Inhalt

1  Einführung  3

2  Klimaelemente  4

2.1  Solare Strahlung  4

2.2  Lufttemperatur  7

2.3  Wind  9

2.4  Luftfeuchte  12

2.5  Bewölkung  13

2.6  Verdunstung  16

2.7  Niederschlag  17

3  Zusammenfassung  22

Abbildungsverzeichnis   

Abbildung  1: Astronomisch mögliche Globalstrahlung in Watt/m und Tag (24h), keine  

Ber  ücksichtigung von Reflexion der Sonnenstrahlung an den Wolken und der Erdoberfläche  

Quelle  :  5

Abbildung  2: Jahressumme der Globalstrahlung Quelle:  6

Abbildung  3: Mittlere Anzahl der jährlichen Sommertage in Deutschland Quelle:  7

Abbildung  4: Mittlere Anzahl der jährlichen Frosttage in Deutschland Quelle:  9

Abbildung  5: Abhängigkeit der Windgeschwindigkeit von der Höhe über Grund Quelle:  10

Abbildung  6: Bodennahe Windverhältnisse in Deutschland Quelle:  11

Abbildung  7: Zusammenhang Taupunkte Quelle:  12

Abbildung  8: Nebelhäufigkeit bei Tag und Nacht in Deutschland Quelle:  13

Abbildung  9: Mittlere jährliche Sonnenscheindauer (1961-1990) in Deutschland Quelle:  14

Abbildung  10: Mittlere jahreszeitliche Sonnenscheindauer in Deutschland Quelle:  15

Abbildung  11: Verdunstung im mm/a in Deutschland  17

Abbildung  12: Niederschlagsverteilung in Deutschland Quelle:  18

Abbildung  13: Niederschlag in mm im Sommer in Deutschland Quelle:  19

Abbildung  14: Niederschlag in mm im Winter in Deutschland Quelle:  19

Abbildung  15: Mittlere Anzahl Regentage pro Jahr Quelle:  20

Abbildung  16: Schneedecke im Durchschnitt Zeitraum 1980-1999 in Deutschland  21

Tabellenverzeichnis   

Tabelle 1:  Astronomische Parameter am Beispiel Deutschlands Lage Deutschlands zwischen 47 N  

  (Deutsche Alpen) und 55 N (Sylt) Quelle:  6

2

1 Einführung

Der Begriff Klima bezeichnet die Gesamtheit aller meteorologischen Vorgänge, die für den durchschnittlichen Zustand der Erdatmosphäre an einem Ort verantwortlich sind. Es umfasst alle an einem Ort möglichen Wetterzustände, einschließlich ihrer typischen Aufeinanderfolge sowie ihrer tages- und jahreszeitlichen Schwankungen. Das Klima wird jedoch nicht nur von Prozessen innerhalb der Atmosphäre, sondern durch das Wechselspiel aller Sphären der Erde (Kontinente, Meere, Atmosphäre) sowie der Sonnenaktivität geprägt. Es umfasst zudem unterschiedlichste Größenordnungen, wobei vor allem die zeitliche und räumliche Dimension des Klimabegriffs von ¹ entscheidender Bedeutung für dessen Verständnis sind.

Es existiert keine einzelne Größe mit der das Klima eines bestimmten Raumes charakterisiert werden könnte. Daher wird es durch verschiedene Größen, den Klimaelementen erfasst. Diese kennzeichnen die atmosphärischen Zustände und Vorgänge.

Klimaelemente sind messbare Einzelerscheinungen anhand derer das Klima eines bestimmten Ortes charakterisiert werden kann. Sie unterteilen sich in

- Strahlung,

- Lufttemperatur,

- Wind,

- Luftfeuchtigkeit,

- Bewölkung,

- Verdunstung,

- Niederschlag.

Sie werden durch Parameter hinsichtlich ihrer örtlich definierten Werteverteilungen in Abhängigkeit ^{2 3} , von Jahres- und Tageszeit beschrieben und mit Hilfe von Wetterstationen erfasst. Im Folgenden werden diese Klimaelemente kurz erläutert und im Einzelnen für den Raum Deutschland betrachtet.

¹ http://de.wikipedia.org/wiki/Klima, Stand 07/2011

² http://www.geo.fu-berlin.de, Stand 07/2011

³ Kappas, Martin; „Klimatologie, Klimaforschung im 21. Jahrhundert - Herausforderung für Natur- und Sozialwissenschaften“; Spektrum Verlag; Heidelberg 2009, S. 86 ff.

2 Klimaelemente

2.1 Solare Strahlung

Der Begriff Strahlung bezeichnet die Ausbreitung von Teilchen oder Wellen. Im ersten Fall spricht man von Teilchenstrahlung oder Korpuskularstrahlung, im zweiten von Wellenstrahlung. Man unterscheidet Strahlung nach ihren Bestandteilen, nach ihrer Quelle oder nach ihrer Wirkung. ⁴ Solare Strahlung ist ihrer Quelle nach Strahlung aus dem Weltraum.

Die solare Strahlung stellt das bedeutendste Klimaelement dar und liefert praktisch die gesamte Energie, welche den atmosphärischen Zirkulationsmechanismus mit allen charakteristischen klimatischen Erscheinungen erst in Bewegung setzt. Unter Strahlung versteht man allgemein den Transport von Energie mit Hilfe elektromagnetischer Wellen (Photonen). Strahlung ist demnach ein physikalischer Vorgang, bei dem Energie ohne materiellen Träger transportiert wird. Diese Energie ⁵ misst man als Energie pro Fläche und Zeit (die Einheit hierfür ist W/m²). Den außerhalb der Erdatmosphäre gemessenen Strahlungsstrom bezeichnet man

als extraterrestrische Strahlung oder auch Solarkonstante (1370 W/m²). Sobald die Sonnenstrahlung die äußere Erdatmosphäre erreicht, wird sie durch verschiedene Vorgänge ausgedünnt, welche man zusammenfassend als Extinktion bezeichnet. Diese wird v.a. bei niedrigen Sonnenständen stärker. 6% der Solarstrahlung wird bereits von der Atmosphäre wieder ins Weltall reflektiert, 20% von den Wolken und 4% vom Erdboden. Weiterhin wird bereits 16% der Solarstrahlung direkt in der Atmosphäre absorbiert, weitere 3% von den Wolken. Im globalen Durchschnitt wird also lediglich 51% der Solarstrahlung am Ende von der Erdoberfläche absorbiert. Die Strahlung, die die Erdoberfläche erreicht setzt sich zusammen aus direkter und diffuser Strahlung (gestreuter Sonnenstrahlung) aus ⁶ dem gesamten Himmelshalbraum.

Aufgrund der Schiefe der Ekliptik und dem daraus resultierenden Wechsel von Jahreszeiten ergeben sich in Abhängigkeit von der geographischen Breite unterschiedliche Bestrahlungsstärken (vgl. Abbildung 1). Grundsätzlich ist hierbei festzustellen, dass am Äquator ganzjährig eine relativ konstante und zugleich hohe Strahlungsmenge zwischen 380 und 430 W/(m²*d) auftrifft, was aus dem dauerhaft steilen Sonnenverlauf hervorgeht. Dies ist ausschlaggebend für das konstant warme Klima. Entfernt man sich jedoch vom Äquator, so nehmen die jahreszeitlichen Beleuchtungsunterschiede zwischen Sommer und Winter erst allmählich, je näher man den Polen kommt umso schneller zu. Weiterhin nimmt der Gesamtbetrag der Strahlung innerhalb eines Jahres, je höher die Breiten sind ab,

⁴ http://de.wikipedia.org/wiki/Strahlung, Stand 07/2011

⁵ http://www.geo.fu-berlin.de, Stand 07/2011

⁶ http://www.weltderphysik.de, Stand 07/2011

so dass trotz enorm hoher Globalstrahlungswerte im Sommer (>550 W/(m²*d)) in den Polargebieten nicht die lange Strahlungslosigkeit der Polarnächte kompensiert werden kann. Des Weiteren sind die Südsommer strahlungsintensiver als die Nordsommer, was aus der Sonnenferne der Erde (Aphel) im Nordsommer und der Sonnennähe (Perihel) im Südsommer ^{7 8} , resultiert.

Abbildung 1: Astronomisch mögliche Globalstrahlung in Watt/m² und Tag (24h), keine Berücksichtigung

von Reflexion der Sonnenstrahlung an den Wolken und der Erdoberfläche

Quelle: www.geographie.uni-muenchen.de, Abschnitt „Grundlagen Klimaelemente“, Stand 06/2011

Beim Blick auf die astronomischen Parameter am Beispiel Deutschlands zeigt sich in Tabelle 1 Folgendes:

⁷ www.geographie.uni-muenchen.de, Abschnitt „Grundlagen Klimaelemente“, Stand 06/2011

⁸ Hupfer, Peter / Kuttler, Wilhelm; „Witterung und Klima“, 12. Auflage, Wiesbaden 2006

Alpen) und 55°N (Sylt)]

Quelle: http://www.stadtklima-stuttgart.de/index.php?klima_sonnenstand

Der ganzjährig in Süddeutschland steilere Sonnenverlauf verursacht im Jahresdurchschnitt höhere Globalstrahlungswerte als im Norden. Lediglich während der Sommersonnenwende hat der Norden leicht höhere Globalstrahlungswerte als der Süden, da der immer noch niedrigere Sonneneinfallswinkel nun durch höhere Tageslängen überkompensiert wird.

Abbildung 2: Jahressumme der Globalstrahlung

Quelle: Nationalatlas der Bundesrepublik Deutschland, Band 3: Klima, Pflanzen- und Tierwelt, Leipzig, 1.

Auflage 2004

Entscheidend für den Strahlungshaushalt ist jedoch auch das Wetter. Daraus lässt sich Deutschland im Jahresdurchschnitt in drei Strahlungszonen einteilen (vgl. Abbildung 2):