Klima

Klimaforschung

Alles Leben auf der Erde ist vom Klima abhängig, daher umfasst die Klimaforschung unterschiedliche Disziplinen: zum Beispiel Meteorologie, Geologie, Ozeanographie und Physik. Eine wichtige Frage: Wie trägt der Mensch zum Klimawandel bei?

Von Kai Althoetmar und Annika Franck

Was ist Klima?

Das Wort Klima stammt aus dem Griechischen und bedeutet "Himmelsgegend" oder "Neigung der Erde den Polen zu". Heute bezeichnet Klima die gesamte Witterung einer Region oder Klimazone über mehrere Jahre oder Jahrzehnte.

Die Witterung beschreibt den vorherrschenden Charakter des Wetterablaufs an einem bestimmten Ort während eines Zeitraums von mehreren Tagen. Das Wetter bezeichnet den Zustand der unteren Atmosphäre (der sogenannten Troposphäre) an einem bestimmten Ort zu einem bestimmten Zeitpunkt.

Grundsätzlicher Motor für das Klima auf der Erde ist die Sonnenstrahlung. Hinzu kommen verschiedene Faktoren, die das Klima beeinflussen, erhalten oder verändern. Diese bezeichnet man als Klimafaktoren. Dazu zählen die Sonneneinstrahlung, die Verteilung von Land und Meer, die Zusammensetzung der Erdatmosphäre und die Höhe eines bestimmten Standortes.

Weiterhin gibt es Kreisläufe, die das Klima auf der Erde mitbestimmen, wie die allgemeine Zirkulation der Atmosphäre, Meeresströmungen, der Wasserkreislauf insgesamt, aber auch der Kreislauf der Gesteine. Auch regionale Wetterphänomene wie El Niño, La Niña und Monsune gehören dazu. Der Mensch beeinflusst Natur und Klima, indem er Treibhausgase produziert und immer mehr Flächen bebaut und versiegelt.

Die verschiedenen Klimate

Was Wetter und Witterung beeinflusst, lässt sich häufig messen. Zu diesen sogenannten Klimaelementen gehören Sonnen- und Himmelsstrahlung, Wind, Temperatur, Feuchtigkeit, Luftdruck, Niederschlag, Verdunstung, Bewölkung, Meeresströmungen und der Salzgehalt der Meere.

Aussagekräftiger als globale Klimatrends sind regionalere Betrachtungen. Daher unterscheiden die Wissenschaftler verschiedene Klimate wie beispielsweise Höhen-, Stadt-, See- und Kontinentalklima. Eine weitere räumliche Gliederung ergibt sich aus dieser Einteilung:

1) Das Groß- oder Makroklima beschreibt kontinentale und globale Zusammenhänge.
2) Das Mesoklima, auch Lokalklima genannt, bezieht sich auf Städte oder Landschaften, kann aber auch Länder bis zu einigen hundert Kilometern Ausdehnung umfassen.
3) Das Mikroklima betrachtet ein sehr kleines Gebiet mit einer Größe von wenigen Metern bis zu einigen Kilometern.

Je nachdem, welche Klimafaktoren man zugrunde legt, lässt sich die Erde in Klimazonen einteilen. Eine der gängigsten Klassifizierungen geht von der Temperatur aus. Daraus ergeben sich fünf Klimazonen auf der Erde: die Polarzone, die Subpolarzone, die gemäßigte Zone, die Subtropen und die Tropen.

Klimatologie: die Erforschung des Klimas

Mit der wissenschaftlichen Erforschung des Klimas beschäftigt sich die Klimatologie. Im Zentrum steht die Beobachtung der Klimaelemente. Sonnenstrahlung, Windstärke und andere Daten werden an Klimastationen regelmäßig gemessen und statistisch erfasst.

Zudem werden Aufeinanderfolge, Häufigkeit und lokale Ausbildung typischer Witterungen analysiert. Inzwischen arbeiten die Forscher zunehmend interdisziplinär: Sie untersuchen das Zusammenwirken von Klimaelementen und -faktoren, etwa wie sich Meeresströmungen und Wirbelstürme bedingen oder wie sich die Abholzung von Regenwäldern auf das regionale oder das globale Klima auswirkt. So fließen auch die anthropogenen, also die durch den Menschen verursachten, Einflüsse in die Berechnungen immer komplexer werdender Klimamodelle mit ein.

Innerhalb der Klimaforschung gibt es verschiedene Spezialdisziplinen. Die Bioklimatologie etwa untersucht die Wirkung des Klimas auf lebende Organismen, vor allem den Menschen. Die Agrarklimatologie analysiert die Klimawirkungen auf Kulturpflanzen.

Die Mikroklimatologie erforscht das Klima der bodennahen Luftschichten. In die Vergangenheit schaut die Paläoklimatologie. Ihr dienen heute Bohrkerne aus Gletschereis als wichtiges Hilfsmittel. Jahresringe in Bäumen oder Holzresten ermöglichen es, das Klima Europas während der vergangenen Jahrtausende nachzuvollziehen.

Methoden der Wetterbeobachtung

Das gegenwärtige Klima wird unter anderem mit Wetterballons erfasst, die aufsteigen, um Temperatur, Luftdruck und Feuchtigkeit zu messen. Ihre Daten senden sie an Wetterstationen, wo sie gesammelt und ausgewertet werden.

Die großen Wasserkreisläufe der Meere werden von Satelliten und schwimmenden Messsonden erfasst. Treibsonden im Meer zum Beispiel sammeln Daten über Temperatur, Salzgehalt und Strömung in der Tiefe. Sie tauchen in regelmäßigen Abständen auf und funken Daten an einen Satelliten, der sie zu den Klimaforschern auf dem Festland weiterleitet.

Schon immer hatten vor allem die Bauern, aber auch Kriegsherren an Wetter- und Klimavorhersagen ein großes Interesse. Die Bauern entwickelten ihre Bauernregeln, Kriege wurden teilweise von der Witterung entschieden – etwa Napoleons Niederlage im strengen russischen Winter.

Und als die Alliierten im Zweiten Weltkrieg zur Landung in der Normandie ansetzten, waren sie auf verlässliche Wetterdaten angewiesen. Damals war es Wissenschaftlern gelungen, die Intensität des Wellengangs auf dem Kanal vorherzusagen.

Bessere Vorhersagen bringen nicht immer Klarheit

Doch obwohl Berechnungen und Modelle immer komplexer und generell aussagekräftiger werden, stoßen Klimaforscher auch an Grenzen. Das zeigt das Beispiel Grönland. Die größte Insel der Erde ist weitgehend von Eis bedeckt.

Sollte das Grönlandeis abschmelzen, darin sind sich die Wissenschaftler einig, steigt der Meeresspiegel weltweit um sieben Meter an. Doch ob, wann und wie genau dies geschehen könnte, ist nicht klar, weil die Zusammenhänge sehr komplex sind.

Tatsache ist, dass Grönland schon heute schmilzt und sich diese Vorgänge beschleunigt haben. Welchen Einfluss die Vorgänge auf Grönland auf den weltweiten Klimawandel und seine Folgen haben werden, ist derzeit aber auch nach Angaben des Weltklimarats der Vereinten Nationen, IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), nicht vorherzusagen.

Grundsätzlich sollen Klimamodelle und Prognosen zur Klimaentwicklung helfen, um Vorkehrungen zu treffen, damit sich die Menschen vor Fluten, Dürren oder Wirbelstürmen schützen können.

Außerdem werden in Zukunft immer detailliertere Klimamodelle eine Rolle spielen. Landwirte müssen sich ebenso mit der Klimaerwärmung und ihren Folgen auseinander setzen wie Ökonomen, Gesundheitsexperten und Politiker, die für den Klimaschutz verantwortlich sind.

(Erstveröffentlichung 2004. Letzte Aktualisierung 24.05.2020)