Das Klima ist der mit meteorologischen Methoden ermittelte Durchschnitt der dynamischen Prozesse in der Erdatmosphäre: als Zusammenfassung der Wettererscheinungen kleinräumiger Örtlichkeiten (Meso- beziehungsweise Regionalklima) oder bezogen auf kontinentale Dimensionen (Makroklima), einschließlich aller Schwankungen im Jahresverlauf und basierend auf einer Vielzahl von Klimaelementen. Die klimatischen Bedingungen werden nicht nur von der Sonneneinstrahlung sowie den physikalischen und chemischen Abläufen innerhalb der Atmosphäre gesteuert, sondern zusätzlich von den Einflüssen und Wechselwirkungen der anderen vier Erdsphären (Hydrosphäre, Kryosphäre, Biosphäre und Lithosphäre). Um neben allen anderen Witterungsvorgängen auch den Temperaturverlauf in einem statistisch relevanten Zeitrahmen mit ausreichender Genauigkeit darzustellen, empfiehlt die Weltorganisation für Meteorologie (WMO) die Verwendung von Referenzperioden (auch Normalperioden oder CLINO-Perioden), in denen die Monatsmittelwerte als Zeitreihe über 30 Jahre in einem Datensatz zusammengefasst werden. Bis einschließlich 2020 war die Referenzperiode der Jahre 1961 bis 1990 der gültige und allgemein gebräuchliche Vergleichsmaßstab. Dieser wurde mit Beginn des Jahres 2021 von der neuen Normalperiode 1991 bis 2020 abgelöst.Klimatologische Referenzperiode. In: Wetterlexikon. Deutscher Wetterdienst, abgerufen am 10. Dezember 2019.
Die Gesetzmäßigkeiten des Klimas, seine Komponenten, Prozesse und Einflussfaktoren sowie seine mögliche künftige Entwicklung sind Forschungsgegenstand der Klimatologie. Als interdisziplinär geprägte Wissenschaft kooperiert die Klimatologie unter anderem mit Fachgebieten wie der Physik, Meteorologie, Geographie, Geologie und Ozeanographie und verwendet zum Teil deren Methoden beziehungsweise Nachweisverfahren.
Die Paläoklimatologie ist ein bedeutender Teilbereich sowohl der Klimatologie als auch der Historischen Geologie. Ihre Aufgabe besteht darin, anhand von Isotopenuntersuchungen und Datenreihen aus Klimaarchiven und indirekten Klimaanzeigern (Proxys) die klimatischen Bedingungen über historische oder geologische Zeiträume in Form einer Klimageschichte zu rekonstruieren und die Mechanismen vergangener Klimawandel-Ereignisse zu entschlüsseln, wie zum Beispiel den Einfluss der sich periodisch verändernden Sonneneinstrahlung aufgrund der Milanković-Zyklen auf das Erdsystem.
Obwohl das Klima heute das am genauesten untersuchte natürliche System darstellt, unterliegt der Klimabegriff aufgrund seiner globalen Komplexität zahlreichen Vereinfachungen, Vereinheitlichungen und Vergröberungen in den Modellen, die zu erheblichen Abweichungen bei den realen Verhältnissen an einem konkreten Ort führen können.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. 20–21.
Begriff Definition Je nach Entwicklungsstand und Schwerpunkt der Klimaforschung gab und gibt es verschiedene Definitionen. Das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) arbeitet auf Grundlage einer weiten Begriffsbestimmung:
Diese Definition des IPCC umfasst eine tiefenzeitliche Perspektive und nimmt neben der Atmosphäre noch weitere Subsysteme (Erdsphären) mit in den Blick. Sie spiegelt die Entwicklung seit der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts, in der die interdisziplinäre Erforschung der Klimadynamik, einschließlich ihrer Ursachen, möglich wurde und in den Vordergrund des Interesses rückte. Damit gewann die zeitliche gegenüber der regionalen Dimension an Bedeutung.
Der Deutsche Wetterdienst (DWD) definiert Klima enger, mit räumlichem Bezug und auf einer Zeitskala von Jahrzehnten:
In der geographischen Klimatologie wurde Klima von Joachim Blüthgen in seiner Allgemeinen Klimageographie wie folgt definiert:
In der meteorologischen Klimatologie wird Klima nach Manfred Hendl wie folgt definiert:
Die für die Klimatologie grundlegende Definition stammt vom Wiener Meteorologen Julius von Hann (1839–1921), der den Begriff verstand als Von Hann begründete damit die „Mittelwertsklimatologie“. Er griff in seiner Definition auf die das 19. Jahrhundert prägende, auf die menschliche Erfahrung eines Ortes zielende Definition Alexander von Humboldts zurück; dieser begriff Klima als .
Etymologie Das Wort Klima (Plural: Klimate oder, näher am Griechischen, Klimata; selten (eingedeutscht) auch Klimas) ist eine Übernahme des altgriechischen Wortes κλίμα klíma, dessen erste Bedeutung (um 500 v. Chr.) in diesem Zusammenhang ‚Krümmung/Neigung [des Sonnenstandes]‘ war und zum Verb κλίνειν klínein, ‚neigen‘, ‚biegen‘, ‚krümmen‘, ‚anlehnen‘ gehört. Über das Spätlateinische clima (Verb: clinare, ‚beugen‘, ‚biegen‘, ‚neigen‘) kam der Begriff schließlich ins Deutsche.Wiktionary: Klima.
Klima bezieht sich nicht auf die Ekliptik, also darauf, dass die Erdachse zur Ebene der Erdbahn gegenwärtig einen Neigungswinkel von ca. 23,5 Grad aufweist, sondern auf die Kugelform der Erde. Dies entspricht der Erfahrung, dass nur durch eine Fortbewegung in Nord-Süd-Richtung die Beobachtung anderer Himmelsgegenden möglich ist. Die entsprechende Eindeutschung ist das Kompositum „Himmelsstrich“, das jedoch nur noch die geographische Gegend und nicht mehr die zugehörige Witterung bezeichnet.
Im 20. Jahrhundert hat sich dabei das Begriffsverständnis von der Wettergesamtheit (E. E. Fedorov 1927) hin zur Synthese des Wetters (WMO 1979) entwickelt.
Zeitliche Dimension
mini|hochkant=1.3|Meteorologisches Observatorium auf dem Hohen Peißenberg (Oberbayern), 977 Meter über Meereshöhe gelegen Im Unterschied zu dem in einem bestimmten Gebiet auftretenden Wetter (Zeitrahmen: Stunden bis wenige Tage) und zur Witterung (Zeitrahmen: bis etwa eine Woche, seltener ein Monat oder eine Jahreszeit) werden in der Klimatologie fest definierte Zeiträume statistisch ausgewertet, vorwiegend in Bezug auf das 19. bis 21. Jahrhundert. Die Ausgangsbasis bildet dabei immer das Wettergeschehen einschließlich der meteorologisch erfassten Daten und Messwerte.
Die Weltorganisation für Meteorologie (WMO) empfiehlt in dem Zusammenhang sogenannte Klimanormalperioden mit einer Dauer von 30 Jahren. Bisheriger Standard war die Jahresreihe 1961–1990, die der üblichen Regelung entsprechend bis 2020 Gültigkeit hatte und nun durch 1991–2020 ersetzt wurde. Aus praktischen Erwägungen werden alternative Normalperioden ebenfalls benutzt. Um über ein möglichst zeitnahes Intervall zu verfügen, wurde von der österreichischen Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG) häufig die Periode 1971–2000 herangezogen, auch im Hinblick auf die für die Alpenregion wichtigen Gletscherinventare. Zusätzlich empfiehlt die WMO ihren Mitgliedsorganisationen den Vergleichszeitraum 1981–2010, der parallel zur jeweils gültigen Referenzperiode herangezogen wird, unter anderem für MeteoSchweiz.
Daneben werden auch größere Zeiträume ausgewertet, wie die hundertjährige Säkularperiode 1851–1950, um auf diese Weise klimatische Anomalien und Trends in einem größeren zeitlichen Kontext darzustellen. Dieses Prinzip wird sowohl auf lokaler als auch auf landesweiter oder globaler Ebene angewendet. Der international anerkannte Index des Goddard Institute for Space Studies (GISS) und der NASA enthält die weltweiten Temperaturanomalien ab dem Jahr 1880 auf der Grundlage der Referenzperiode 1951–1980.
Bei Klimarekonstruktionen, die geologische Perioden und damit Zeiträume von Jahrmillionen umfassen, spielen Wettereinflüsse naturgemäß keine Rolle mehr. Stattdessen wird versucht, durch Auswertung von Sedimenten, tierischen und pflanzlichen Fossilien sowie durch Isotopenuntersuchungen eine Klimacharakteristik der jeweiligen Epochen zu erstellen, einschließlich kurzzeitiger Abkühlungs- oder Erwärmungsphasen. Durch die raschen Fortschritte der verschiedenen Analysetechniken werden auf diesem Sektor zunehmend präzisere Ergebnisse auch in der zeitlichen Auflösung erzielt.
Räumliche Dimension Der Begriff Klima wird häufig mit dem Weltklima beziehungsweise dem globalen Klima assoziiert. Jedoch ist die globale Temperaturentwicklung nicht repräsentativ für einzelne Regionen, die sogar über einen gewissen Zeitraum eine gegenläufige Tendenz aufweisen können. Ein Beispiel hierfür ist eine „cold blob“ genannte stabile Kälteblase im subpolaren Atlantik südlich von Grönland, die sich offenbar über Jahrzehnte entwickelt hat und die ihre Existenz möglicherweise umfangreichen Schmelzwassereinträgen des Grönländischen Eisschilds verdankt. Umgekehrt kann ein lokaler Rekordsommer in global ermittelten Datenreihen „verschwinden“.
Im Hinblick auf räumliche Dimensionen hat sich eine dreistufige Einteilung bewährt:
Das Mikroklima umfasst einige Meter bis wenige Kilometer, wie eine Terrasse, eine Agrarfläche oder ein Straßenzug. Das Mesoklima bezieht sich auf Landstriche (zum Beispiel eine Bergkette) bis zu einigen hundert Kilometern Ausdehnung. Das Makroklima beschreibt kontinentale und globale Zusammenhänge.
Während beim Wetter eine enge Beziehung zwischen der räumlichen Dimension und der Ereignisdauer besteht, ist dieser Aspekt für klimatologische Analysen weniger relevant.
Mikroklima (oder Kleinklima) Mikroklima bezeichnet das Klima im Bereich der bodennahen Luftschichten bis etwa zwei Meter Höhe oder das Klima, das sich in einem kleinen, klar umrissenen Bereich ausbildet (zum Beispiel an Hanglagen oder in einer urbanen Umgebung).
Das Mikroklima wird entscheidend durch die Oberflächenstruktur und die dort auftretende Bodenreibung des Windes geprägt. In diesem Umfeld treten schwächere Luftströmungen, aber größere Temperaturdifferenzen auf. Die Verschiedenheit der Böden, der Geländeformen und der Pflanzengesellschaft kann auf engem Raum große Klimagegensätze hervorrufen. Das Mikroklima ist besonders für niedrig wachsende Pflanzen von Bedeutung, da diese ihr klimaempfindlichstes Lebensstadium in der bodennahen Luftschicht durchlaufen, und spielt zum Beispiel bei den Eigenschaften einer Weinbergslage im Qualitätsweinbau eine wichtige Rolle.
Auch der Mensch ist dem Mikroklima direkt ausgesetzt. Besonders im Lebensraum einer Stadt weicht das Mikroklima durch unterschiedliche Baustoffe, architektonische Gestaltung, Sonneneinstrahlung oder Beschattung oftmals von den natürlichen Gegebenheiten ab und kann sich durch Eingriffe in die jeweilige Bausubstanz oder deren Umgebung rasch und nachhaltig ändern.
Mesoklima Mesoklimate bestehen aus unterschiedlichen Einzelklimaten, die eine Ausdehnung zwischen einigen hundert Metern und wenigen hundert Kilometern besitzen, im Regelfall jedoch Areale im unteren Kilometerbereich umfassen. Aufgrund dieses breiten, aber lokalen Spektrums spielen hierbei viele Aspekte der angewandten Meteorologie und der Klimatologie eine große Rolle, beispielsweise das Stadtklima oder das Regenwaldklima. Generell werden alle Lokalklimate und Geländeklimate zu den Mesoklimaten gezählt, wie die Lokalklimate von Ökosystemen, wobei bei diesen der Übergang zu den Mikroklimaten fließend ist.
Regionalklima Beim Regionalklima handelt es sich um das Klima einer Raumeinheit auf der Mesoskala. Dementsprechend weist es viele Gemeinsamkeiten mit dem Mesoklima auf. Das Regionalklima zeichnet sich dadurch aus, dass es vor allem von regionalen Gegebenheiten wie der Landnutzung abhängt. Darüber hinaus ist die regionale Geländeform ein wichtiger Einflussfaktor.
Da das Regionalklima besonders für forst- und landwirtschaftliche sowie infrastrukturelle Prozesse wichtig ist, werden hierzu regionalklimatische Karten benutzt. Normalerweise untersucht man Regionalklimate bezogen auf naturräumlich, verwaltungstechnisch oder landschaftlich abgegrenzte Gebietseinheiten.Wetterlexikon: Regionalklima – wetter.deWetter und Klima – Deutscher Wetterdienst – Glossar – R – Regionalklima
Makroklima (oder Großklima)