Remote sensing based assessment of hazards from glacier lake outbursts: a case study in the Swiss Alps.

Glacier lakes are a common phenomenon in high mountain areas. Outbursts from glacier lakes have repeatedly caused the loss of human lives as well as severe damage to local infrastructure. In several high mountain ranges around the world, a grave uncertainty about the hazard potential of glacier lakes still exists, especially with respect to the effects of accelerating rates of glacier retreat as a consequence of atmospheric warming. Area-wide detection and modeling of glacier lake hazard potentials is, therefore, a major challenge. In this study, an approach integrating three scale levels allows for the progressive focus on critical glacier lakes. Remote sensing methods for application in glacier lake hazard assessment are presented, and include channel indexing, data fusion, and change detection. Each method matches the requirements of a certain scale level. For estimating potential disaster amplitudes, assessments must be made of maximum discharge and runout distance of outbursts floods and debris flows. Existing empirical relations are evaluated and complementary ones as derived from available data are proposed. Tests with observations from a recent outburst event from a moraine-dammed lake in the Swiss Alps show the basic applicability of the proposed techniques and the usefulness of empirical relations for first hazard assessments. In particular, the observed runout distance of the debris flow resulting from the outburst does not exceed the empirically estimated maximum runout distance. A list of decision criteria and related remote sensing techniques are discussed in conclusion. Such a list is an essential tool for evaluating the hazard potential of a lake. A systematic application of remote sensing based methods for glacier lake hazard assessment is recommended.Key words: glacier lake outburst, hazard potential, remote sensing, empirical parameters.Les lacs glaciaires sont un phénomène courant dans les régions de hautes montagnes. La rupture des digues des lacs glaciaires ont causé à maintes reprises des pertes de vie de même que de lourds dommages aux infrastructures locales. Dans plusieurs chaînes de montagnes élevées dans le monde, il existe toujours une grande incertitude quant au potentiel de risques des lacs glaciaires, spécialement en rapport avec les effets de l'accélération des vitesses de retrait des glaciers résultant du réchauffement atmosphérique. La détection sur de grandes surfaces et la modélisation des potentiels de risques des lacs glaciaires présentent en conséquence des défis majeurs. Dans cette étude, une approche intégrant trois niveaux d'échelle permet de mettre l'accent progressivement sur les lacs glaciaires critiques. On présente les méthodes de détection à distance pour l'évaluation des risques dans le cas des lacs glaciaires, incluant l'indexation des canaux, la fusion des données et le changement de détection. Chaque méthode correspond aux exigences d'un certain niveau d'échelle. Pour évaluer les amplitudes de désastres potentiels, on doit faire les évaluations du débit maximum et de la distance de déposition des inondations et des coulées de débris dues aux ruptures de digues. On évalue les relations empiriques et on propose des relations complémentaires telles que dérivées des données disponibles. Des essais avec observations d'un récent événement de rupture de digue d'un lac endigué par une moraine dans les Alpes Suisses montrent l'applicabilité des techniques proposées et l'utilité des relations empiriques pour les premières évaluations de risques. Particulièrement, la longueur observée de la déposition de l'écoulement de débris résultant de la rupture de la digue ne dépasse pas la longueur maximale de déposition estimée de façon empirique. On discute en conclusion une liste de critères de décisions et de techniques de détection à distance. Une telle liste est un outil essentiel pour évaluer le risque potentiel d'un lac. On recommande l'application systématique de méthodes basées sur la détection à distance pour l'évaluation des risques des lacs glaciaires.Mots clés : éclatement de la digue d'un lac glaciaire, potentiel de risque, détection à distance, paramètres empiriques.[Traduit par la Rédaction] [ABSTRACT FROM AUTHOR]