Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Geographisches Institut

Seminar: DV-gestützte Anwendungen statistischer Verfahren: Quantitative Methoden SS 2002

Abgabetermin: 30. September 2002

Klimaklassifikation des Kontinents Asien

Bearbeiter: Marcel Becker

Studienfächer: HF Geographie 1. NF: VWL, 2. NF Soziologie

Semesterzahl: 4

1

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Inhaltsverzeichnis

1. Einführung 3

1.1 Thematische Einbettung 3
1.2 methodische Vorgehensweise 4

2. Die räumliche Verteilung von Temperatur und Niederschlag 5

3. Korrelations- und Regressionsanalyse 6

3.1 Korrelationsanalyse 6
3.2 Regressionsanalyse 8

4. Faktorenanalyse 10

4.1 Beschreibung der rotierten Komponentenmatrix 11
4.2 Interpretation der Faktorenanalyse 12

5. Clusteranalyse 16

5.1 Hierarchische Clusteranalyse 16
5.2 Clusterzentrenanalyse 18

6. Klimaklassifikation 20

7. Literaturverzeichnis 26

8. Anhang 27

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1. Einführung

1.1 Thematische Einbettung

Zum Verständnis einer Erarbeitung einer Klimaklassifikation ist es nötig das Klima zu defi-

nieren. Das Klima wird aus der langfristigen Analyse der Wetter und Witterungszustände der

Atmosphäre hergeleitet. Somit stellen das Wetter und die Witterung die Grundlage dar, ein

Klima zu erstellen. Auf diese Weise können statistische Eigenschaften eines bestimmten Kli-

mas ermittelt und in bestimmte Beziehungen zueinander gebracht werden.

Diese statistischen Eigenschaften eines Klimas können verschiedene Klimafaktoren und ­

Elemente sein. Der Begriff Klimafaktor umfasst gesonderte, indirekte Einflussgrößen auf das

Klimageschehen auf der Erde. Also Prozesse und Zustände, die das Klima entstehen lassen,

aufrechterhalten und auch verändern. Dies wären z. B. die Sonneneinstrahlung, die Land-

Meer Verteilung (maritimes und kontinentales Klima) und die Höhe über NN. Gesondert dazu

wird die atmosphärische Zirkulation gesehen, die als sekundärer Klimafaktor bezeichnet wird,

da sie aus den oben genannten Klimafaktoren resultiert.

Des weiteren verwendet man den Begriff der Klimaelemente, der die unterschiedlichen me-

teorologische Größen wie Niederschlag, Temperatur, Verdunstung, Luftfeuchte, Wind usw.

beinhaltet

(Hupfer/Kuttler 1998: 226; 227)

.

Grundsätzlich sind zwei verschiedene Arten einer Klassifikation des Klimas möglich, die ef-

fektive und die genetische Klimaklassifikation. Die effektive Klimaklassifikation stützt sich

auf die Analyse der Wirkung des Klimas, z. B. in der Vegetation und Landnutzung. Diese

Wirkung des Klimas wird in Form von bestimmten Mittel- und Andauerwerte der Klimaele-

mente (vor allem von Niederschlag und Temperatur) identifiziert.

Die genetische Klimaklassifikation dagegen versucht auf genetischer Grundlage die Klimazo-

nen einzuteilen, also hauptsächlich die Ursachen eines Klimas einzubeziehen. Dies geschieht

über die Einbeziehung der Auswirkungen der allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre.

(Heyer 1993: 162-163)

Die Klimate sind hauptsächlich auf den Sonnenstand in den verschiedenen Großräumen der

Erde zurückzuführen. Denn die Sonne führt durch ihre Strahlung der Erde Energie zu. Daraus

resultieren die unterschiedlichsten atmosphärischen Vorgänge. Je nachdem mit welchem

Winkel die Sonnenstrahlung auf die Erdoberfläche trifft, desto stärker ist die Intensität der

Strahlung. Bei senkrechtem Auftreffen der Strahlung, wie es sich in den Tropen verhält, ist

die Bestrahlungsfläche gering. Dabei wird eine größere Energiemenge im Verhältnis zur Be-

strahlungsfläche frei als zum Beispiel in unseren Breiten, wo die auftreffende Sonnenstrah-

lung einen spitzen Winkel aufweist. So verteilt sich die freiwerdende Energiemenge auf eine

größere Fläche. Aufgrund dieser unterschiedlichen Strahlungsintensität und die daraus resul-

tierende planetarische Zirkulation der Atmosphäre entwickeln sich verschiedene Klimazonen

mit bestimmten Eigenschaften.

Die planetarische Zirkulation der Atmosphäre bildet verschiedene Zonen mit unterschiedli-

chen Wind- und Lufdrucksystemen. An den Polen der Erde entstehen durch die geringe Son-

neneinstrahlung polare Hochdruckgebiete. Zwischen den Wendekreisen bilden sich die sub-

tropischen Hochdruckgebiete. Am Äquator entsteht eine sogenannte äquatoriale Tiefdruck-

rinne. Das Luftdruckgefälle zwischen den Hoch- und Tiefdruckgebieten wird durch Wind

ausgeglichen. Idealerweise würde sich der Wind direkt vom Hochdruckgebiet zum Tiefdruck-

gebiet bewegen. Doch durch die Drehung der Erde um ihre eigene Achse entsteht die Kerio-

liskraft, die auf der Nordhalbkugel die Luftbewegungen nach rechts und auf der Südhalbkugel

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nach links ablenkt. Somit entstehen verschiedene Windsysteme, z. B. die bodennahen Winde

die Westwinddrift (zwischen den Polarkreisen und 30° Nord oder Süd geographischer Breite)

und die Passate (zwischen den Wendekreisen und der äquatorialen Tiefdruckrinne).

1.2 methodische Vorgehensweise

Das Ziel dieser Hausarbeit ist es eine Klimaklassifikation auf der Grundlage des Klimadaten-

satzes von Asien (SPSS 10) zu erstellen. Dabei sollen die Klimazonen nivale, gemäßigte,

subtropische und tropische Zone bezogen auf Asien eingeteilt werden. Die verschiedenen

Klimafaktoren und ­elmente bilden dazu die Grundlage. Im Klimadatensatz sind zu diesem

Zweck verschiedene Variablen wie Temperatur, Niederschlag, Verdunstung für alle zwölf

Monate sowie die Geographische Breite, Geographische Länge und die Höhe über NN für

verschiedene Klimastationen angegeben. Das Statistikprogramm SPSS stellt zu diesem Zweck

verschiedene Verfahren zur Verfügung, die nachfolgend beschrieben werden.

Im Klimadatensatz von Asien sowie in den angrenzenden Gebieten Europas und Afrikas sind

309 verschiedene Klimastationen mit Werten der Klimafaktoren herangezogen worden. Diese

Stationen besitzen die räumliche Verteilung wie in Abbildung 1 ersichtlich.

Abb. 1: Verteilung der Klimastationen auf Asien

Breite

50

eographische

G

0

50

100

150

Geographische Länge

Quelle: Datensatz Asien (SPSS)

Diese Werte werden im Folgenden durch mehrere statistische Verfahren analysiert. Zunächst

wäre dazu die Korrelations- und Regressionsanalyse zu nennen. Mit Hilfe dieser Verfahren ist

es möglich Zusammenhänge zwischen den wichtigsten Variablen deutlich zu machen. Die

ermöglicht die sinnvollsten Variablen für eine darauf folgende Faktorenanalyse auszuwählen.

Die Anzahl dieser ausgewählten Variablen können danach mittels der Faktorenanalyse weiter

reduziert und zu wenigen Faktoren zusammengefasst werden. Diese Faktoren können auf-

grund der darin eingehenden Variablen als bestimmte klimatologische Kenngrößen benannt

4

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werden, z. B. Kontinentalität, Temperatur oder Niederschlagsverhältnisse in bestimmten Zeit-

abschnitten.

Die daraus erhaltenden Faktorenwerte werden mittels der Clusterzentrenanalyse und der hier-

archischen Clusteranalyse zu Gruppen ähnlichem Klima klassifiziert. Schließlich ist es mög-

lich diese Gruppen als Klimazonen zu benennen.

2. Die räumliche Verteilung von Temperatur und Niederschlag

Abb. 2: Verteilung des Jahresniederschlages in mm auf Asien

7000.00

r

eite

6000.00

50

5000.00

4000.00

3000.00

phische B

2000.00

1000.00

ogra

500.00

Ge

0.00

-500.00

50

100

150

Geographische Länge

Quelle: Klimadatensatz Asien (SPSS)

Die höchsten jährlichen Niederschlagsmengen in Asien werden im östlichen Indien, Bangla-

desh und Indochina durch die jährlichen Monsunniederschläge mit über 7000 mm (Maximum

in Cherrapunji) Niederschlag erreicht. In Südchina beträgt die Niederschlagsmenge zwischen

1500 und 2000 mm aufgrund des Chinamonsuns. Im mittleren- und nordöstlichen China so-

wie im mittleren Indien werden jährliche Niederschläge zwischen 500 und 1500 mm erreicht.

Dagegen im arabischen Raum und Zentralasien sowie im westlichen China/ Mongolei

herrscht im großen und ganzen Trockenheit (jährliche Niederschlagsmenge zwischen 0 und

250 mm). In Nordasien ist eine relativ geringe jährliche Niederschlagsmenge anzutreffen.

(vgl. Abb. 2)

5

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Abb. 3: Verteilung der mittleren Jahrestemperatur in

°

C auf Asien

e

30.00

50

20.00

i

sche Breit

10.00

h

0.00

ograp

-10.00

ge

-20.00

50

100

150

geographische Länge

Quelle: Datensatz Asien (SPSS)

Die Temperaturverteilung verhält sich wie folgt: Die 30° C Isoplete der mittleren Jahrestem-

peratur verläuft vom östlichen Mittelmeerraum über dem arabischen Raum (Irak, Iran und

Pakistan), Hindukusch und Südrand des Himalaya-Gebirges bis zum Südchinesischen Meer.

Der Bereich mit einer mittleren Jahrestemperatur von 10-20° C liegt im nördlichen arabi-

schen Raum und in Südrussland, Himalaja und Südostchina sowie das südliche Japan. Der

Bereich mit einer mittleren Jahrestemperatur von 0-10° C liegt in den Regionen südwestliches

Russland, Tibet, Mongolei und nordöstliches China sowie Nordjapan. Der Bereich mit einer

mittleren Jahrestemperatur von 0-10° C liegt in den Regionen mittleres Russland. Der Bereich

mit einer mittleren Jahrestemperatur von -10- -20° C liegt in Nordsibirien. (vgl. Abb. 3)

3. Korrelations- und Regressionsanalyse

3.1 Korrelationsanalyse

Mit der Korrelationsanalyse wird vor allem die Stärke des linearen Zusammenhangs gemes-

sen. Als Maß verwendet man den sogenannten Produkt-Moment-Korrelationskoeffizienten rxy

nach Pearson. Dieses Maß kann im Gegensatz zum Bestimmtheitsmaß Werte zwischen ­1

und 1 annehmen. Wenn der Korrelationskoeffizient einen negativen Wert annimmt, so be-

zeichnet man den ausgedrückten Zusammenhang als gegensätzlich, nimmt er dagegen einen

positiven Wert an, so bezeichnet man den Zusammenhang als gleichsinnig. D. h. der Zusam-

menhang zwischen zwei untersuchten Variablen kann entweder stehen diese Variablen auf

gleiche Weise miteinander oder gegensätzlich zueinander in Beziehung. Die folgende Korre-

lationsanalyse wurde mit den Variablen Geographische Breite und mittlere Temperatur in °C

im Januar durchgeführt.

(Bausinger/Christ 2002: 15)

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