Glaciologer vid ETH Zürich och WSL bedömde den globala vattenlagrings- och vattenkraftpotentialen som skulle kunna frigöras i framtiden när glaciärer smälter som svar på klimatförändringarna.

Global uppvärmning kommer att orsaka betydande glaciärreträtt för majoriteten av världens glaciärer under de närmaste decennierna. Detta kommer inte bara att innebära slutet för några magnifika naturmonument, men också viktigt påverka vattnets kretslopp. I högbergsområden, dessa ismassor fungerar som reservoarer som matar vatten till stora flodsystem, och balansering av säsongsbetonade utsläpp.

Utan glaciärer, floder skulle bära betydligt mindre vatten på sommaren, vilket skulle få märkbara konsekvenser för vattentillgången, energiproduktion och jordbruk i många regioner i världen. Forskare hade tidigare diskuterat idén att kompensera glaciärers krympande lagringsfunktion med reservoarer.

En grupp glaciologer från ETH Zürich och Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research WSL engagerar sig nu igen i diskussionen om den krympande isen:i en studie publicerad i Natur , de undersöker den globala potentialen för att lagra vatten och producera vattenkraft i nuvarande glaciäriserade områden som kommer att bli isfria inom detta århundrade.

Använder glaciärer som reservoarer

I deras studie, forskargruppen kring Daniel Farinotti, Professor i glaciologi vid Laboratoriet för hydraulik, Hydrologi och glaciologi (VAW) vid ETH Zürich och vid WSL, analyserade cirka 185, 000 glaciärer. För dessa platser beräknade de en maximal teoretisk lagringspotential på 875 kubikkilometer (km ³ ) och en maximal teoretisk vattenkraftpotential på 1350 terawattimmar per år.

"Denna teoretiska totala potential motsvarar ungefär en tredjedel av den nuvarande vattenkraftproduktionen i världen. Men i verkligheten, bara en del av det skulle kunna realiseras, " förklarar Farinotti.

För att få en mer realistisk uppskattning, forskarna genomförde en första lämplighetsbedömning för alla platser. De identifierade cirka 40 procent av den teoretiska totala potentialen som "potentiellt" lämplig, motsvarande en lagringsvolym på 355 km ³ och en vattenkraftpotential på 533 terrawatt per timme och år. Det senare motsvarar cirka 13 procent av den nuvarande vattenkraftsproduktionen i världen, eller nio gånger Schweiz årliga elbehov.

"Även denna potentiellt lämpliga lagringsvolym skulle vara tillräcklig för att lagra ungefär hälften av den årliga avrinningen från de studerade glaciärbassängerna, " säger Farinotti. Om man antar ett genomsnittligt klimatscenario, cirka tre fjärdedelar av lagringspotentialen kan bli isfri år 2050.

Försiktig uppskattning av potential

För deras analys, glaciologerna använde en global glaciärinventering och placerade virtuella dammar vid den aktuella änden av varje glaciär med en yta på mer än 50, 000 kvadratmeter belägen utanför Subantarktis. De optimerade sedan reservoarernas storlek genom lämplig dammplacering och höjd. Genom att göra så, de minimerade reservoarernas påverkan på landskapet och maximerade inte bara den ekonomiska avkastningen. Teamet använde digitala höjdmodeller av den subglaciala terrängen och kombinerade dem med en glaciärevolutionsmodell för att bestämma lagringsvolymen för 185, 000 glaciärer de hade valt ut.

I lämplighetsanalysen som följde, forskarna bedömde platserna baserat på flera ekologiska, tekniska och ekonomiska kriterier:"På denna grund, vi uteslöt de mest olämpliga platserna; detta möjliggjorde en mer realistisk bedömning, " förklarar medförfattaren Vanessa Round, som var ansluten till båda institutionerna och hade en central roll i studien. Hon tillägger också att det varken är realistiskt eller önskvärt att bygga en damm för varje glaciär.

En modell för framtiden?

Teamet betonar också att lokala effekter bör bedömas från fall till fall. Ändå, resultaten tyder på att avglacierade bassänger kan bidra avsevärt till nationell energiförsörjning och vattenlagring i ett antal länder, särskilt i High Mountain Asia.

Bland länderna med störst potential finns Tadzjikistan, där den beräknade vattenkraftspotentialen kan stå för upp till 80 procent av nuvarande elförbrukning, Chile (40 procent) och Pakistan (35 procent). I Kanada, Island, Bolivia och Norge, potentialen motsvarar 10–25 procent av deras nuvarande elförbrukning. För Schweiz, studien visar en potential på 10 procent.

Under tiden, Swiss Federal Office of Energy har nyligen reviderat ned expansionspotentialen för schweizisk vattenkraft. Detta beror främst på reviderade uppskattningar för effekten av strängare regler på miljöflöden, och för att potentialen för småskalig vattenkraft nu anses vara lägre än den var 2012. i sin bedömning, SFOE exkluderade uttryckligen den vattenkraftspotential som skulle kunna uppstå från framtida isfria bassänger. Av denna anledning, glaciologerna under ledning av Farinotti ser ingen motsägelse till deras resultat, eftersom de två studierna inte kan jämföras direkt.