mini|hochkant=1.7|Bei der effektiven Klimaklassifikation wird in der Regel die Verteilung der großen natürlichen Vegetationsformen als Vorgabe zur Begrenzung der Klimagebiete verwendet (stark vereinfachte Darstellung). Eine effektive Klimaklassifikation ist die Gliederung der Erde in Regionen mit vergleichbaren Klimaverhältnissen, indem lokal ermittelte Daten verschiedener Klimaelemente (vor allem langjährig gemittelte Werte für Lufttemperaturen und Niederschläge) in Bezug zu maßgeblich vom Klima beeinflussten Eigenschaften (z. B. Vegetation, Bodenbeschaffenheit, Wasserhaushalt) gesetzt werden. Somit stehen die Wirkungen (Effekte) des Klimas im Mittelpunkt und die einzelnen Klimaregionen werden quantitativ über ähnliche Muster benachbarter Stationen abgeleitet.Klimaklassifikation – effektive. In: Wetter- und Klimalexikon des deutschen Wetterdienstes, abgerufen am 7. Januar 2022. Im Gegensatz dazu werden die einzelnen Klimaregionen für die genetische Klimaklassifikation ursächlich von den großen Klimasystemen abgeleitet. Moderne integrative Ansätze vermitteln zwischen beiden Methoden.
Um die Klimatypen genauer abgrenzen zu können, ist neben dem Thermoisoplethendiagramm nach Troll auch das System der Klimadiagramme nach Walter und Lieth zu nennen, die übersichtlich bestimmten Klimaten und lokalen Variationen zugeordnet werden können.
Aus den örtlichen Klimaprofilen und den weiteren Eigenschaften wird demnach ein charakteristisches Merkmalsprofil erarbeitet: So werden ähnliche Profile – etwa im Abgleich mit gleichartigen Vegetationsformen beziehungsweise Pflanzenformationen – zu einem Klimatyp mit genau definierten klimatischen Mittel-, Andauer-, Grenz- und Schwellenwerten von Wärme- und Niederschlagsbilanzen zusammengefasst. Sie werden dann zu größeren Räumen aggregiert, die innerhalb der definierten Parameter liegen und damit ungefähr das gleiche Klima aufweisen. Die kleinräumigen Unterschiede müssen hierbei den großen Regelhaftigkeiten der Klimate weichen, die sich aus möglichst wenigen Parametern ableiten lassen, die dennoch das Wesentliche der realen Verhältnisse abbilden.
Die so entstehenden Klimakarten aus effektiven Modellen weisen durch den Bezug zum Pflanzenkleid der Erde mehr oder weniger große Ähnlichkeiten zu den Karten der Vegetationszonen auf; Klimaklassifikationen basieren jedoch auf bestimmten Messwerten und nicht auf Beobachtungsdaten.Richard Pott: Allgemeine Geobotanik. Springer, Berlin / Heidelberg 2005, ISBN 3-540-23058-0.Dieter Heinrich, Manfred Hergt: dtv-Atlas zur Ökologie. 3. Aufl., Dt. Taschenbuch-Verlag (dtv), 3228, München 1994, ISBN 3-423-03228-6. Kommt die Kombination der verschiedenen Messwerte den tatsächlichen Wachstumsbedingungen der Vegetation nahe, ähnelt das Kartenbild der realen Vegetationsverteilung. Da aufgrund der zunehmenden Komplexität jedoch unmöglich alle Klimafaktoren berücksichtigt werden können, wird es immer mehr oder weniger große Regionen geben, die nicht die von der Klimaklassifikation ermittelte Pflanzenformation trägt.
Um die Hauptklassen genauer abgrenzen zu können und das Klima möglichst detailliert darzustellen, werden oftmals noch weitere Kriterien wie etwa Humidität/Aridität, jahreszeitliche Besonderheiten oder Gebirgsklimate in die Betrachtung einbezogen.
Da die verschiedenen Autoren effektiver Klimaklassifikationen ganz unterschiedliche Messdaten verwendet haben, kam es bei jedem neuen Modell in der Fachwelt zu heftigen Diskussionen über dessen Zuverlässigkeit und Zweckmäßigkeit.Heinz Nolzen (Hrsg.): Handbuch des Geographieunterrichts. Bd. 12/I, Geozonen, Aulis Verlag Deubner & Co. KG, Köln 1995, ISBN 3-7614-1618-0. S. 18–19, 25.
Klimaklassifikation nach Köppen und Geiger Diese frühe effektive Klimaklassifikation, die heute noch die mit Abstand häufigste Verwendung findet, wurde von Wladimir Peter Köppen bis 1918 entwickelt und von Rudolf Geiger ab den 1930ern bis 1961 weitergeführt. Sie orientiert sich an der Verbreitung der Vegetationsgebiete der Erde – nach der Grundthese, dass diese durch eine simple Kombination einfacher Wärme- und Wassermangelgrenzen gegliedert werden können. Köppen verzichtet im Gegensatz zu anderen Modellen in der obersten Gliederungsebene auf die vier weltumspannenden thermischen Klimazonen (Tropen, Subtropen, Mittelbreiten und Polargebiete). Stattdessen werden fünf Klimaklassen definiert, die zum Teil bereits hygrische Klimaelemente enthalten.W. Köppen: Das geographische System der Klimate in W. Köppen und R. Geiger (Hrsg.): Handbuch der Klimatologie (in fünf Bänden), Band 1, Teil C, Gebrüder Borntraeger, Berlin 1936, PDF; 4,7 MB. S. C6 (Grundlage der Klassifikation), C14 (Schneeklimate) bzw. C27 (Eisklimate), C17 (Baumklimate), zudem: C16–C18, C27–C28, C29-C34, C43W. Köppen: Grundriss der Klimakunde, zweite, verbesserte Auflage der Klimate der Erde, De Gruyter, Berlin 1931. S. 106, 125–126, 134, 135 (Namengebung nebensächlich), 150–151, 155–157, 160–162.
Vor- und Nachteile, Verwendung
Köppens Ansatz ist (nach eigener Aussage) eher induktiv,Köppen 1918, S. 193. da er aus der Kombination bestimmter Temperatur- und Niederschlagsdaten abstrakte Klimate ableitete. Er strebte dabei nicht nach einer möglichst großen Übereinstimmung seines Modelles mit den natürlichen Vegetationsgebieten, sondern nach der kleinstmöglichen Anzahl von Klimaparametern, um aus deren Kombination die realen Verhältnisse Auf diese Weise entstanden einige „theoretische Klimate“, die in der Natur nicht vorkommen: Köppen nahm dies für 10 Klimate an, nach modernen Berechnungen sind es maximal zwei (Csc und Dsc).Christoph Beck, Bruno Rudolf, Christian-D. Schönwiese, Tim Staeger, Silke Trömel: Entwicklung einer Beobachtungsdatengrundlage für DEKLIM und statistische Analyse der Klimavariabilität. Abschlussbericht zum DEKLIM-Forschungsvorhaben mit dem Förderkennzeichen 01LD0032 im Auftrag des Bundesministeriums für Bildung und Forschung in Berichte des Instituts für Atmosphäre und Umwelt der Universität Frankfurt/Main, Nr. 6, 2007, PDF abgerufen am 27. Mai 2023, S. 27. Die großflächigen Klimate bilden zwar die realen Kombinationen der verwendeten Parameter ab, sie sind jedoch insbesondere in einigen Klimaten der Klimaklassen B, C und D nicht ausreichend, um eine bestimmte Vegetation vorherzusagen. So finden sich etwa tropische Trockenwälder sowohl unter Aw/As-Bedingungen als auch unter Cwa; das sogenannte Steppenklima (BS) umfasst zwar Trockensteppen, nicht jedoch die eigentlichen Grassteppen, die tatsächlich in C- und D-Klimaten zu finden sind; und im Bereich des Dfa-Klimas gedeihen Mischwälder, Laubwälder, Waldsteppen bis hin zu baumfreien Steppen: In diesen Fällen sind weitere oder andere Klimafaktoren (zum Beispiel die Vegetationsdauer, die Zahl der humiden/ariden Monate oder die jährliche Temperaturamplitude) für die Art der Pflanzenformationen entscheidender.Thomas Denk, Guido Grimm, Friðgeir Grímsson, Reinhard Zetter: Evidence from "Köppen signatures" of fossil plant assemblages for effective heat transport of Gulf Stream to subarctic North Atlantic during Miocene cooling. In: Biogeosciences. 10. 7927-7942. 2013. doi:10.5194/bg-10-7927-2013, S. 7932, Tabelle 4: Vegetation zones of the Earth and their corresponding Köppen climate types.
Die genannten Einschränkungen sind allerdings nur dann nachteilig, wenn sie nicht berücksichtigt werden und Köppen-Klimate trotzdem in ökologischen oder geobotanischen Zusammenhängen verwendet werden. In diesen Fachbereichen wird daher vorwiegend auf Troll & Paffen oder die ökophysiologische Klassifikationen von Lauer, Frankenberg und Rafiqpoor zurückgegriffen.
„Echte“ Nachteile der Köppen-Geiger-Klassifikation liegen im hohen Alter der Arbeit (die räumliche Verteilung der Pflanzenformationen – ein grundlegendes Kriterium des Modells – bezieht sich auf den Zustand von 1928) und in der Gleichsetzung von zonalen und Gebirgsklimaten, beispielsweise von tropischen Höhenklimaten mit ähnlichen Tieflandklimaten der mittleren Breiten (während etwa die kalte Periode im Jahreszeitenklima von Dortmund ein halbes Jahr dauert, gibt es zum Beispiel im Tageszeitenklima in Jimma im äthiopischen Hochland – beide werden dem Cfb-Klima zugeordnet – ganzjährig nur kalte Nächte und keinen Winter). Diese beiden Nachteile – die auch noch auf die modernen, digitalisierten Überarbeitungen zutreffen – machen das Modell für andere Naturwissenschaften ungeeignet.Sascha Leufke (Autor), Michael Hemmer, Gabriele Schrüfer, Jan Christoph Schubert (Hrsg.): Klimazonen im Geographieunterricht – Fachliche Vorstellungen und Schülervorstellungen im Vergleich. In: Münsteraner Arbeiten zur Geographiedidaktik. Band 02, 2011, PDF, S. 24–26.
Trotz der fachlichen Unzulänglichkeiten hat sich die Klimakarte von Köppen & Geiger in der Klimageographie aufgrund ihres prägnanten, logischen Aufbaus mit nur 30 Klimatypen und ihrer klaren Abgrenzung nach Schwellenwerten und Andauerzeiten der Temperatur- und Niederschläge weltweit in etlichen (etwa digitalen) Überarbeitungen und Ableitungen etabliert.Elgene Owen Box: World Bioclimatic Zonation. In: Elgene Owen Box (Hrsg.): Vegetation Structure and Function at Multiple Spatial, Temporal and Conceptual Scales. Springer International Publishing, Schweiz 2016, ISBN 978-3-319-21451-1, S. 11. Sie ist nach SiegmundAlexander Siegmund: Faszination Baar – Porträts aus Natur und Landschaft. 2., überarb. und erw. Auflage. Verlag der Morys Hofbuchhandlung, Donaueschingen 2006, ISBN 3-9802492-2-0.. Vorteilhaft sind die Köppenklimate heute vor allem für die Sichtbarmachung von globalen Klimaveränderungen, da sich die Grenzen der Klimate aufgrund der wenigen Parameter schnell verschieben (während die reale Pflanzenwelt und andere Klimaklassifikationen wesentlich träger reagieren).
Übersicht der Klimaschlüssel Köppen sortierte die Klimate (Klimatypen) der Erde nach einem (kryptischen) Klimaschlüssel, der aus einer bestimmten Kombination von zwei bis drei Buchstaben besteht. Er gab zwar vielen dieser Klimate ebenfalls Namen (etwa Eichenklima, Birkenklima, Prärienklima usw.), legte jedoch Wert darauf, dies nur als „zweckdienliche Nebensache“ zu betrachten, um die Eindeutigkeit der kryptischen Bezeichnungen nicht zu gefährden; da etliche Klarnamen mit anderen Klassifikationssystemen verwechselt werden können (siehe beispielsweise Subpolares Ozeanklima Cfc).
Klimaklassen, Hauptklimate (Alternative) Der erste Buchstabe gibt die Klimaklasse an, die durch unterschiedliche Temperaturgrenzwerte (für A, C, D und E) oder eine Kombination aus Temperatur und Niederschlag (für B) definiert werden.
Durch die Hinzufügung eines zweiten Buchstabens kommt Köppen auf die 11 Hauptklimate Af(Am), Aw/As, BW, BS, Cf, Cs, Cw, Df, Dw, ET und EF (heute bisweilen ergänzt um Ds als zwölften Klimatyp).
Köppen und Geiger untergliederten jedes Hauptklimat der Klimaklassen C und D nochmals, sodass hier ein dreiteiliger Klimaschlüssel entstand: Konkret ist dies eine weitere Differenzierung nach Sommerwärme und Winterkälte mit den Buchstaben a bis d. Moderne Umsetzungen (vor allem in englischsprachigen Veröffentlichungen) orientieren sich zuweilen mehr an den realen Vegetationsverhältnissen, sodass andere Kombinationen gruppiert werden, die zudem ohne die Schlüssel Csc, Cwb und Cwc auskommen, da diese rein theoretisch und in diesem Sinne nutzlos sind.M. Kottek, J. Grieser, C. Beck, B. Rudolf und F. Rubel: World Map of the Köppen-Geiger climate classification updated. auf www.weather.gov, abgerufen am 1. April 2023.Vladimir V. Shishov, Alberto Arzac, Margarita Popkova, Bao Yang: Experimental and Theoretical Analysis of Tree-Ring Growth in Cold Climates Boreal Forests in the Face of Climate Change. In: Boreal Forests in the Face of Climate Change - Sustainable Management Kapitel IV, Springer Cham, 2023, doi:10.1007/978-3-031-15988-6_11 S. 295–321, Abbildung 1: Main classes of cold climates and the representative Köppen climate classification subtypes.