2.2
2.2 Das Klima der Erde:
Vielfalt, Ordnung und Komplexität
.21 Übersicht über Temperatur in Atmosphäre und Ozean
.211 Temperatur der Atmosphäre .212 Temperatur der Weltmeere .213 Klimakarten
.22 Das Klimasystem der Erde
Komponenten des Klimasystems und ihre Wechselwirkung
Strahlungsgleichgewicht der Erde im Weltraum
Die Thermohaline Zirkulation des Ozeanwassers
.23 Die Entwicklung des Klimas auf der Erde
.231Die geologische Zeitskala
.232 Beispiele für klimatische und geologische Variationen
2.211
1. Temperatur der Atmosphäre
• Temperatur und Feuchtigkeit (Niederschlag) sind die
wichtigsten Klimagrößen
• Lufttemperatur = Temperatur des Mediums
(also ohne Strahlungsanteile)
• Temperatur auf der Erdoberfläche hängt ab z.B. von
- solarer Einstrahlung
- Oberfläche und Speichereigenschaft
- Herkunft der aktuellen Luftmasse
wir betrachten zunächst die großräumige Temperaturverteilung auf der Erde
Darstellung von Klimagrößen als Karte
•In die rechteckige Darstellung der Erdoberfläche,
( mit den Koordinaten geographische Länge  und Breite )
werden die Klimagrößen als Isolinien eingezeichnet.
• Bei dreidimensionaler Darstellung wird als Höhe meist
der Druck benutzt
Monatsmittel der Lufttemperatur an der Erdoberfläche für Januar
Tmittel=
13,1°C
Januar
Abb.4.13 Monatsmittel der Lufttemperatur an der Erdoberfläche , 1963-1973,
in °C; Abstand der Isolinien 5 K, Bereiche unter 0°C schattiert.
a) Januar (weltweites MitteI 13.1°C),
(nach Oort, 1983 )
Quelle: / Bergmann-Schäfer, Band 7: Erde und Planeten,Abb.4.13, p.333 /
Monatsmittel der Lufttemperatur an der Erdoberfläche für Juli
Juli
Tmittel=
16,7°C
Abb.4.13 Monatsmittel der Lufttemperatur an der Erdoberfläche , 1963-1973,
in °C; Abstand der Isolinien 5 K, Bereiche unter 0°C schattiert.
b) Juli (weltweites MitteI 16,7°C),
(nach Oort, 1983 )
Quelle: / Bergmann-Schäfer, Band 7: Erde und Planeten,Abb.4.13, p.333 /
Weltweites Jahresmittel an der Erdoberfläche: 14.9 °C
Man erkennt:
• warme Tropenzone zwischen ca. 30°N und 30°S
mit Ts > 20 °C
• kalte Polarzone für Breiten höher als ca. 60°
mit Ts < 0 °C
• Nordwinter: Kältezentrum über Ostsibirien: < -35°C
markante Bevorzugung des atlantisch europäischen Gebietes
• Südwinter : Kältezentrum über Antarktis : < -35°C)
deutlich niedrigere Temperaturen im Vergleich zur Arktis
• Zonalität: grad Ts vor allem in Nord-Süd -Richtung;
besonders ausgeprägt auf Südhalbkugel
•Nord-Süd Assymetrie: die Erde ist im Nordsommer (Juli)
um 3.6 K wärmer als im Südsommer (Januar)
Abfall der Temperatur mit der Höhe
•Vertikales Temperaturgefälle in Atmosphäre ca. - 6.5 [K/km]
weltweit relativ konstant
•Temperaturabfall endet an der Tropopause
die tropische Tropopause liegt höher (bei ca. 16 km)
und ist sogar kälter
als die polare Tropopause (bei ca.8 km)
•Vertikale Mittelung der Temperatur erfolgt
meist nicht über die geometrische Höhe z , sondern
über die „natürliche“ weil masseproportionale Druckkoordinate p
<T> = 1/ps * Integral(T(p) dp ; 0; ps)
[s..= surface]
• Vertikale MittelTemperatur ist ca. 30 bis 40 K kleiner als Ts
Zonales Jahresmittel der Temperatur der Atmosphäre
Jahresmittel der Temperatur der Atmosphäre in °C.
(a) Zonales Mittel, dargestellt als Funktion
der Meridionalkoordinate (geogr. Breite , als Abszisse) und
der Vertikalkoordinate (Druck p als Ordinate). Dick gestrichelt: Tropopause.
(nach Peixoto und Oort, 1984).
Quelle: / Bergmann-Schäfer, Band 7: Erde und Planeten,Abb.4.14 b, p.335 /
Vertikales Jahresmittel der Temperatur der Atmosphäre
Beachte: Das vertikale TemperaturMittel ist über die (massenproportionale) Druckkoordinate p
gebildet
Quelle: / Bergmann-Schäfer, Band 7: Erde und Planeten,Abb.4.14 b, p.335 /
2.212
2. Temperatur der Weltmeere
•Temperatur der Meeresoberfläche
( SST = sea surface temperature )
Abb. nach Messungen aus 20.Jahrhundert (maximale Beobachtung in 1960 -1970)
• SST Isolinien verlaufen weitgehend parallel zur Lufttemperatur,
zeigt sich auch an ähnlicher Asymmetrie zwischen N- und S - Halbkugel
• Temperatur im Meerwasser ist immer etwas wärmer als Lufttemperatur Ts :
typisch: SST - Ts = 1 bis 2 K
( im Hallen-Schwimmbad ist es wg. Luftfeuchte umgekehrt)
• Einige Werte :
bei tropischen Ozeanen gilt : 25 < SST < 30°C
in Europa: 10°C Isolinie reicht bis ca. 60° N
auf Südhalbkugel: 0°C Isolinie
bei ca. 60°S
Jahresmittel der Temperatur der MeeresOberfläche
Quelle: / Bergmann-Schäfer, Band 7: Erde und Planeten,Abb.4.41, p.376 /
Zonales Mittel der Wassertemperatur im Weltmeer
•Dünne Warmwasserschicht
in der ca. 100 m dicken
Oberflächenschicht
( vor allem in den Tropen )
•mächtige Kaltwassersphäre
in der Tiefsee
unterhalb von 1000 m
Quelle: / Bergmann-Schäfer, Band 7: Erde und Planeten,Abb.4.42, p.377 /
Temperaturprofil in den oberen 150 m des Atlantik
subpolar:
keine Trennung von Warm- und Kaltwasser
• Isothermen verlaufen fast vertikal
• im Winter: erkennbares Minimum an der
Oberfläche
• neutrale Stabilität bis hin zur Labilität ( Winter )
in den Tropen:
klare Trennung von Warm- und Kaltwasser
•scharf ausgeprägte
ca. 50 m tiefe Warmwasser-Schicht
•Temperaturabfall in den oberen 100 m
•hohe statische Stabilität (oben warm)
Quelle: / Bergmann-Schäfer, Band 7: Erde und Planeten,Abb.4.43, p.378 /
2.213
3. Das Klima der Erde
Klimakarte nach Köppen (1846-1940):
• Klassische Schematisierung und Darstellung des Klimas der Erde in
5 Klimazonen mit weiteren Unterteilungen ,
• auf der Grundlage von Schwellenwerten von Temperatur und Niederschlag
unter Beachtung der jahreszeitlichen Verteilung .
• Die Schwellenwerte berücksichtigen die Auswirkungen des Klimas auf die
Vegetation .
Literatur (e.g.):
E. Heyer :„Witterung und Klima - eine allgemeine klimatologie“,
8. Auflage 1988, ISBN 3-11-016837-5, BSG B.G, Teubner Verlag, Leipzig 1988
dort: 7. Einteilung und Verteilung der Klimate;
7.3.1. Klimaeinteilung von W.Köppen (S.169-193)
Bergmann-Schäfer, Band 7: „Erde und Planeten“
2. Auflage 2001, ISBN 3-322-00255-1,de Gruyter, Berlin 2001
dort: 4.9. Klimaklassifikation an der Erdoberfläche (S. 406 - 412 )
Quellen für Karte: /Heyer 88:Witterung und Klima, Beilage /
/ Bergmann-Schäfer, Band 7: Erde und Planeten,Bild 9,S.682 /
/Encyclopaedica Britannica: Climate - Empiric classifications /
Die 11 Hauptklimagebiete nach Köppen
A
B
C
D
E
Quelle: / Bergmann-Schäfer, Band 7: Erde und Planeten,Tab 4.9, p.408 /
Klimakarte der Erde nach Köppen
Quelle: /Heyer 88:Witterung und Klima, Beilage /
Kopie e.g. in: / Bergmann-Schäfer, Band 7: Erde und Planeten,Bild 9,S.682 /
Klimate nach Köppen
als klassische Wandkarte
Quelle: / Bergmann-Schäfer, Band 7: Erde und Planeten,Bild 9,S.682 /
100 mm_
Legende zur Klimakarte von Koeppen
Mittleres tägliches und monatliches Maximum und Minimum der Lufttemperatur
Mittlerer monatlicher Niederschlag
__40°
_20°
__0°C
_- 20 °
_- 40°
Exaktere Definition der Klimazonen und - typen:
Table 6: Criteria for Classifying Major Climatic Types According to the
Köppen-Geiger-Pohl Scheme (1953)
r = average annual precipitation total (mm), t = average annual temperature (°C) .
letter symbol &
&
1st 2nd 3rd &
&
criterion
Temperature of coolest month 18 °C or higher
A
precipitation in driest month at least 60 mm
precipitation in driest month less than 60 mm
but equal to or greater than 100 - (r/25)*
precipitation in driest month less than 60 mm
and less than 100 - (r/25)
f
m
w
70% or more of annual precipitation falls in the summer half of the
B**
year
W
S
h
k
and r less than 20 t + 280,
or 70% or more of annual precipitation falls in the winter half of the year
and r less than 20 t,
or neither half of the year has 70% or more of annual precipitation
and r less than 20 t + 140***
r is less than one-half of the upper limit for classification as a B type
r is less than the upper limit for classification as a B type
but is more than one-half of that amount
t equal to or greater than 18 °C
t less than 18 °C
**Any climate that satisfies the criteria for designation as a B type is classified as such,
irrespective of its other characteristics.
Table 6:
Köppen-Geiger-Pohl Scheme
(Fortsetzung 1)
r = average annual precipitation total (mm), t = average annual temperature (°C) .
letter symbol &
&
C
criterion
Temperature of warmest month greater than or equal to 10 °C, and
temperature of coldest month less than 18 °C but greater than -3 °C
s
w
f
a
b
c
D
precipitation in driest month of summer half of the year is
less than 30 mm
nd less than one-third of the wettest month of the winter half
precipitation in driest month of the winter half of the year less than
one-tenth of the amount in the wettest month of the summer half
precipitation more evenly distributed throughout year;
criteria for neither s nor w satisfied
temperature of warmest month 22 °C or above
temperature of each of four warmest months 10 °C or above
but warmest month less than 22 °C
temperature of one to three months 10 °C or above
but warmest month less than 22 °C
Temperature of warmest month greater than or equal to 10 °C,
s
w
f
a
b
c
d
and temperature of coldest month -3 °C or lower
same as for type C
same as for type C
same as for type C
same as for type C
same as for type C
same as for type C
temperature of coldest month less than -38 °C
(d designation then used instead of a, b, or c)
Table 6:
Köppen-Geiger-Pohl Scheme
(Fortsetzung 2)
r = average annual precipitation total (mm), t = average annual temperature (°C) .
letter symbol &
E
T
F
criterion
Temperature of warmest month less than 10 °C
temperature of warmest month greater than 0 °C but less than 10 °C
temperature of warmest month 0 °C or below
* In the formulas above, r is average annual precipitation total (mm) and
t is average annual temperature (°C).
All other temperatures are monthly means (°C), and
all other precipitation amounts are mean monthly totals (mm).
** Any climate that satisfies the criteria for designation as a B type is classified as
such,
irrespective of its other characteristics.
***The summer half of the year is defined as the months
April-September for the Northern Hemisphere
and October-March
for the Southern Hemisphere.
Quelle: Britannica/ Climate Empiric classifications

V2.2_*