mini|hochkant=1.5|Blick auf die Eiskappen der beiden Polargebiete mini|hochkant=1.5|Polare Klimate erstrecken sich von der Eiswüste bis zu den Tundren (Ilulissat-Eisfjord, Grönland)
Die Polargebiete – auch polare Klimazonen oder Polarzonen genannt – sind in erster Linie eine der erdumspannenden Klimazonen, die durch bestimmte solare oder thermische Schwellenwerte abgegrenzt werden. Die beiden Polargebiete – die Arktis im Norden und die Antarktis im Süden – liegen wie zwei Kappen auf der Erde – jeweils mit einem der beiden Pole im Mittelpunkt. Ihr Rand wird nach der solaren Definition von den Polarkreisen gebildet.Wilhelm Lauer, Daud Rafiqpoor, Peter Frankenberg: Die Klimate der Erde. Eine Klassifikation auf ökophysiologischer Grundlage der realen Vegetation. In Erdkunde, Band 50, Heft 4, Boss, Kleve 1996, PDF; 4,5 MB, abgerufen am 22. Dezember 2021, S. 276–277, 295, sowie Beilage V (10 Kartenseiten). Richtung Äquator schließen sich die gemäßigten Zonen an – genauer: die kaltgemäßigten. Nach thermischen Parametern kommt es je nach Klimaklassifikation und Autor zu erheblichen Abweichungen von den solaren Grenzen.
Das herausragende Merkmal aller polarer Klimate ist das Phänomen von Polartag (mit Mitternachtssonne) und Polarnacht, wobei die Sonne länger als 24 Stunden über bzw. unter dem Horizont bleibt. Am Polarkreis dauert das Phänomen zur Sommer- bzw. Wintersonnenwende jeweils genau einen Tag – an den Polen (fast) ein halbes Jahr. Weitere wichtige Merkmale – die jedoch ebenso für die alpine und nivale Höhenstufe der Hochgebirge aller Klimazonen zutreffen – sind sehr lange, sehr kalte Winter mit dauerhaft vergletscherten Regionen, Kältewüsten und Tundren ohne Baumbewuchs.
Im weiteren Sinne steht der Begriff Polargebiet über die klimatische Betrachtung hinaus für den globalen, geozonalen Naturraum mit all seinen weiteren Eigenarten.
Durch die globale Erwärmung kommt es zu einer Verschiebung der Klimazonen mit weitreichenden Folgen für Arktis und Antarktis. Dort wirkt zusätzlich die polare Verstärkung, die zu noch höheren Temperaturen führt. Dies beschleunigt das Abschmelzen der Eiskappen und das Auftauen der Permafrostböden. Durch das Vordringen von Gehölzen (auf der Nordhalbkugel) schrumpfen die Tundren: eine Bedrohung für die Artenvielfalt.Heinz Nolzen (Hrsg.): „Handbuch des Geographieunterrichts, Bd.12/2, Geozonen“, Aulis Verlag Deubner & Co. KG, Köln 1995
Klimazone mini|links|hochkant=3.65|Polare Klimazone(n) nach drei bekannten KlassifikationenFestlegung der Zonengrenzen nach: — Troll & Paffen (1964) — Lauer, Rafiqpoor & Frankenberg (1996) — Siegmund & Frankenberg (1999/2006) Elementare Makroklimate (maximale Ausdehnung): Zonenübergreifende Makroklimate / Weitere Flächen: ///// Übergangsklimate zu Nachbarzonen (Bei der Untergliederung (die auch Grundlage der Tabelle im Abschnitt Klimatypen ist) handelt es sich um eine beispielhafte Einteilung, die sich im Wesentlichen an die Arbeit von Schultz anlehnt.Im Hinblick auf die Globale Erwärmung wurden die ariden und semiariden Klimate (bezüglich Wüstenbildung, Versteppung), die Schultz klimatisch als Trockene Mittelbreiten und Tropisch / subtropische Trockengebiete zusammenfasst, separat erfasst. Zudem die gemäßigten Regenwaldklimate, die Schultz zwar mehrfach erwähnt, dann aber nicht separiert. Sie dient dazu, die große Zahl der „realen“ Klimatypen aus den gängigen Klassifikationsmodellen entsprechend zuzuordnen und damit besser vergleichbar zu machen.)
Solare Abgrenzung mini|Einstrahlwinkel und erwärmte Fläche am Äquator und am Pol
Die typischen jährlichen „Sonnenläufe“ bedingen das Phänomen von Polartag und -nacht zwischen Polarkreis und Pol, sodass diese Breitenkreise – die (heute) genau bei 66° 33′ 55″ nördlicher und südlicher Breite verlaufen – seit jeher als „natürliche Grenze“ zwischen den Polargebieten und den gemäßigten Zonen angesehen werden.
Strahlungsdaten Der Einstrahlungswinkel der Sonne ist mit Höchstständen von 47° an den Polarkreisen bis nur noch 23° an den Polen sehr flach.Ermittelt über Online-Rechner: Sonnenstand an einem gegebenen Tag. Azimut- und Elevationstabelle. Online, abgerufen am 9. November 2022. Dies führt zu einer mittleren jährlichen Globalstrahlung von unter 800 kWh/m² in den Polargebieten.Materialien der Hochschule Mannheim, Institut für Energie- und Umwelttechnik: Mittlere jährliche Globalstrahlung, RRE 03/2006, PDF, abgerufen am 26. November 2022. S. 26 von 40 (nach RWE).
Die Tageslängen bewegen sich im Jahreslauf zwischen 0 und 24 Stunden an den Polarkreisen und 0 bis 4380 Stunden an den Polen.Heinz Nolzen (Hrsg.): Handbuch des Geographieunterrichts. Bd. 12/II, Geozonen, Aulis Verlag Deubner & Co. KG, Köln 1996, ISBN 3-7614-1619-9. S. 6. Während der Vegetationsperiode liegen die Tageslängen im Mittel bei 20 bis 24 Stunden.
Der UV-Index (sonnenbrandwirksame Intensität der Ultraviolettstrahlung) ist im Jahresmittel um 12:00 Uhr Mittags mit 0 bis unter 2 niedrig.Abgeleitet aus commons-Karte „GOME.uviecclimyear lr.gif“, basierend auf GOME-Spektrometerdaten des ESA-Satelliten ERS-2, wie vom KNMI (Königliches Niederländisches Meteorologisches Institut) veröffentlicht.
Thermische Merkmale Durch diverse Faktoren (insbesondere Luft- und Meeresströmungen) wird die durch die eingestrahlte Sonnenenergie entstehende Wärme unregelmäßig nach Norden oder Süden transportiert. So ist die Hudson Bay in Kanada das halbe Jahr zugefroren, während der Hafen von Hammerfest in Norwegen – mehr als 1000 Kilometer weiter nördlich – das ganze Jahr eisfrei bleibt.
Die thermischen Grenzen der Polargebiete weichen daher mehr oder weniger von den solaren Grenzen ab. Vor diesem Hintergrund haben diese Gebiete einen niedrigen maximalen Energieeintrag mit geringer Variationsbreite.Werner H. Terjung, Stella S-F. Louie: Energy Input-Output Climates of the World: A Preliminary Attemp. Los Angeles 1971, PDF; 1,75 MB, abgerufen am 3. Juli 2022, S. 136, 148, 152, 157, 158, 159, 164.
Die größten Teile der Polarzonen sind ganzjährig von Eis und Schnee bedeckt und/oder durch kontinuierlichen, tiefgründigen Permafrost und mittlere Jahresminima größtenteils unter −40 °C gekennzeichnet.Abgeleitet aus Frostverteilung nach Larcher bzw. Larcher & Bauer in Jörg S. Pfadenhauer, Frank A. Klötzli: Vegetation der Erde. Springer Spektrum, Berlin/Heidelberg 2014, ISBN 978-3-642-41949-2, S. 46, Abb. 1–24 -sowie- Jürgen Schultz: Die Ökozonen der Erde. 4., völlig neu bearbeitete Auflage, Ulmer UTB, Stuttgart 2008, ISBN 978-3-8252-1514-9. S. 247, Abb. 12.3. Bis auf sehr schmale Küstenstreifen liegen alle Böden der Polarzone im Permafrost mit maximalen Bodentemperaturen um die 0 °C, im Gebietsdurchschnitt zwischen −7 und −14 ° und im Extrem bis −36 °C. Permafrost kommt auf mindestens 10, meistens jedoch über 90 Prozent der Flächen vor.Jaroslav Obu et al.: Northern Hemisphere permafrost map based on TTOP modelling for 2000–2016 at 1 km2 scale, in Earth-Science Reviews, Ausgabe 193, Juni 2019, Seiten 299–316, doi:10.1016/j.earscirev.2019.04.023, abgerufen am 12. Oktober 2022, S. 304: Fig. 3, 306: Fig. 5 -sowie- Zusammenfassung auf scinexx.de, abgerufen am 12. Oktober 2022.
Die reale durchschnittliche Jahresmitteltemperatur der bodennahen Luftschichten wird für den gesamten Zonenraum mit −23 °C angegeben.H. Kehl: Vegetationsökologie. Tropischer & Subtropischer Klimate / LV-TWK (B.8). tu-berlin.de – Vorbemerkungen zu Klimazonen. Abgerufen am 25. Dezember 2021. Während die absoluten Minima in der Arktis um −50 °C auf dem Land und um −30 °C auf dem Meereis liegen, kommt die Antarktis aufgrund der Höhe des Eisschildes von bis zu 4897 m auf Werte unter −85 °C.National Geographic (Hrsg.): Atlas der wilden Tiere. Deutsche Ausgabe, National Geographic Deutschland, Hamburg 2009, ISBN 978-3-86690-117-9, S. 224–226.
Das Oberflächenwasser polarer Meere ist im Schnitt unter +3 °C kalt.Abgeleitet aus Kailin Liu, Bingzhang Chen, Hongbin Liu: Global map with annual mean sea surface temperature (SST, C). Fig 2 in Evidence of partial thermal compensation in natural phytoplankton assemblages. doi:10.1002/lol2.10227, Limnology and Oceanography Letters Nr. 7, 2021.
Vergleicht man verschiedene Karten der Klimazonen (oder vergleichbarer geozonaler Modelle), so fallen erhebliche Abweichungen der Zonengrenzen auf, wie man bereits an den drei Modellen der hier veröffentlichten Karte erkennen kann.Auf der Nordhalbkugel bei Spitzbergen liegt die thermische Grenze zu den Mittelbreiten durch den warmen Golfstrom bis zu 1400 km polnäher, während sie in der Hudson Bay und im Beringmeer durch die kalten Meeresströmungen des Arktischen Ozeans jeweils über 1500 km weiter südlich liegt.
Auf der Südhalbkugel führt die riesige eisbedeckte Landmasse des antarktischen Kontinentes fast überall zu einer Verschiebung der Zonengrenze in Richtung Mittelbreiten, die südlich von Afrika an die 2000 km beträgt (obgleich die Verläufe über dem Meer keine valide Grundlage haben). (Abgeleitet aus Karte „Klimazonen (3 Modelle) und Makroklimate“, Entfernungen per Messwerkzeug auf der Karte Die größten Gebirge der Erde (für Wikipedia), Google Maps, abgerufen am 6. November 2022.)
Klassifikationen und Festlegungen Etliche Wissenschaftler haben versucht, die Grenzen der Klimazonen grundlegend zu definieren oder ihre Ansätze ermöglichen die Ableitung entsprechender Schwellenwerte. Einige Beispiele: