Klima

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Einleitung

Klima, Zusammenfassung der Wettererscheinungen, die den mittleren Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort an oder nahe der Erdoberfläche sowie den durchschnittlichen Ablauf der Witterungserscheinungen innerhalb eines Jahres charakterisieren.

Um den mittleren Zustand der Lufthülle beschreiben zu können, müssen zahlreiche Klimaelemente erfasst werden, darunter Intensität der Strahlung, Sonnenscheindauer, Richtung und Stärke des Windes, Luftfeuchtigkeit, Verdunstung, Bewölkung, Menge und Art der Niederschläge und atmosphärische Elektrizität. Da das Klima im Unterschied zum Wetter und zur Witterung für einen längeren Zeitraum gilt, müssen zu seiner Charakterisierung Daten langfristig gesammelt werden. Die durchschnittliche Niederschlagsmenge im Gebirge kann z. B. erst im Lauf von mindestens 50 Jahren mit einiger Sicherheit ermittelt werden, für die Bewölkung und Luftfeuchtigkeit auf tropischen Inseln genügen hingegen bereits ein bis zwei Jahre. Da sich bei sehr langen Beobachtungsreihen das Klima in diesem Zeitraum ändern kann, dienen heute als Vergleichsgrundlage Zeitspannen von 30 Jahren als internationale Referenzperioden (z. B. 1961-1990).

Erläuterungen zum Begriff Klima heben üblicherweise den mittleren Zustand und den durchschnittlichen Ablauf hervor. Diese gemittelten Werte genügen jedoch oft nicht, um den Charakter eines regionalen Klimas zutreffend zu beschreiben. Mitunter sind gerade extreme Werte aussagekräftiger, beispielsweise bei Wüstenklimaten, die sich gewöhnlich durch enorme Schwankungen der Niederschlagshöhe auszeichnen.

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Bedeutung

Das Klima ist der wohl bedeutendste abiotische (griechisch abios: ohne Leben) Umweltfaktor, der die Natur prägt. Pflanzen und Tiere müssen sich in ihrem Leben und Verhalten eng an die klimatischen Verhältnisse anpassen. Die großen Biome der Erde (siehe Ökologie) decken sich recht genau mit den Verbreitungsgebieten der zonalen Klimate. Vor allem über die Niederschläge, die Lufttemperatur und die Verdunstung beeinflusst das Klima die Entwicklung der Böden. Es steuert den Wasserkreislauf und letztendlich durch Verwitterung und Erosion die Formung der Erdoberfläche. Zur Geomorphologie gehört daher das Spezialgebiet Klimageomorphologie.

Das Klima hat großen Einfluss auf den Menschen: Einerseits kann es z. B. durch Phasen mit extremen Bedingungen für den Organismus belastend sein, andererseits über die Klimatherapie Krankheiten verhüten und lindern. Eine wichtige Rolle spielt das Klima in der Forstwirtschaft und in der Landwirtschaft, u. a. in den Bereichen Wind- und Frostschutz, Beregnung und Schädlingsbekämpfung.

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Klimaforschung

Die Wissenschaft zur Erforschung des Klimas ist die Klimakunde oder Klimatologie (gegliedert in mehrere Teilbereiche wie Bioklimatologie, Maritime Klimatologie oder Technische Klimatologie). Sie gehört zu den ältesten Naturwissenschaften. Bereits um 500 v. Chr. entwickelte der griechische Philosoph Parmenides eine einfache Klimaklassifikation, die drei Klimazonen der damals bekannten Welt unterscheidet. Der griechische Naturwissenschaftler Ptolemäus gliederte um 140 n. Chr. die Erde nach der Tageslänge in sieben Klimazonen.

Seit der Entwicklung präziser Messinstrumente, z. B. des Thermometers oder des Barometers, verfügt die Klimatologie über eine Fülle von Daten, um ihren Forschungsgegenstand genauer zu charakterisieren. Weiträumige Klimabeobachtungsnetze gibt es seit Ende des 18. Jahrhunderts, als die Societas Meteorologica Palatina (Pfälzische Meteorologische Gesellschaft) das erste weltweite Netz aufbaute. 1780 wurde auf dem Hohenpeißenberg im bayerischen Alpenvorland eine Wetterwarte eingerichtet. Diese älteste Bergwetterstation der Welt kann mit der längsten ununterbrochenen Messreihe aufwarten. Heute trägt allein der Deutsche Wetterdienst in rund 3 000 Stationen Beobachtungen über das Klima zusammen. Neben den Stationen auf der Erdoberfläche übermitteln Wettersatelliten Daten aus dem Weltraum. Um die Fülle zu bewältigen, werden Datenverarbeitungsanlagen eingesetzt, die zu den leistungsfähigsten ihrer Art gehören. Über das gegenwärtige Klima hinaus sind Klimageschichte und die Entwicklung von Klimamodellen (siehe globale Erwärmung) weitere wichtige Forschungsfelder.

Die Klimadienste und andere Forschungseinrichtungen veröffentlichen ihre Ergebnisse z. B. in Klimaatlanten. Bewährte Darstellungsmittel sind Klimadiagramme. Sie veranschaulichen die Eigenarten der Klimate anhand ausgewählter Klimaelemente wie Temperatur und Niederschlag als Kurven- und Säulendiagramme oder als Klimawindrosen.

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Klimatypen und Klimazonen

Die Forschungsobjekte z. B. der Geologie und Biologie, die Gesteine, Pflanzen und Tiere, sind konkret. Klimate sind dagegen abstrakte Gebilde, die sich ständig ändern. Sie sind nicht eindeutig voneinander abzugrenzen, und es fehlt ein von der Natur vorgegebenes formales System, nach dem sie sich einem bestimmten Typ zuordnen lassen. Eine Einteilung kann nach unterschiedlichen Kriterien erfolgen, weshalb mehrere Klimaklassifikationen bestehen. Die einfachste Unterteilung der Klimate richtet sich nach der Größenordnung der untersuchten Räume bzw. nach der Messhöhe über dem Erdboden: Das Mikroklima bezeichnet das Klima der bodennahen Luftschicht bis zu einer Höhe von zwei Metern und gilt für Areale von wenigen Quadratzentimetern bis zu einigen hundert Quadratmetern, z. B. für eine Grünfläche. Das Mesoklima bezieht sich auf Areale von etwa einem bis rund 100 Quadratkilometern Fläche, z. B. auf eine kleine Insel. Das Makroklima bezeichnet das Klima großer Ausschnitte der Erdoberfläche, z. B. einzelner Länder.

Makroklimate sind zonale Klimatypen, die in einer ausgedehnten Klimazone herrschen. Die meist auf der Ebene des Mesoklimas an Lebensräume (z. B. Siedlungen oder Gebirge) gebundenen Klimate gehören überwiegend zu den intrazonalen Klimatypen. Bei ihnen treten lokale bis regionale Klimafaktoren (u. a. Höhenlage, Bodenbedeckung, Hangneigung) stärker hervor als bei den zonalen, wie etwa beim Wald- oder Stadtklima. Azonale Klimate herrschen in vom Menschen geschaffenen, von der natürlichen Umwelt abgekapselten Räumen, etwa in Gewächshäusern oder Wohnungen mit Klimaanlage.

Es gibt weitere Klimatypen, die nicht an bestimmte Zonen der Erde gebunden sind. Sie werden nach den vorherrschenden geographischen Klimafaktoren und/oder dem Zusammenwirken einiger weniger Klimaelemente unterschieden. Bei den kontinentalen und den maritimen Klimaten ist die Entfernung vom Meer der entscheidende geographische Faktor. Er lässt zonale Einflüsse wie Sonnenhöhe und Tageslänge stark zurücktreten. In der Regel nehmen die Niederschläge von den Küsten zum Innern der Kontinente ab, die jahreszeitlichen Temperaturschwankungen dagegen zu. Das Zusammenwirken von Niederschlag und Verdunstung charakterisiert zwei große Klimate: Bei humiden Klimaten ist die Wasserbilanz mittel- bis langfristig positiv, bei ariden Klimaten negativ.

Die bisher genannten Klimatypen sind vorwiegend beschreibend, ohne auf Ursachen einzugehen. Demgegenüber stehen die genetischen Klimaklassifikationen. Sie ordnen im Allgemeinen die Klimate den großen Luftdruck- und Windgürteln der Erde zu, unterscheiden z. B. Passatklimate oder Klimate der Frontalzone. Die effektiven Klassifikationen der Klimate berücksichtigen hauptsächlich, wie sich Klimaverhältnisse auf die Umwelt, insbesondere auf die Vegetation, auswirken. Sie haben sich gegenüber den genetischen Klassifikationen durchsetzen können. Weltweit angewendet wird vor allem das System nach Wladimir Köppen. Es unterscheidet sechs Haupttypen von Klimaten, die weiter differenziert werden.