciärer på 1960-talet, han insåg att det var omöjligt att övervaka dem alla. Han sökte efter kostnadseffektiva sätt att lära sig så mycket han kunde. Detta resulterade i omfattande glaciärkartering och nya snö- och isobservationer när liknande arbeten höll på att dö ut på andra håll. Kartläggning av alla världens glaciärer – nästan 198, 000 totalt – färdigställdes först 2012, ändå hade Trevor redan kartlagt Nya Zeelands is 30 år tidigare.

Dessutom, han ville förstå hur snö och is förändrades från år till år. Trevor bestämde sig för att göra årliga fotografiska glaciärflygningar, letar efter snölinjerna i slutet av sommaren – en funktion ungefär halvvägs mellan ändstationen och toppen av en glaciär där det är hårt, blå, sprucken glaciäris brukar ge vika för föregående vinters snö. Höjden på denna övergång är en indikator på en glaciärs årliga hälsa.

Det var ett visionärt tillvägagångssätt som gav ett kraftfullt och unikt arkiv av klimatförändringar och förändringar i en avlägsen region i södra Stilla havet, långt borta från välkända europeiska och nordamerikanska glaciärer. Men det som var dolt på den tiden var att Nya Zeelands glaciärer var på väg att genomgå betydande förändringar.

Trevor Chinn deltog i sommarens flygning och sa:"Det här året är det värsta vi någonsin sett. Det var så mycket smälta under sommaren att mer än hälften av glaciärerna har förlorat all snö de hade fått förra vintern, plus några från vintern innan, och det är stenar som sticker ut överallt. Tillbakagången är fenomenal."

Nya insikter från gamla observationer

De södra alperna fotoarkiv för slutet av sommarens snölinje, producerad av National Institute of Water and Atmospheric Research, är ett anmärkningsvärt långsiktigt rekord. Våra kollegor Lauren Vargo och Huw Horgan leder ansträngningarna att utnyttja denna resurs med fotogrammetri för att leverera exakta (meterskala) tredimensionella modeller av glaciärförändringar sedan 1978, bygger direkt på Trevor Chinns verk.

Glaciärer reagerar på naturliga variationer och mänskliga inducerade förändringar, och vi misstänker att det senare har blivit mer dominerande för vår region. Under 1980- och 1990-talen, medan glaciärer till stor del drog sig tillbaka i andra delar av världen, många i Nya Zeeland gick framåt. Vår senaste forskning visar att denna anomali orsakades av flera koncentrerade perioder som är kallare än genomsnittet, med södra alpernas lufttemperatur kopplad till Tasmanhavets temperaturer direkt mot vinden.

Situationen förändrades efter början av 2000-talet, och vi postulerade om det skulle inträffa mer frekventa höga snölinjer och acceleration av isförlust. Sedan 2010, flera år med höga snögränser har observerats. Under 2011, den ikoniska Fox Glacier (Te Moeka o Tuawe) och Franz Josef Glacier (Kā Roimata o Hine Hukatere) startade en dramatisk reträtt – de förlorade all mark som de återvann på 1990-talet och mer.

Att se framåt genom att undersöka det förflutna

Hur Nya Zeelands glaciärer kommer att reagera på mänskliga inducerade klimatförändringar är en viktig fråga, men svaret är komplicerat. En nyligen genomförd studie tyder på att klimatuppvärmning som orsakats av människan sedan omkring 1990 har varit den största faktorn bakom den globala glaciärnedgången. För Nya Zeeland, som i hög grad påverkas av den regionala variationen i de omgivande haven och atmosfären, bilden är mindre tydlig.

För att bedöma hur människans inducerade klimatpåverkan och naturliga variationer påverkar Nya Zeelands glaciärer krävs användning av klimatmodeller, snölinjeobservationer och andra datauppsättningar. Vårt forskarteam, med stöd från internationella kollegor, gör just det för att se hur södra Alpernas is kommer att reagera på en rad framtida scenarier.

Genom att fortsätta arbetet med snölinjefotografering kommer vi att bättre kunna identifiera klimatförändringar och varningsskyltar för våra vattenresurser – och därför bättre förbereda Nya Zeeland för en oviss framtid.