Klima -
Climate

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Klima ist das langfristige Wettermuster in einem Gebiet, das typischerweise über einen Zeitraum von 30 Jahren gemittelt wird. Genauer gesagt handelt es sich um den Mittelwert und die Variabilität meteorologischer Variablen über einen Zeitraum von Monaten bis Millionen von Jahren. Einige der üblicherweise gemessenen meteorologischen Variablen sind Temperatur , Feuchtigkeit , Luftdruck , Wind und Niederschlag . Im weiteren Sinne ist Klima der Zustand der Komponenten des Klimasystems , das Ozean, Land und Eis auf der Erde umfasst. Das Klima eines Ortes wird von seiner Breite / Länge , dem Gelände und der Höhe sowie von nahegelegenen Gewässern und deren Strömungen beeinflusst.

konzentrieren sich auf die Herkunft der Luftmassen, die das Klima einer Region bestimmen.

Die Paläoklimatologie ist die Erforschung des antiken Klimas. Da nur sehr wenige direkte Beobachtungen des Klimas vor dem 19. Jahrhundert zur Verfügung stehen, sind Paläoklimate aus gefolgert Proxy - Variablen , die nicht-biotische Nachweis enthalten , wie Sedimente gefunden Seebetten und Eisbohrkernen und biotischen Beweise wie Baumringen und Korallen. Klimamodelle sind mathematische Modelle des vergangenen, gegenwärtigen und zukünftigen Klimas. Der Klimawandel kann aufgrund einer Vielzahl von Faktoren über lange und kurze Zeiträume hinweg auftreten; Die jüngste Erwärmung wird in der globalen Erwärmung diskutiert . Die globale Erwärmung führt zu Umverteilungen. Zum Beispiel "entspricht eine Änderung der mittleren Jahrestemperatur um 3 °C einer Verschiebung der Isothermen von ungefähr 300–400 km Breite (in der gemäßigten Zone) oder 500 m Höhe. Daher wird erwartet, dass sich die Arten in der Höhe nach oben bewegen oder in Richtung der Pole in Breitengraden als Reaktion auf die Verschiebung der Klimazonen".

Definition

lautet wie folgt:

Klima im engeren Sinne wird üblicherweise als "Durchschnittswetter" oder genauer als die statistische Beschreibung des Mittelwertes und der Variabilität relevanter Größen über einen Zeitraum von Monaten bis zu Tausenden oder Millionen von Jahren definiert. Der klassische Zeitraum beträgt 30 Jahre, wie von der World Meteorological Organization (WMO) definiert. Diese Größen sind meistens Oberflächenvariablen wie Temperatur, Niederschlag und Wind. Klima im weiteren Sinne ist der Zustand, einschließlich einer statistischen Beschreibung, des Klimasystems.

Die World Meteorological Organization (WMO) beschreibt " Klimanormale " (CN) als "Referenzpunkte, die von Klimatologen verwendet werden, um aktuelle klimatologische Trends mit denen der Vergangenheit oder als typisch zu vergleichen. Ein CN ist definiert als das arithmetische Mittel eines Klimaelements (z. B. Temperatur) über einen Zeitraum von 30 Jahren. Es wird ein Zeitraum von 30 Jahren verwendet, da er lang genug ist, um zwischenjährliche Schwankungen oder Anomalien herauszufiltern, aber auch kurz genug, um längere Klimatrends zeigen zu können.“

Die WMO ging aus der Internationalen Meteorologischen Organisation hervor, die 1929 eine Technische Kommission für Klimatologie einrichtete. Die Technische Kommission bestimmte auf ihrer Wiesbadener Sitzung 1934 den dreißigjährigen Zeitraum von 1901 bis 1930 als Referenzzeitraum für klimatologische Standardnormale. 1982 stimmte die WMO einer Aktualisierung der Klimanormale zu, die anschließend auf der Grundlage der Klimadaten vom 1. Januar 1961 bis 31. Dezember 1990 vervollständigt wurden.

Der Unterschied zwischen Klima und Wetter wird nützlicherweise mit dem populären Satz "Klima ist, was Sie erwarten, Wetter ist, was Sie bekommen" zusammengefasst. Über historische Zeiträume hinweg gibt es eine Reihe von nahezu konstanten Variablen, die das Klima bestimmen, darunter Breitengrad , Höhe, Verhältnis von Land zu Wasser und Nähe zu Ozeanen und Bergen. All diese Variablen ändern sich nur über Zeiträume von Millionen von Jahren aufgrund von Prozessen wie der Plattentektonik . Andere Klimadeterminanten sind dynamischer: Die thermohaline Zirkulation des Ozeans führt zu einer Erwärmung des nördlichen Atlantiks um 5 °C (9 °F) im Vergleich zu anderen Ozeanbecken. Andere Meeresströmungen verteilen die Wärme zwischen Land und Wasser auf einem eher regionalen Maßstab. Die Dichte und Art der Vegetationsbedeckung beeinflusst die solare Wärmeaufnahme, Wasserrückhaltung und Niederschlag auf regionaler Ebene. Veränderungen in der Menge atmosphärischer Treibhausgase bestimmen die Menge der vom Planeten zurückgehaltenen Sonnenenergie, was zu einer globalen Erwärmung oder globalen Abkühlung führt . Die klimabestimmenden Variablen sind zahlreich und die Wechselwirkungen komplex, aber es besteht allgemein Einigkeit darüber, dass die Grundzüge verstanden werden, zumindest was die Determinanten des historischen Klimawandels betrifft.

Klimaklassifizierung

besteht darin, dass sie deutliche Grenzen zwischen den von ihnen definierten Zonen erzeugen und nicht den allmählichen Übergang von Klimaeigenschaften, die in der Natur häufiger vorkommen.

Bergeron und Spatial Synoptic

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Auf dem Klassifikationsschema von Bergeron basiert das Spatial Synoptic Classification System (SSC). Es gibt sechs Kategorien innerhalb des SSC-Schemas: Trocken-Polar (ähnlich dem kontinentalen Polar), Trocken-Moderat (ähnlich dem maritimen Superior), Trocken-Tropisch (ähnlich dem kontinentalen Tropen), Feucht-Polar (ähnlich dem maritimen Polar), Feucht-Moderat (ein Hybrid) zwischen maritim polar und maritim tropisch) und Moist Tropical (ähnlich maritimen Tropen, maritimen Monsun oder maritimen Äquatorialen).

Köppen

Monatliche durchschnittliche Oberflächentemperaturen von 1961 bis 1990. Dies ist ein Beispiel dafür, wie das Klima je nach Standort und Jahreszeit variiert
Monatliche globale Bilder vom NASA Earth Observatory (interaktives SVG)

Die Köppen-Klassifikation hängt von den monatlichen Durchschnittswerten von Temperatur und Niederschlag ab. Die am häufigsten verwendete Form der Köppen-Klassifikation hat fünf Primärtypen, die mit A bis E bezeichnet sind. Diese Primärtypen sind A) tropisch, B) trocken, C) milde mittlere Breite, D) kalte mittlere Breite und E) polar. Die fünf primären Klassifikationen können weiter unterteilt werden in sekundäre Klassifikationen wie Regenwald , Monsun , tropische Savanne , feuchtes subtropisches , feuchtes kontinentales , ozeanisches Klima , mediterranes Klima , Wüste , Steppe , subarktisches Klima , Tundra und Polareiskappe .

Regenwälder zeichnen sich durch hohe Niederschläge aus , wobei die Definitionen einen minimalen normalen jährlichen Niederschlag zwischen 1.750 Millimeter (69 Zoll) und 2.000 Millimeter (79 Zoll) festlegen. Die monatlichen Durchschnittstemperaturen übersteigen in allen Monaten des Jahres 18 ° C (64 ° F).

Ein Monsun ist ein jahreszeitlich vorherrschender Wind, der mehrere Monate andauert und die Regenzeit einer Region einleitet. Regionen in Nordamerika , Südamerika , Afrika südlich der Sahara , Australien und Ostasien sind Monsunregime.

Die bewölkten und sonnigen Flecken der Welt. Karte des NASA Earth Observatory mit Daten, die zwischen Juli 2002 und April 2015 gesammelt wurden.
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Wolkenbedeckung nach Monat für 2014. NASA Earth Observatory

Die feuchte subtropische Klimazone, in der Winterniederschläge (und manchmal Schneefälle ) mit großen Stürmen verbunden sind , die die Westwinde von West nach Ost steuern. Die meisten Niederschläge im Sommer fallen während Gewittern und gelegentlichen tropischen Wirbelstürmen . Feuchtes subtropischen Klimazonen liegen auf der Ostseite von Erdteilen, etwa zwischen den Breitengraden 20 ° und 40 ° Grad von dem entfernt Äquator .

Ein feuchtes Kontinentalklima ist durch veränderliche Wettermuster und eine große jahreszeitliche Temperaturvarianz gekennzeichnet. Orte mit mehr als drei Monaten durchschnittlichen Tagestemperaturen über 10 °C (50 °F) und einer kältesten Monatstemperatur unter -3 °C (27 °F) und die nicht die Kriterien für ein arides oder semiarides Klima erfüllen , werden als kontinental eingestuft.

Ein ozeanisches Klima findet sich typischerweise an den Westküsten in den mittleren Breiten aller Kontinente der Welt und im Südosten Australiens und wird das ganze Jahr über von reichlichen Niederschlägen begleitet.

Das mediterrane Klimaregime ähnelt dem Klima der Länder im Mittelmeerraum , Teilen des westlichen Nordamerikas , Teilen West- und Südaustraliens , im Südwesten Südafrikas und in Teilen Zentralchiles . Das Klima ist geprägt von heißen, trockenen Sommern und kühlen, nassen Wintern.

A Steppe ist ein trockenes Grünland mit einem jährlichen Temperaturbereich im Sommer bis zu 40 ° C (104 ° F) und im Winter bis zu -40 ° C (-40 ° F).

Ein subarktisches Klima hat wenig Niederschlag und monatliche Temperaturen von über 10 °C (50 °F) für ein bis drei Monate im Jahr, mit Permafrost in weiten Teilen des Gebiets aufgrund der kalten Winter. Winter in subarktischen Klimazonen umfassen normalerweise bis zu sechs Monate mit durchschnittlichen Temperaturen unter 0 ° C (32 ° F).

Karte der arktischen Tundra

Tundra kommt in der nördlichen Hemisphäre nördlich des Taiga- Gürtels vor, einschließlich weiten Gebieten Nordrusslands und Kanadas .

Eine polare Eiskappe oder ein polarer Eisschild ist eine Region in hohen Breitengraden eines Planeten oder Mondes , die mit Eis bedeckt ist . Eiskappen bilden sich, weil Regionen in hohen Breiten weniger Energie als Sonnenstrahlung von der Sonne erhalten als äquatoriale Regionen, was zu niedrigeren Oberflächentemperaturen führt .

Eine Wüste ist eine Landschaftsform oder Region, die sehr wenig Niederschlag erhält . Wüsten haben normalerweise einen großen tages- und jahreszeitlichen Temperaturbereich mit hohen oder niedrigen, je nach Standort, Tagestemperaturen (im Sommer bis zu 45 °C oder 113 °F) und niedrigen Nachttemperaturen (im Winter bis zu 0 °C oder 32 °C). F) aufgrund extrem niedriger Luftfeuchtigkeit . Viele Wüsten werden durch Regenschatten gebildet , da Berge den Weg von Feuchtigkeit und Niederschlag in die Wüste blockieren.

Thornthwaite

Niederschlag pro Monat

Diese vom amerikanischen Klimatologen und Geographen CW Thornthwaite entwickelte Klimaklassifikationsmethode überwacht den Bodenwasserhaushalt mittels Evapotranspiration. Es überwacht den Anteil des Gesamtniederschlags, der verwendet wird, um die Vegetation in einem bestimmten Gebiet zu ernähren. Es verwendet Indizes wie einen Feuchtigkeitsindex und einen Trockenheitsindex, um das Feuchtigkeitsregime eines Gebiets basierend auf seiner durchschnittlichen Temperatur, dem durchschnittlichen Niederschlag und dem durchschnittlichen Vegetationstyp zu bestimmen. Je niedriger der Wert des Index in einem bestimmten Gebiet ist, desto trockener ist das Gebiet.

Die Feuchtigkeitsklassifizierung umfasst Klimaklassen mit Deskriptoren wie hyperhumid, feucht, subhumid, subarid, semiarid (Werte von –20 bis –40) und arid (Werte unter –40). Feuchte Regionen weisen jedes Jahr mehr Niederschlag als Verdunstung auf, während trockene Regionen jährlich mehr Verdunstung als Niederschlag erfahren. Insgesamt 33 Prozent der Landmasse der Erde gelten als trocken oder halbtrocken, darunter Südwest-Nordamerika, Südwest-Südamerika, der größte Teil des nördlichen und ein kleiner Teil des südlichen Afrikas, der Südwesten und Teile Ostasiens sowie ein Großteil von Australien. Studien legen nahe, dass die Niederschlagseffektivität (PE) innerhalb des Thornthwaite-Feuchtigkeitsindex im Sommer überschätzt und im Winter unterschätzt wird. Dieser Index kann effektiv verwendet werden, um die Anzahl der Pflanzenfresser und Säugetierarten in einem bestimmten Gebiet zu bestimmen . Der Index wird auch in Studien zum Klimawandel verwendet.

Thermische Klassifizierungen innerhalb des Thornthwaite-Schemas umfassen mikrothermische, mesothermale und megathermische Regime. Ein mikrothermisches Klima ist ein Klima mit niedrigen Jahresdurchschnittstemperaturen, im Allgemeinen zwischen 0 ° C (32 ° F) und 14 ° C (57 ° F), das kurze Sommer erlebt und eine potenzielle Verdunstung zwischen 14 Zentimeter (5,5 Zoll) und 43 Zentimeter ( 17 Zoll). Einem mesothermalen Klima fehlt anhaltende Hitze oder anhaltende Kälte, mit einer potenziellen Verdunstung zwischen 57 Zentimeter (22 Zoll) und 114 Zentimeter (45 Zoll). Ein megathermisches Klima ist eines mit anhaltend hohen Temperaturen und reichlich Regen, mit einer potenziellen jährlichen Verdunstung von über 114 Zentimetern (45 Zoll).

Aufzeichnen

Paläoklimatologie

Paläoklimatologie ist das Studium der Vergangenheit Klimas über einen großen Zeitraum von der Erde ‚s Geschichte. Es verwendet Beweise von Eisschilden, Baumringen, Sedimenten, Korallen und Gesteinen, um den vergangenen Zustand des Klimas zu bestimmen. Es zeigt Phasen der Stabilität und des Wandels auf und kann anzeigen, ob Veränderungen Mustern wie regelmäßigen Zyklen folgen.

Modern

Details der modernen Klimaaufzeichnung sind durch Messungen von Wetterinstrumenten wie Thermometern , Barometern und Anemometern in den letzten Jahrhunderten bekannt. Die Instrumente, die verwendet werden, um das Wetter über die moderne Zeitskala zu studieren, ihr bekannter Fehler, ihre unmittelbare Umgebung und ihre Exposition haben sich im Laufe der Jahre verändert, was bei der Untersuchung des Klimas vergangener Jahrhunderte berücksichtigt werden muss.

Klimavariabilität

Klimavariabilität ist der Begriff, um Variationen des mittleren Zustands und anderer Charakteristika des Klimas (wie Chancen oder Möglichkeit extremer Wetterbedingungen usw.) "auf allen räumlichen und zeitlichen Skalen über die einzelnen Wetterereignisse hinaus" zu beschreiben. Ein Teil der Variabilität scheint nicht systematisch verursacht zu sein und tritt zu zufälligen Zeitpunkten auf. Diese Variabilität wird als Zufallsvariabilität oder Rauschen bezeichnet . Andererseits tritt periodische Variabilität relativ regelmäßig und in unterschiedlichen Variabilitäts- oder Klimamustern auf.

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impliziert, wurde das Wort Klimawandel in den 1960er Jahren für das verwendet, was wir heute als Klimavariabilität bezeichnen, also klimatische Inkonsistenzen und Anomalien.

Klimawandel

Durchschnittliche globale Temperaturen von 2010 bis 2019 im Vergleich zu einem Basisliniendurchschnitt von 1951 bis 1978. Quelle: NASA .
Beobachtete Temperatur von der NASA im Vergleich zum Durchschnitt von 1850–1900, der vom IPCC als vorindustrielle Basislinie verwendet wird. Der Hauptgrund für den Anstieg der globalen Temperaturen im Industriezeitalter ist die menschliche Aktivität, wobei die Naturkräfte die Variabilität erhöhen.
(UNFCCC). Die UNFCCC verwendet "Klimavariabilität" für nicht vom Menschen verursachte Variationen.

Die Erde hat in der Vergangenheit periodische Klimaverschiebungen durchgemacht, darunter vier große Eiszeiten . Diese bestehen aus Eiszeiten, in denen die Bedingungen kälter als normal sind, getrennt durch Zwischeneiszeiten . Die Ansammlung von Schnee und Eis während einer Eiszeit erhöht die Oberfläche Albedo , mehr Energie in dem Raum der Sonne reflektiert und eine niedrigere Umgebungstemperatur gehalten wird . Erhöhungen der Treibhausgase , wie beispielsweise durch vulkanische Aktivität können die globale Temperaturerhöhung und erzeugen eine Warmzeit. Zu den vermuteten Ursachen für Eiszeitperioden gehören die Positionen der Kontinente , Variationen der Erdbahn, Änderungen der Sonnenleistung und Vulkanismus.

Klimamodelle

Klimamodelle verwenden quantitative Methoden, um die Wechselwirkungen von Atmosphäre , Ozeanen , Landoberfläche und Eis zu simulieren . Sie werden für eine Vielzahl von Zwecken verwendet; von der Untersuchung der Dynamik des Wetter- und Klimasystems bis hin zu Projektionen des zukünftigen Klimas. Alle Klimamodelle gleichen die einfallende Energie als kurzwellige (einschließlich sichtbare) elektromagnetische Strahlung auf die Erde mit der ausgehenden Energie als langwellige (infrarote) elektromagnetische Strahlung von der Erde aus. Jedes Ungleichgewicht führt zu einer Änderung der durchschnittlichen Temperatur der Erde.

Die am meisten diskutierten Anwendungen dieser Modelle in den letzten Jahren waren ihre Verwendung, um die Folgen der Zunahme von Treibhausgasen in der Atmosphäre, vor allem Kohlendioxid, abzuleiten (siehe Treibhausgas ). Diese Modelle sagen einen Aufwärtstrend der globalen mittleren Oberflächentemperatur voraus , wobei der schnellste Temperaturanstieg für die höheren Breiten der nördlichen Hemisphäre prognostiziert wird.

Die Modelle können von relativ einfach bis ziemlich komplex reichen:

  • Einfaches Strahlungswärmeübertragungsmodell, das die Erde als einen einzelnen Punkt behandelt und die ausgehende Energie mittelt
  • dies kann vertikal (radiativ-konvektive Modelle) oder horizontal erweitert werden
  • schließlich diskretisieren und lösen (gekoppelte) Atmosphäre-Ozean- Meereis- Klimamodelle die vollständigen Gleichungen für Massen- und Energietransfer und Strahlungsaustausch.

Siehe auch

Verweise

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