Klimaforschung

Die Klimatologie ist eine interdisziplinäre Wissenschaft der Fachbereiche Meteorologie, Geologie, Ozeanographie und Physik. Sie erforscht die Gesetzmäßigkeiten des Klimas, also den durchschnittlichen Zustand der Atmosphäre an einem Ort. Hierzu bedient sich die Klimatologie statistischer Methodik.

Die Gesetzmäßigkeiten ergeben sich aus der langfristigen Beobachtung der Strahlung, der Temperatur, des Luftdrucks, der Winde und Windsysteme und des Niederschlags sowie der geographischen Faktoren, wie Längen- und Breitengrad, Höhenlage, Oberflächengestalt, Bodenbeschaffenheit und der Vegetation. Weiterhin den Erkenntnissen aus Atmosphärenphysik sowie der Paläoklimatologie.

Skalen

Die Klimatologie befasst sich mit atmosphärischen Phänomenen unterschiedlicher räumlicher und zeitlicher Größenordnungen. Weil sich aus den großen raumzeitlichen Unterschieden auch Unterschiede in der Methodik ergeben, hat sich eine dreistufige Einteilung der Maßstäbe bewährt.

• Das Mikroklima beschränkt sich auf wenige Meter bis einige Kilometer, z.B. ein Zimmer, eine Wiese oder ein Straßenzug.
• Das Mesoklima bezieht sich auf Landschaften oder Länder bis zu einigen hundert Kilometern Ausdehnung.
• Das Makroklima beschreibt kontinentale und globale Zusammenhänge.

Der zeitliche Maßstab schwankt zwischen wenigen Minuten einer Mikrotubulenz über tägliche und monatliche Veränderungen von Jahreszeiten bis hin zu jahrelangen Trends, wie beispielsweise der globalen Erwärmung.

Klassifikation

In der Klimatologie werden Gebiete mit ähnlichen klimatischen Bedingungen Klimazonen zugeordnet. Die Klimaklassifikation nach Köppen benutzt hierfür die mittlere jährliche Temperatur- und Niederschlagsverteilung, dargestellt in einem hygrothermischen Klimadiagramm. Die einzelnen Zonen werden mit einem 2- bis 4-stelligen Buchstabencode versehen. Als Grenze einer Klimazone hat Wladimir Peter Köppen die natürliche Verbreitung bestimmter typischer Pflanzenarten vorgeschlagen.

Teildisziplinen

Die Klimatologie und Klimaforschung ist keine scharf abgegrenzte, geschlossene Wissenschaft, sondern beschäftigt sich als primäres Teilgebiet der Meteorologie und Geographie mit den physikalischen Erscheinungen der Lufthülle der Erde und ihrer Interaktion mit den Gegebenheiten der Erdoberfläche in Raum und Zeit (Lauer 1995).

Es werden vier Teildisziplinen der Klimatologie unterschieden:

• Die Allgemeine Klimatologie bzw. Theoretische Klimatologie beschäftigt sich mit Physik der Atmosphäre, insbesondere der Zusammensetzung und dem Aufbau der Atmosphäre, der Solarkonstante, dem Strahlungshaushalt, dem Wärmehaushalt, der Lufttemperatur, dem Wasserhaushalt, dem Niederschlag, dem Luftdruck und Wind, der planetarischen Zirkulation und in jüngerer Zeit mit der Entwicklung von Klimamodellen.
• Die Regionale Klimatologie beschäftigt sich mit Witterung und Klima in den Tropen, Subtropen, außertropischen Westwindzone und den Polargebieten.
• Die Spezielle Klimatologie beschäftigt sich mit Klimaänderungen, der Klimageschichte und der Klimafolgenforschung, wie dem Treibhauseffekt, der globalen Erwärmung, sowie mit der Verwundbarkeit (Vulnerabilität) der vom Klimawandel betroffenen Systeme.
• Die Angewandte Klimatologie beschäftigt sich mit der Lösung des Klimaproblems, insbesondere dem Klimaschutz und der Anpassung an den Klimawandel.

Unterdisziplinen

Darüber hinaus haben sich viele Spezialgebiete bzw. Unterdisziplinen der Klimatologie entwickelt. Einige dieser Überschneidungen sind jedoch häufig Gegenstand wissenschaftlicher Arbeiten, so dass sich feste Bezeichnungen etabliert haben, welche in der Regel der speziellen Klimatologie zugeordnet werden können.

• Die Klimageographie untersucht vor allem die Wechselwirkung des Klimasystems mit anderen Systemen, also beispielsweise Ökosystemen. In diesem Zusammenhang können auch die Begriffe Stadt- und Geländeklimatologie der Klimageografie zugeordnet werden.
• Die Bioklimatologie untersucht die Einwirkungen des Klimas auf die Lebewesen, insbesondere auf den Menschen.
• Die Geländeklimatologie beschäftigt sich mit dem Klima der unteren Atmosphäre, der atmosphärischen Grenzschicht. Es werden vor allem die Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre und der Beschaffenheit der natürlichen Erdoberfläche betrachtet.
• Die Stadtklimatologie untersucht ebenfalls das Klima der Grenzschicht, beobachtet jedoch die Veränderungen des Klimas durch urbane Strukturen, also die Auswirkungen von Gebäuden und Straßen auf das lokale Klima. Siehe hierzu: Stadtklima.
• Die Paläoklimatologie beschäftigt sich mit der Klimageschichte, also dem Klima vergangener Zeiten bis in frühe Formen der Erdatmosphäre, sie nimmt eine zentrale Stellung in der Klimatologie ein, wird allerdings der Geologie zugerechnet.
• Die Aeroklimatologie bezeichnet die Untersuchung klimatischer Vorgänge in der Atmosphäre.
• Die Strahlungsklimatologie untersucht die Einwirkungen der Strahlung (wie der UV-Strahlung) auf Klima und Lebewesen.

Modelle

Hauptartikel: Klimamodell

Die Klimatologie verwendet Modelle, um komplexe Phänomene zu beschreiben. Diese Modelle werden als Computermodelle auch dazu verwendet, um die Auswirkungen des Klimawandels in verschiedenen Szenarien abzuschätzen. Die Voraussagen der Klimatologie sind naturgemäß unsicherer als die der Meteorologie, da hier wesentlich größere Zeiträume in Betracht gezogen werden müssen.

Die klimatologischen Modelle dienen dem Auffinden möglicher Trends und der Gewichtung einzelner Faktoren. Sie werden beispielsweise in der Stadtplanung eingesetzt, um die Auswirkungen neuer oder veränderter Bebauungen abschätzen zu können. Ein Beispiel für ein solches Modell, das mit den Methoden des verteilten Rechnens (distributed computing) Vorhersagen über die Klimaentwicklung im 21. Jahrhundert erreichen möchte, ist das Projekt ClimatePrediction.net.

Siehe auch

• Portal:Wetter und Klima
• Globale Erwärmung und ihre Folgen
• Intergovernmental Panel on Climate Change
• Klimaveränderung
• Isothermie
• Theoretische Klimatologie

Literatur

• Joachim Blüthgen, Wolfgang Weischet: Allgemeine Klimageographie. 3. Auflage. DeGruyter, Berlin 1980, ISBN 3-11-006561-4
• Rudolf Geiger: Das Klima der bodennahen Luftschicht. 4. Auflage. Vieweg, Braunschweig 1961
• Peter Hupfer (Hrsg.): Das Klimasystem der Erde. Diagnose und Modellierung, Schwankungen und Wirkungen. Akademischer Verlag, Berlin 1991, ISBN 3-05-500712-3
• Wladimir Köppen: Klimate der Erde. DeGruyter, Berlin 1928
• Wilhelm Lauer: Klimatologie. 2. Auflage. Westermann, Braunschweig 1995, ISBN 3-14-160284-0
• Christian-Dietrich Schönwiese: Klimatologie. 2. Auflage. UTB, Stuttgart 2003 ISBN 3-8252-1793-0
• Wolfgang Weischet: Einführung in die allgemeine Klimatologie. 5. Auflage. Teubner, Stuttgart 1991, ISBN 3-519-43404-0

Weblinks

• http://wetter-und-klima.de - Eine Homepage mit vielen Informationen zum Thema
• http://www.m-forkel.de/klima/index.html - Alles zum Thema "Klima der Erde"
• http://www.stadtklima.de/ - Informationen vom Meteorologischen Institut der Uni Freiburg
• http://www.envi-met.com - Ein mikroklimatisches Stadtklima-Modell
• Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung
• Climatic Research Unit, University of East Anglia (englisch)
• Institut für Atmosphäre und Klima, ETH Zürich (englisch)
• Schärferer Blick in die Erdgeschichte möglich - Artikel in Spiegel online am 31. März 2008