Wetterlexikon: Klima

Was ist Klima?
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  • Vereinfacht kann Klima als Zusammenfassung (Mittelwert) des Wetters über einen längeren Zeitraum beschrieben werden.
  • Das Klimasystem der Erde setzt sich aus der Atmosphäre, Hydrosphäre, Kryosphäre, Pedosphäre, Lithosphäre und Biosphäre zusammen.
  • Die wichtigsten Klimaelemente sind die Temperatur, der Niederschlag, die Luftfeuchtigkeit, die Bewölkung, die Strahlung, der Wind und der Luftdruck.
  • Das Klima wird unter anderem durch die geographische Breite, die Land-Meer-Verteilung sowie die Topographie beeinflusst.
  • Vereinfacht kann das Klima auf unserer Erde in fünf Klimazonen unterteilt werden: Die polare, subpolare, gemäßigte, subtropische und tropische Klimazone.

1. Definition: Was ist das Klima? 

Das Klima beschreibt die Zusammenfassung bzw. die Gesamtheit der atmosphärischen Zustände während eines vieljährigen Zeitraumes. Für einen bestimmten Ort beinhaltet das Klima sowohl Extremwerte als auch Normalwerte. Die Häufigkeit und Dauer bestimmter meteorologischer Werte werden ebenfalls berücksichtigt.

Das Klima entsteht also durch das mittlere und summenhafte Zusammenwirken aller atmosphärischen Prozesse.

Abb. 1: Klima ist das Mittel des Wetters über einen langen Zeitraum. (Quelle: Shutterstock)

2. Was ist der Unterschied zwischen Klima und Wetter? 

Klima ist nicht gleich Wetter! Das Wetter ist definiert als physikalischer Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort zu einem bestimmten Zeitpunkt. Um den physikalischen Zustand der Atmosphäre zu beschreiben, werden meteorologische Größen wie beispielsweise Lufttemperatur, Luftfeuchte, Luftdruck, Wind, Bewölkung, Niederschlag oder Sichtweite betrachtet. Viele von diesen meteorologischen Größen kommen auch im täglichen Wetterbericht vor.

Das Wetter kann im Gegensatz zum Klima kurzfristig großen Schwankungen unterliegen. Der wesentliche Unterschied zwischen Klima und Wetter ist also die Zeitspanne. Vereinfacht gilt: Das Klima umfasst das statistische Mittel des Wetters über einen längeren, repräsentativen Zeitraum. Das Wetter bezieht sich dagegen auf einen kurzen Zeitraum.

Wetter ist nicht gleich Klima: Das ist der Unterschied

In der Regel erstreckt sich das Klima über einen Zeitraum von 30 Jahren. Meteorolog:innen sprechen in diesem Zusammenhang auch vom sogenannten 30-jährigen Mittel. Einzelne Temperaturextrema werden durch den Durchschnitt aller Wetterbedingungen über eine vieljährige Zeitspanne relativiert. Existieren aber immer extremere Werte bzw. nimmt die Dauer der extremen Wetterbedingungen zu, ist dies ein Indiz für den Klimawandel.

3. Warum heißt es Klima? 

Das Wort "Klima" leitet sich von "klimatos" ab. "klimatos" kommt aus dem Griechischen und bedeutet Abhang/geneigte Fläche/Neigung. Mit Neigung ist dabei die Neigung der Erdachse gemeint.

Erst durch die Neigung der Erde entstehen aufgrund der schwankenden Sonneneinstrahlung unsere Jahreszeiten.

4. Wie funktioniert das Klimasystem?   

Der Motor unseres Klimasystems ist die Sonne. Denn sie liefert die Energie für dieses sehr komplexe System. Je nach Ausrichtung der Erde zur Sonne erwärmt letztere die Erdoberfläche ungleichmäßig. Dadurch werden auf unserer Erde große Temperaturunterschiede hervorgerufen. Am Äquator ist es beispielsweise viel wärmer als an den Polen. Die Temperaturunterschiede verursachen wiederum große Luftdruckunterschiede, wodurch globale Windsysteme entstehen.

Um das komplexe Klimasystem besser verstehen zu können, werfen wir zunächst einen Blick auf den Strahlungshaushalt der Erde. Wie in der Grafik unten zu sehen ist, wird ein Teil der kurzwelligen Strahlung der Sonne beim Auftreffen auf Oberflächen absorbiert und in langwellige Wärmestrahlung umgewandelt. Dies ist auch der Grund, weshalb wir Wärme spüren, sobald die Sonne auf unsere Haut scheint. 

Abb. 2: Strahlungshaushalt der Erde (Quelle: dpa)

Die auftreffende solare Strahlung wird in der Atmosphäre durch Wolken und an der Erdoberfläche zurück in den Weltraum gestreut. Dies entspricht 30 Prozent der Sonnenstrahlung. Gleichzeitig wird aber auch solare Strahlung von der Atmosphäre und der Erdoberfläche absorbiert. Diese wird dabei in Wärme umgewandelt

Die Erde empfängt nicht nur Energie, sondern verliert auch Energie durch Abstrahlung - in Form von langwelliger Strahlung. Diese von der Erdoberfläche abgestrahlte, langwellige Strahlung wird wiederum einerseits direkt in den Weltraum abgestrahlt, andererseits von Treibhausgasen in der Atmosphäre absorbiert und reemittiert. Da nur ein Bruchteil der langwelligen Strahlung den Weltraum erreicht, verbleibt der Großteil der langwelligen Strahlung in der Atmosphäre bzw. kommt zur Erde als Gegenstrahlung zurück. Man spricht vom natürlichen Treibhauseffekt. Ohne diesen wäre auf der Erde kein Leben möglich.

Welche Rolle die Atmosphäre in unserem Klimasystem spielt und welche Auswirkungen der natürliche Treibhauseffekt hat, erklären wir dir in diesem Video: 

Einfach erklärt: So funktioniert unser Klima

Doch nicht nur die Atmosphäre ist in unserem Klimasystem essenziell. Beeinflusst wird das globale Klima unter anderem durch die Wechselwirkung zwischen Sonnenaktivität, Kontinenten, Meeren und Atmosphäre. 

Das natürliche Klimasystem der Erde setzt sich aus folgenden Bestandteilen zusammen, die sich gegenseitig wechselwirken:

  • Atmosphäre (Luft)        
  • Hydrosphäre (Wasser wie Ozeane, Flüsse, Seen, aber auch Meeresströmungen wie beispielsweise der Golfstrom)
  • Kryosphäre (Eis und Schnee): Schnee und Eis haben einen hohen Albedo, d.h. ein Großteil der kurzwelligen Sonnenstrahlung wird reflektiert.
  • Pedosphäre (Böden)
  • Lithosphäre (Gestein)
  • Biosphäre (Tiere und Pflanzen): Die Vegetation spielt hinsichtlich der Kohlendioxidaufnahme und der Wärme bzw. Feuchtigkeitsspeicherung eine wichtige Rolle in unserem Klimasystem. Dunkle Wälder absorbieren mehr Sonnenstrahlung als beispielsweise Ackerflächen.

5. Welche Klimaelemente gibt es?

Klimaelemente sind meteorologische Größen, die zur Beschreibung des Klimas und der Klimaänderung dienen. Die wichtigsten Klimaelemente sind: 

  • Temperatur
  • Niederschlag
  • Luftfeuchtigkeit
  • Bewölkung
  • Strahlung
  • Wind
  • Luftdruck

Die Verdunstung, die von Temperatur und Niederschlag abgeleitet werden kann, zählt ebenfalls zu den wichtigen Komponenten unseres Klimasystems.  

All diese meteorologischen Größen lassen sich mittels Wetterstationen messen. Damit diese Elemente aber als Klimagröße fungieren können, muss eine Datenreihe über einen repräsentativen Zeitraum existieren.

6. Welche Klimafaktoren gibt es?  

Klimafaktoren sind Faktoren, die die Klimaelemente und damit das Klima beeinflussen. Zu den natürlichen Klimafaktoren zählen unter anderem die geographische Breite, die Land-Meer-Verteilung bzw. Entfernung zum Meer oder andere große Gewässer sowie die Topographie oder Böden bzw. die Vegetation.

Meeresströmungen bzw. der Wasserkreislauf sowie die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre und ihre Zirkulationen beeinflussen das Klima ebenso wie die Sonnenaktivität, die Plattentektonik oder Meteoriteneinschläge. Auch die Asche von Vulkanen, die bei Ausbrüchen in die Atmosphäre gelangt, kann den Strahlungshaushalt der Erde und damit das Klima verändern. Die Erdumlaufbahn ist ebenfalls ausschlaggebend für eine Reihe von Klimafaktoren. Nicht außer Acht gelassen werden darf der Meeresspiegel und Phänomene wie El Niño bzw. La Niña

Neben den natürlichen Klimafaktoren gibt es auch die anthropogenen Klimafaktoren, wie beispielsweise die Bebauung oder Emissionen von Treibhausgasen.     

7. Entwicklung des Klimas - Auswertung von Klimadaten

Meteorolog:innen und Klimaforscher:innen beobachten die Entwicklung des Klimas. Um das Klima vorhersagen zu können, sind Klimadaten und ihre Auswertungen notwendig. Diese Daten kann man durch ein globales Netz an Messstationen, die sich nicht nur auf dem Land, sondern auch über dem Meer befinden, erfassen. Das Netz aus Messstationen erstreckt sich sowohl in horizontale als auch in vertikale Richtung. Wetter- bzw. Klimastationen auf Bergen sind daher genauso wichtig wie Messungen durch Flugzeuge oder Radiosonden bzw. Wetterballone. Auch Satelliten tragen zur Registrierung von Klimadaten bei. 

Klimamodelle simulieren das Klima auf der Erde. Dabei modellieren Computer, wie sich das Klima unter gewissen Voraussetzungen ändert. Je nach Treibhausgaskonzentration gibt es beispielsweise verschiedene Szenarien, wie im Lexikon "Klimawandel" näher erläutert wird. 

8. Klimadiagramm: Wie ist das Klima in Deutschland? 

Die Klimaelemente können in einem Klimadiagramm zusammengefasst werden. Ein Klimadiagramm ist also nichts anderes als die graphische Darstellung klimatischer Gegebenheiten im Jahresgang für einen Ort oder für ein Land. 

Die klimatischen Bedingungen für deine Stadt erhältst du auf unserer Klimaseite.

Beim hygrothermischen Klimadiagramm, auch Walter/Lieth-Klimadiagramm genannt, sind langjährige Klimamittelwerte von Temperatur und Niederschlag aufgetragen. Die rote Kurve (siehe Grafik unten) entspricht dabei der Tagesmitteltemperatur für jeden Monat. Die Durchschnittswerte der akkumulierten Niederschlagsmenge des jeweiligen Monats sind mittels der blauen Balken dargestellt. 

 

Abb. 3: Klimadiagramm für Berlin in Deutschland (Quelle: diercke)

  Jan Feb Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
Höchsttemperatur (°C) 2 4 8 13 19 22 23 23 19 13 7 3
Tiefsttemperatur (°C) -3 -2 0 4 8 11 13 12 9 6 2 -1
Niederschlag (l/m²) 43 37 38 42 55 71 53 65 46 36 50 55
Sonnenstunden (h) 1,5 2,6 3,9 5,2 7,1 7,4 7,0 6,8 5,2 3,6 1,7 1,2

Tab. 1: Klimatabelle für Berlin in Deutschland (Quelle: wetter.com)

Übrigens: Die Klimadaten für Berlin kannst du auf unserer Klimaseite einsehen. 

Anhand eines Klimadiagramms kann eine Stadt bzw. ein Gebiet relativ einfach einem Klimatypen zugeordnet werden. Liegt die Niederschlagskurve beispielsweise unter der Temperaturkurve, handelt es sich um Aridität. Auf Humidität lässt sich schließen, wenn die Niederschlagskurve über der Temperaturkurve liegt. Abhängig von der Anzahl der ariden bzw. humiden Monate sprechen Klimatolog:innen und Meteorolog:innen von aridem oder humidem Klima. Extrem arides Klima ist auch als Wüstenklima bekannt.

Kontinentales Klima ist im Klimadiagramm dagegen durch hohe Temperaturamplituden im Jahresgang gekennzeichnet. Niedrige Temperaturamplituden sprechen für Seeklima bzw. maritimes Klima. Ist kaum ein Jahresgang der Temperatur festzustellen, handelt es sich in der Regel um eine Klimastation in den Tropen. Diese sind nämlich nicht durch Jahreszeiten, sondern durch ein Tageszeitenklima geprägt. 

Jedes Klimadiagramm lässt sich einer Klimazone zuordnen. Deutschland liegt beispielsweise in der gemäßigten Klimazone.

9. Welche unterschiedlichen Klimazonen gibt es?

Je nachdem, auf welche Klimafaktoren man sich bezieht, kann das Klima auf unserer Erde vereinfacht in Klimazonen unterteilt werden. Eine der gängigsten Einteilungen beinhaltet fünf Klimazonen und richtet sich im weitesten Sinne nach der geographischen Breite:

  • polare Klimazone
  • subpolare Klimazone
  • gemäßigte Klimazone 
  • subtropische Klimazone 
  • tropische Klimazone

Für jede dieser Klimazone sind die klimatischen Verhältnisse einheitlich. Diese Klimazonen lassen sich aber noch weiter klassifizieren. Die Klimaklassifikationen nach Troll/Paffen sehen beispielsweise wie folgt aus:   

    

Abb. 4: Klimate der Erde (Quelle: dpa)                    

Die Klimaklassifikationen nach Köppen sind ebenfalls weit verbreitet.

Abhängig von der Entfernung zum Meer unterscheidet man unter anderem zwischen kontinentalem Klima und maritimem Klima/ozeanischem Klima/Seeklima/Meeresklima. Das Klima in Küstenregionen wird als Küstenklima bezeichnet. Was das mediterrane Klima ist, kannst du im Wetterlexikon-Artikel "mediterranes Klima" nachlesen.

Das Lokalklima in Städten nennt man Stadtklima. Es wird charakterisiert durch die Bebauung und weitere anthropogene Einflüsse. Städte sind oft auch sogenannte Wärmeinseln, da Beton und Asphalt mehr Wärme speichern als Grünflächen in ländlicheren Gebieten. 

Unterscheidet man das Klima räumlich, gibt es die Einteilungen Makroklima, Mesoklima und Mikroklima. Beim Makroklima ist das Klima eines Kontinentes gemeint, das beispielsweise von Klimaphänomen wie El Niño bzw. La Niña, dem Monsun oder dem Golfstrom beeinflusst wird. Das Mesoklima beschreibt klimatische Bedingungen von Ländern bzw. Größstädten, die räumliche Ausdehnung bezieht sich hierbei auf mehrere Hundert Kilometer. Das Mikroklima ist definiert als Klima für einen bestimmten Ort oder eine Stadt und umfasst Meter bis Kilometer. Eng verwandt mit Mesoklima ist auch der Begriff Regionalklima.

Die klimatischen Verhältnisse sind zudem abhängig von der Höhe. Das Klima der Hochlagen der Alpen nennt man alpines Klima. Es zählt zum Gebirgsklima. Fällt Niederschlag in fester Form, also als Schnee, sprechen Wetterexpert:innen vom sogenannten nivalen Klima. Dieses Klima gibt es unter anderem im Hochgebirge und an den Polen der Erde. 

Wie sich die Klimazonen aufgrund des Klimawandels verschieben, zeigen wir dir im Artikel "Klimawandel: So verschieben sich die Klimazonen". 

10. Klimareferenzperiode: Was ist das 30-jährige Klimamittel?

Wie bereits beschrieben, ist Klima vereinfacht gesehen der über einen längeren Zeitraum gemittelte Zustand des Wetters. Durch das 30-jährige Mittel können Abweichungen bzw. Tendenzen in Wettervorhersagen beziffert werden. Das langjährige Klimamittel kommt beispielsweise in unseren Monatsprognosen vor.

In der Regel bezieht sich das langjährige Klimamittel auf 30 Jahre. In der Klimaforschung oder in Klimavorhersagen sind bei Wetterexpert:innen auch längere oder kürzere Zeitspannen gebräuchlich. 

Die international gültige Klimareferenzperiode, die von der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) festgelegt wird, ist aktuell der Zeitraum 1991-2020. Diese Referenzperiode gilt seit 2021. Da sich zwei aufeinanderfolgende Klimareferenzzeiträume nicht überschneiden dürfen, gibt es nur alle 30 Jahre ein neues Klimamittel. Vor dem aktuellen Klimamittel galt demnach die Referenzperiode 1961-1990. 

Der Grund, weshalb sich die aufeinanderfolgenden Klimamittel nicht überschneiden dürfen, liegt darin, dass sich gleitende Mittel nicht so gut vergleichen lassen. Klimaveränderungen kann man bei nicht gleitenden Mitteln besser von zufälligen Effekten unterscheiden. 

Ob ein Monat zu warm/kalt oder zu nass/trocken war, wird anhand des Vergleichs mit dem aktuellen Klimamittel beurteilt. Dabei gibt es allerdings ein "Problem".

30-jähriges Mittel und Klimawandel    

Das Klima auf unserer Erde verändert sich. Alle Infos zur Klimaänderung erhältst du im weiterführenden Lexikonartikel zum Klimawandel.

In den vergangenen 30 Jahren ist die Erderwärmung massiv vorangeschritten, wodurch das Temperaturmittel der neuen Klimaperiode ebenfalls "steigt". Durch die Klimaerwärmung ist die neue 30-jährige Referenzperiode bereits außergewöhnlich hoch. Ein Vergleich mit dieser neuen Klimaperiode 1991-2020 lässt die Abweichungen nicht mehr so enorm erscheinen.

Lag die langjährige Jahresmittetemperatur für Deutschland zwischen 1961 und 1990 noch bei 8,2 Grad, beträgt die Jahresmitteltemperatur der neuen Referezperiode 1991-2020 nun bei 9,3 Grad. Beim Vergleich mit dem aktuellen Klimamittel 1991-2020 sieht es so aus, als wären die Temperaturabweichungen nun im "normalen" Bereich und nicht mehr "zu warm".

Dies führt dazu, dass Monate bzw. Jahre beim Vergleich mit der aktuellen Referenzperiode 1991-2020 "nur noch" durchschnittlich ausfallen und es den Anschein macht, dass völlig "normale" Temperaturverhältisse existieren. Doch der Schein trügt. Die neue Klimareferenzperiode gibt ein ganz falsches Bild ab. Denn Temperaturabweichungen erscheinen trotz des Klimawandels nicht so krass. Das wahre Ausmaß des Klimawandels ist dadurch nicht repräsentativ. Die absoluten Temperaturen sind aber dennoch auf extrem hohem Niveau, wodurch das Problem besteht, dass der Klimawandel durch die neue Klimareferenzperiode fälschlicherwesie unterschätzt werden könnte.

Da das aktuelle 30-jährige Klimamittel im Kampf gegen den Klimawandel ein falsches Zeichen setzen würde, wird häufig zusätzlich der Mittelwert der "alten" Periode 1961-1990 als Referenzwert angegeben.

Verwendete Quellen:

DWD, Wetterkunde für alle (Roth), Das Wetter (Llody), Duden.

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