Klima und
Klimaphänomene
Klima Golfstrom ENSO NOA

Klima und Klimaphänomene


Klima

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: 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.
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Klimaphänomene
Klima Golfstrom ENSO NOA

Klimaphänomene

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/El Niña und die Southern Oszillation (ENSO)

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

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.


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Last modified: Tue Feb 19 13:48:02 MET 2002