Glacier Meltwater Contributions and Glaciometeorological Regime of the Illecillewaet River Basin, British Columbia, Canada

Abstract

This study characterizes the meteorological parameters influencing glacier runoff and quantifies recent glacier contributions to streamflow in the Illecillewaet River basin, British Columbia. The Illecillewaet is a glacierized catchment that feeds the Columbia River, with terrain, glacial cover, and topographic relief that are typical of Columbia River headwaters basins in southwestern Canada. Meteorological and mass balance data collected on Illecillewaet Glacier are used to develop and constrain a distributed model for glacier melt, based on temperature and absorbed solar radiation. The melt model is applied to all of the glaciers in the Illecillewaet River basin for the summers of 2009 to 2011. Modelled glacier runoff for the three years has an average value of 112 ± 12 × 10⁶ m³, approximately 10% of Illecillewaet River yields for 2009 to 2011. Glaciers contributed 25% to August flows for the three years. On average, 66% of modelled glacial discharge is derived from the seasonal snowpack, with the remaining 34% resulting from the melting of glacier ice and firn. For the lowest flow year in the basin, 2009, snow and ice melt from glaciers in the basin contributed 14% and 33%, respectively; 81% of the August glacier runoff is derived from glacier storage (ice and firn). Climate sensitivity studies for Illecillewaet Glacier indicate that the glacier mass balance is strongly influenced by summer temperature, with a net balance change of −0.6 metres of water equivalent (m w.e.) under a 1°C warming. A 30% increase in winter precipitation is needed to offset this. Our values are initial estimates, and long-term monitoring is essential to characterize glacier and climate variability in the region better, to refine estimates of glacier runoff, and to quantify the sensitivity of runoff to glacier retreat.

RÉSUMÉ [Traduit par la rédaction] La présente étude caractérise les paramètres météorologiques qui influencent le ruissellement des glaciers et quantifie les contributions récentes des glaciers à l’écoulement fluvial dans le bassin de la rivière Illecillewaet, en Colombie-Britannique. L'Illecillewaet est un bassin hydrographique englacé qui alimente le fleuve Columbia, avec un terrain, une couverture de glace et des éléments topographiques caractéristiques des bassins du cours supérieur du fleuve Columbia dans le sud-ouest du Canada. Nous utilisons les données météorologiques et de bilan massique recueillies sur le glacier Illecillewaet pour mettre au point et contraindre un modèle distribué de fonte des glaciers, basé sur la température et le rayonnement solaire absorbé. Le modèle de fonte est appliqué à tous les glaciers situés dans le bassin de la rivière Illecillewaet pour les étés de 2009 à 2011. Le ruissellement modélisé des glaciers pour les trois années a une valeur moyenne de 112 ± 12 × 10⁶ m³, approximativement 10% de l’écoulement de la rivière Illecillewaet pour 2009 à 2011. Les glaciers ont contribué pour 25% de l’écoulement en août les trois années. En moyenne, 66% du ruissellement modélisé des glaciers provient de l'accumulation saisonnière de neige, les 34% restant provenant de la fonte de glace de glacier et de névé. Pour l'année du plus faible écoulement fluvial dans le bassin, 2009, la fonte de neige et de glace de glacier dans le bassin a contribué pour 14% et 33%, respectivement; 81% du ruissellement des glaciers en août est dérivé du stockage des glaciers (glace et névé). Des études de sensibilité climatique pour le glacier Illecillewaet indiquent que le bilan massique du glacier est fortement influencé par la température en été, avec une variation nette de −0,6 mètre d’équivalent en eau dans le bilan pour un réchauffement de 1°C. Un accroissement de 30% dans les précipitations hivernales est nécessaire pour annuler cet effet. Nos valeurs sont des estimations préliminaires, et une surveillance à long terme est essentielle pour mieux caractériser la variabilité des glaciers et du climat dans cette région, pour raffiner les estimations de ruissellement des glaciers et pour quantifier la sensibilité du ruissellement au retrait des glaciers.

Keywords:

• glacier
• mass balance
• glacier melt
• glacier runoff
• headwaters
• Illecillewaet
• Columbia River basin

Acknowledgements

We thank the Natural Sciences and Engineering Research Council (NSERC) of Canada and Parks Canada for support of the Illecillewaet Glacier fieldwork. The University of Calgary and the Canadian Institute for Advanced Research provided additional support. Ongoing hydrological and meteorological data collection by Environment Canada has been essential to this study. The Western Canadian Cryospheric Network, funded by the Canadian Foundation for Climate and Atmospheric Sciences, created a comprehensive glacier inventory of western Canada and sponsored workshops that enabled networking and collaboration. Roger Wheate provided additional assistance. Mt. Revelstoke and Glacier National Parks and the glaciology group at Natural Resources Canada have been instrumental in taking on Illecillewaet Glacier as a long-term mass balance monitoring site.