Klima und Klimaphänomene
Wetter ist ein atmosphärischer Zustand, der nur über einen
kurzen Zeitraum hinweg existiert. Dazu gehören Ausprägungen, wie warme
oder kalte Temperaturen, wie auch Regen, Stürme und Kalt- bzw. Warmfronten.
Mit Klima sind hingegen langfristige, sozusagen mittlere, Zustände gemeint,
die sich über Monate, Jahre oder Jahrzehnte erstrecken.
Damit bezeichnet der Begriff Klima nach Definition die Wetterbedingungen,
die sich aus dem mittleren Wert des Atmospäre-Ozean-Land-Systems
ergeben
(siehe
NOAA).
Atmospäre-Ozean-Land-System bedeutet nicht anderes, als dass alle drei
Systeme bei der Wetter- und Klimaentstehung beteiligt sind.
Insgesamt fünf Hauptkomponenten beeinflussen das Klima:
- die Atmosphäre
- die Ozeane
- die Biosphären (Land und Wasser)
- die Kyrosphäre (Seeeis, Gletscher usw.)
- und die Landoberfäche
Für eine Klimabeschreibung werden häufig die Daten von 30 Jahren herangezogen
und die Werte für die Temperatur, den Niederschlag und den Wind ermittelt.
Die Einteilung in Klimazonen folgt dabei zumeist den Angaben zur Temperatur und zum Niederschlag.
(vergl.
Max-Planck-Institut für Meteorologie ).
Unterschiede in den Zonen werden mithilfe der unterschiedlichen Sonneneinstrahlung
und dem Einfluss der Ozeane erklärt
(siehe
Klimabroschüre).
Die Ozeane können sich dämpfend auf die klimatischen Bedingungen
auswirken. Bei einem maritimen Klima fallen in der Regel die Extremwerte der
Temperaturen weniger stark aus.
Das Klima beeinflussen -wie bereits erwähnt- neben Sonneneinstrahlung
und Ozeanen noch eine Vielzahl weiterer Faktoren.
Darunter fallen z.B. die Wolkenbildung und die optischen und sonstigen
Eigenschaften (Höhe, Lebensdauer usw.) der Wolken.
Schneedecken bewirken eine
Reflektion der Sonneneinstrahlung und sorgen dafür, dass sich die
bedeckten Gebiete im Frühjahr weniger schnell erwärmen.
Daneben spielen der Boden und Bewuchs des Bodens, vor allem die Wälder,
eine Rolle, da sie die Erwärmung des Bodens und den Wasserhaushalt
beeinflussen. Da der Bewuchs im Gegenzug durch die klimatischen
Gegebenheiten beeinflusst wird, liegt eine dynamische Wechselwirkung vor.
Der Golfstrom oder das Golfstromsystem
Das Phänomen des Golfstromes wurde bereits 1513 entdeckt.
Der Golfstrom ist auf der einen Seite eine starke horizontale
Wasserströmung,
die entlang der amerikanischen Ostküste beginnt. Nach Kap Hatteras
verläßt der Strom die amerikanische Küste und dringt
auf das offene Meer -und schließlich Europa- vor.
Dabei verliert sich der Stromcharakter, er beginnt zu flackern und es
lösen sich geschlossene Ringe -ähnlich wie bei Tiefdruckgebieten-
ab.
Der Golfstrom führt warmes Oberflächenwasser nach Europa und
verhindert damit im Wesentlichen das Auftreten tieferer Temperaturen im Winter.
Umgekehrt gelangt das abgekühlte Wasser in der Tiefe zurück
in den südlichen Ozean.
Angetrieben wird diese Oszillation durch das Absinken des Wassers
am nördlichen Ende der Schleife.
Süßwasser hat bei 4 Grad Celsius die größte
Dichte. Je mehr Salz im Wasser gelöst ist, desto weiter verschiebt sich
das Dichtemaximum auf tiefere Temperaturen.
Je kälter das Wasser wird, desto schwerer wird es auch und beginnt abzusinken.
Es ist somit ein ausreichender Salzgehalt des Meerwassers an dieser Stelle
erforderlich, damit der Golfstrom bestehen bleiben kann.
Daher gehen einige Forscher davon aus, dass wenn im Zuge der
Klimaerwärmung mehr Wasserdampf an die Pole gelangt und die Gletscher
abschmelzen, der Golfstrom zum Erliegen kommen könnte
(siehe:
MPI FAQ: Was ist der Golfstrom?).
El Niño (kleiner Junge, hier das Christkind) bezeichnet ein
altbekanntes Klimaphänomen, das bereits die Fischer in Peru
im letzten Jahrhundert feststellten.
Das Oberflächenwasser war wärmer als gewöhnlich.
Gleichzeitig ging die Zahl der Fische zurück.
Da das Phänomen um Weihnachten herum auftrat, nannte man
es El Niño.
Eine Erwärmung des Ozeans fand alljährlich statt
und kennzeichnete das Ende der Fischfangsaison.
In größeren Abständen (ungefähr alle vier Jahre)
aber kam es zu eine höheren Erwärmung, die ein Jahr anhielt und den Fischfang zum Erliegen brachte.
Heute wird nur noch diese Erwärmung als El Niño bezeichnet.
Der Pazifik zeigt -unter normalen Bedingungen-
ein starkes Temperaturgefälle zwischen dem
östlichen und westlichen Gebiet.
Der Temperaturunterschied beträgt ungefähr acht Grad Celsius
mit den niedrigeren Temperaturen im Osten (ca. 20 Grad Celsius).
Die Ozeantemperatur beeinflußt das Klima.
Die warmen Temperaturen gehen mit stärkerer Wolkenbildung
und höheren Niederschlägen anheim,
die kälteren hingegen mit trockeneren Bedingungen.
In Südamerika dringt dabei kaltes, nährstoffreiches Wasser an die
Oberfläche, was zu einem Anstieg der Fischpopulation usw. führt.
Unter El Niño-Bedingungen kommt es zu einer Erwärmung
des Pazifiks längs des Äquators und damit auch zu
einer Veringerung des Temperaturgefälles.
La Niña bezeichnet den gegenteiligen Effekt von El Niño.
Der Temperaturkontrast entlang des Äquators
zwischen östlichen und westlichen Randgebieten verschärft sich
und eine Kaltwasserschicht schiebt sich westwärts.
Beide Ereignisse werden begleitet von der Southern Oscillation (SO).
Unter Normalumständen wehen die Passatwinde von Ost nach West.
Bewirkt wird dies durch die Druckdifferenz zwischen dem südostasiatischen
Tiefdruckgebiet im Westpazifik und dem südostpazifischen Hochdruckgebiet.
Die Winde treiben das Wasser vor sich her, was zum Aufquellen
von kaltem Wasser an die Oberfäche an der amerikanischen Küste
und zu einem um 0,5 Meter höheren Meeresspiegel in Indonesien führt.
Erwärmt sich jetzt der Pazifik im Osten, verringert sich der
Temperaturgegensatz und auch die Druckdifferenz zwischen Ost und West.
Damit flauen auch die Passatwinde ab.
Das kalte Wasser kann nicht mehr an die Oberfäche gelangen und
die Temperatur des Wassers steigt weiter an, was wiederum die
Temperaturdifferenz weiter verringert.
Schließlich steigert sich das System mit Hilfe dieser positiven
Rückkoppelung in ein El-Niño
Ereignis hinein.
Schon zu Beginn des 20.Jahrhundert wurde festgestellt, dass ein Hochdruckgebiet
im westlichen stets mit einem Tiefdruckgebiet im östlichen Teil des Pazifiks
und umgekehrt einhergeht.
Dieses Verhalten wird Southern Oscillation genannt
(siehe
El Niño and climate prediction).
Der Grund für das Auftreten der Wechsel zwischen El-Niño und
La Niña liegt in der Wanderungen langer ozeanischer Wellen entlang
des Äquators
(vergl.
MPI:FAQ:El Niño-Southern Oszillation).
Wenn die Passatwinde abflauen, entstehen im südostasiatischen Raum
Wellen, die verstärkt kälteres Wasser an die Oberfläche bringen.
Die Wellen wandern in den Ostpazifik und bewirken eine Abkühlung, die sich
zu einem La Niña Ereignis auswachsen kann.
Was aber letztendlich das ENSO-Phänomen auslöst, ist noch unbekannt.
Gleiches gilt für eine Beeinflussung der ENSO durch die Klimaerwärmung.
Während einige Studien darauf hindeuten, dass die El-Niño-Ereignisse
seit den 70iger Jahren häufiger werden, sehen andere das als natürliche
Schwankungen an.
Die North Atlantic Oscillation ist die vorherrschende Ausprägung
der
atmosphärischer Variabilität im Nordatlantik
und beschreibt Änderungen in der Stärke der Westwinde
in mittleren Breiten
(vergl.
T.Jung: Die Nordatlantische Oszillation, Dissertation, Kiel, Mai 2000).
Anders ausgedrückt beschreibt die NOA die Luftdruckgegensätze
über dem Atlantik (ausgedrückt als Luftdruckdifferenz zwischen
Azorenhoch (AH) und Islandtief (IT))
(siehe
Ronald Peters:Studienarbeit an der Universität Dresden).
Eine positive NOA zeigt eine deutliche Differenz zwischen den beiden
Druckzentren, eine negative eine abgeschwächte.
Die Wirkung der NOA tritt am deutlichsten während der Wintermonate auf,
die NOA kann aber auch in den meisten anderen Monaten als das
bestimmene Phänomen des Wetters nachgewiesen werden.
Beide Druckzentren zeigen die Tendenz sich gleichzeitig in nördliche
oder in südliche Richtung zu verlagern.
Eine Verlagerung nach Norden entspricht einer positiven NOA,
der Druck über Island fällt weiter ab, der über den Azoren
nimmt zu.
Die Verlagerung verursacht starke Westwinde und bewirkt milde Winter in Europa
und kalte in Grönland und Kanada.
Das europäische Niederschlagsmuster zeigt trockenere Bedingungen
am Mittelmeer und Zentraleuropa, während es im Norden
zu höheren Niederschlägen kommt.
Eine Verlagerung nach Süden bewirkt eine Druckzunahme über Island
und kalte Winter in Europa.
Eine geregelte Oszillation wie bei El-Niño konnte bisher nicht nachgewiesen
werden.
Man nimmt an, dass eine Überlagerung von saisonalen und sehr langfristigen
Perioden vorliegt.
Das Verhalten der beiden Aktionszentren (AH und IT) bzw. die Schwankungen
ihres Kerndrucks und ihrer geographischen Lage
determinieren die Intensität der NAO. [..]
Die Umstellung von einer
positiven zu einer negativen NAO-Phase (''starke'' ''schwache'' NAO)
erfolgt auf einer Zeitskala von etwa zwei bis fünf Jahren,
wobei diese kurzfristigen Schwankungen von langfristigen, in Abständen
von zwanzig bis dreißig Jahren unregelmäßig auftretenden
Änderungen, überlagert werden.
Aufgrund dieser langfristigen Schwankungen ist kein eindeutiger Trend
erkennbar, der auf eine nachhaltige Änderung bzw. Verstärkung der
Zirkulation im atlantisch-europäischen Raum in der betrachteten Periode
hinweisen würde. Die Intensität der NAO
(charakterisiert durch den NAO-Index) in den Wintern der späten 1980er
und frühen 1990er Jahren scheint nicht viel größer als etwa in
den Wintern der 1920er Jahre gewesen zu sein. Betrachtet man allerdings die
Schwankungen der NAO nur in den letzten
30 Jahren, so lassen sich hohe positive Trends feststellen.
(siehe
Hermann Mächel: Schwankungen der Nordatlantik-Oszillation (NAO) im
Zeitraum 1881-1995. Meteorologisches Institut der Universität Bonn, 1998
).
Ob die zunehmende Klimaerwärmung die NOA beeinflußt,
bleibt weiter offen. Der positive Trend der letzten 30 Jahre kann
darauf hindeuten, der Zeitraum ist allerdings sehr kurz.
Seit den 80iger Jahren ist die NOA mit der Ausnahme 1996 in den
Wintermonaten in einer positiven Phase gewesen, was die sehr
milden Winter zur Folge hatte.
Wie bei der ENSO ist auch hier die Ursache des Phänomens
unbekannt.
Es gibt noch eine Vielzahl von weiteren Zirkulationsmustern, z.B. das
Pendant zum NOA in der Antarktis,
die hier nicht aufgefürt werden sollen.
Last modified: Tue Feb 19 13:48:02 MET 2002