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

1. Temperatur der Atmosphäre 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 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. Temperatur der Weltmeere 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 /

3. Das Klima der Erde Klimakarte nach Köppen (1846-1940): 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 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 /

Legende zur Klimakarte von Koeppen Mittleres tägliches und monatliches Maximum und Minimum der Lufttemperatur Mittlerer monatlicher Niederschlag __40° _20° _- 20 ° __0°C _- 40° 100 mm_

Exaktere Definition der Klimazonen und - typen: