" ... das geographische Klima [ist] die für einen Ort, eine Landschaft oder einen grösseren Raum typische Zusammenfassung der erdnahen und die Erdoberfläche beeinflussenden atmosphärischen Zustände und Witterungsvorgänge während eines längeren Zeitraums (mindestens 30 Jahre) in charakteristischer Verteilung der häufigsten, mittleren und extremen Werte."

Orte ähnlichen Klimas können zu Klimazonen zusammen gefasst werden. Das sogenannte "Globalklima" ist dagegen eine fiktive Grösse *1. Die Verwendung von globalen Durchschnittstemperaturen dienen bestenfalls der Orientierung. Einen praktischen Nutzen besitzen sie nicht, obwohl sie durch die Diskussion um "Global Warming" in aller Munde sind. Arithmetische Mittelwerte in diesem Kontext, d.h. zur Charakterisierung des "Globalklimas" sind tatsächlich Werte ohne Wert. Auch hier gilt: Von Bedeutung ist immer das "geographische Klima", welches charakterisiert wird durch die Variabilität um einen Durchschnittswert (z.B. Temperatur und Niederschlag) an einem bestimmten Ort (auch innerhalb einer Klimazone) für einen definierten Zeitraum.

Eine gute Zusammenstellung zur Klimatologie finden Sie in dem umfangreichen Manuskript von PD Dr. Werner Eugster, 2005, ETH Zürich, 4.5MB, 158 S. [date of access: 25.03.07]

Ohne Berücksichtigung der tatsächlichen, sehr ungleichen, solaren Einstrahlung, welche durch die unterschiedliche Verteilung von Kontinental- und Wasserflächen und der daraus folgenden Wolkenbildung bestimmt wird, wird die Erde in diesem Modell streng schematisch nach breitenabhängiger, unterschiedlich intensiver, Sonneneinstrahlung in verschiedene Klimazonen bzw. -gürtel eingeteilt. Diese lassen sich vom Nordpol zum Äquator grob tabellarisch darstellen (siehe unten!).

Die stark schematisierte Zonierung ist zur Charakterisierung von Vegetations- bzw. Klimazonen völlig unbrauchbar. (Vgl. Sie dazu den Link mit Infos zum Strahlungshaushalt der Erde etc. unter der folgenden Tabelle mit den "Infos zum Strahlungshaushalt der Erde").

Karte "World Map of mean global Solar Irradiance" von Prof. Pitman von der Columbia University sowie von der Uni-Saarland eine sehr umfangreiche Datei zur "Solaren Einstrahlung auf der Erde" - Datei (leider 3.8MB) [date of access: 11.03.07].  Wie leicht zu erkennen ist, empfängt die Erde eine sehr ungleiche Verteilung von Globalstrahlung (zum Erdboden gelangende direkte Sonneneinstrahlung, diffuse Himmelsstrahlung und die an den Wolken reflektierte Sonnenstrahlung).

Genetische Klassifikation
Sie leitet Klimazonen aus der globalen atmosphärischen Zirkulation und der ungleichen globalen Verteilung der Landmassen ab (ohne Berücksichtigung der Reliefenergie und der unterschiedlichen Abstände zwischen den Kontinenten); Die Abhängigkeit der Klimazonen von der Konzentration der Kontinente in der nördlichen Hemisphäre, der globalen Verteilung der Meere sowie der atmosphärischen Strömungsverhältnise wurde anschaulich auf der sogenannten Köppen'schen

"Klimarübe" dargestellt. Vergleiche Abb. rechts!

ANMERKUNG: Wenn Sie die Seite der Uni-München (Geographie, Klimatologie, Prof. Wolfram Mauser) aufgerufen haben, können Sie die Legende zu den Abk. in der 'Klimarübe' über das Minuszeichen im Dreieck erreichen.

Effektive Klassifikation
Diese Methode berücksichtigt die Wirkungen von Klimaelementen (Strahlung, Temperatur, Luftfeuchte, Luftdruck, Wind, Niederschlag) und der jeweils dominierenden Vegetation sowie weitere allgemeine ökologische Kriterien (wie im Rahmen der LV vorgenommen)

Alle Hyperlinks dieses Abschnitts verweisen auf die Internet-Vorlesungen von Prof. W. Mauser, Uni München [date of access: 18.02.05]

Vgl. Sie bitte dazu im Detail die Seite "Ökozonen 2" mit den Ökozonen nach Schultz (2000) und den Klimazonen als ZonoBiome nach Walter (1973).

• Die Tropen (unterteilt in Immerfeuchte und Sommerfeuchte Tropen, siehe unten!) etwa im Bereich zwischen den Wendekreisen (23°26' nördlicher und südlicher Breite) werden als die mathematische Tropische Zone bezeichnet. Die geografische Tropische Zone reicht dagegen nur bis zum 20. Breitengrad beiderseits des Äquators. Letztere Zone zeichnet sich (ausserhalb der hyperariden Gebiete) durch Frostfreiheit und hohe Temperaturen aus. Im Bereich der

Immerfeuchten Tropen  (Klimatypus bzw. ZB I)  in Äquatornähe herrscht Tageszeitenklima, d.h. Tagesschwankungen sind höher als jahreszeitliche Schwankungen, Jahreszeiten sind hier nicht ausgeprägt.
Jeweils polwärts schliessen sich die
Sommerfeuchten Tropen  (Klimatypus bzw. ZB II) mit Jahreszeitenklima an.

Zwischen den Wendekreisen kommt es in der Regel zu zwei Regenzeiten, da der Gürtel mit Zenitalregen (als Innertropische Konvergenzzone (ITC), siehe unten!) zwischen ihnen - sehr unregelmässig - pendelt.

• Bei den Wüsten und Halbwüsten im Bereich der Wendekreise, in denen lokal sehr sporadisch sowohl Sommer- (tropischer Einfluss) als auch Winterniederschläge (subtropischer Einfluss) fallen können, handelt es sich um die

  Tropisch - Subtropischen Trockengebiete (Klimatypus bzw. ZB III). In dieser Zone (charakterisiert durch die tropische Hadley-Zirkulationszelle) kann es vorkommen, dass viele Jahre überhaupt kein Regen fällt. Es ist die Zone der Passat-Klimate mit trockenen Westküsten und extrem trockenen Binnenländern. Von Schultz (2000) werden diese Gebiete als Tropisch-Subtropische Trockengebiete zusammengefasst und von Walter (1973) als subtropische Trockenzone bezeichnet.

• Die Subtropen (unterteilt in Winterfeuchte und Immerfeuchte Subtropen, siehe unten!) werden durch unterschiedlich ausgeprägte Jahreszeiten und thermisch-hygrische Bedingungen charakterisiert. Insgesamt handelt es sich bei den Subtropen um eine Übergangszone, welche an ihren polseitigen Rändern von winterlichen zyklonalen (Westseite der Kontinente) und den äquatorseitigen von sommerlichen passatischen (Ostseite der Kontinente) Niederschlägen charakterisiert wird. Die an den Westseiten der Kontinente liegenden winterfeuchten Subtropen grenzen äquatorwärts an die trockenen Subtropen mit sporadischen oder sehr niedrigen Winterniederschlägen, die bereits Teil der "Subtropisch-Tropischen Trockengebiete" nach Schultz bzw. "Wüsten - Halbwüsten" des ZB III nach Walter) sind.
  
  Wie oben bereits angedeutet, wird differenziert zwischen den

  winterfeuchten Subtropen (Mediterrangebiete mit ausgeprägter Sommertrockenheit, nach Walter der Klimatypus bzw. das ZB IV) an den Westseiten der Kontinente. Gegenüber den Tropen treten regelmässig kühlere Temperaturen während der regenreichen Wintermonate auf (als zyklonale Niederschläge, Westwind-Klima), die sporadisch im Bereich der winterfeuchten Subtropen auch mit Frost verbunden sein können. In der Regel wird während der kühlen Jahreszeit der winterfeuchten Subtropen das Pflanzenwachstum beeinträchtigt. An den Ostseiten der Kontinente, etwas mehr äquatorwärts gelegen, erstrecken sich die
  immerfeuchten Subtropen (Klimatypus bzw. ZonoBiom V, oft mit Übergang zum ZB II). Die Vegetationsperiode wird hier weder durch Trockenheit noch durch Kälte unterbrochen und in den Sommermonaten nehmen die Niederschläge nur geringfügig ab. Vom World Conservation Monitoring Centre sowie von UNEP werden die hier separat ausgewiesenen Immerfeuchten Subtropen zum Tropischen Regenwald gezählt (vgl. Abb. Die wichtigsten Vegetationszonen nach WCMC bzw. UNEP).

• Bei den Mittelbreiten bzw. der gemässigten Zone (unterteilt in Feuchte und Trockene Mittelbreiten) handelt es sich um Gebiete mit regelmässigem Frost während der Wintermonate und in der Regel gemässigten Sommertemperaturen (Feuchte Mittelbreiten). Diese Gebiete unterscheiden sich durch ihren Kontinentalitätsgrad. Innerkontinentale Gebiete weisen teilweise eine ausgeprägte Sommertrockenheit mit hohen Temperaturen auf (Trockene Mittelbreiten). Bei den zuletzt genannten handelt es sich um

  Temperate Steppen und Wüsten, dem Klimatypus bzw. ZB VII.
  
  Dieses arid gemässigte Klima liegt im Bereich der aussertropischen Westwinde. Im Gegensatz zu den eher kühlen und trockenen kontinentalen Landschaften, erhalten die Westseiten der Kontinente dieser Klimazone höhere Niederschläge. Zusätzlich wird das Kontinentalklima durch hohe jahreszeitliche Temperaturunterschiede charakterisiert. Das kühle und eher trockene Kontinentalklima wird fast ausschliesslich in der nördlichen Hemisphäre angetroffen, da weite kontinentale Landmassen auf der Südhalbkugel fehlen.

• Das boreale und kaltgemässigte Klima (Klimatypus bzw. ZB VIII) zeichnet sich aus durch kühle, feuchte Sommer und kalte Winter, die über ein halbes Jahr andauern. Boreales kaltes Klima in Sibirien (extrem kontinental), Zentralrussland und Schweden (ausgeglichener).

• Die Polarregion (Klimatypus bzw. ZB IX, Arktische Klimazone). Gebiete, in den die Vegetationsperiode maximal drei Monate lang ist, so dass Baumwachstum nicht möglich ist.

Dabei handelt es sich um eine bildliche Darstellung des Gesamtklimas in vereinfachter Form, aus denen sich die wesentlichen Klimaparameter eines Ortes (Temperaturen, Niederschläge und deren Verhältnis mit monatlicher Auflösung) ablesen lassen.

Ökologisches Klimadiagramm (fiktiver Ort im Bereich der Winterfeuchten Subtropen am Mittelmeer, Küstenregion) mit typischer Dürrezeit und hohen Winterniederschlägen, verkürzt und verändert dargestellt, nicht massstabsgerecht!

Ökologische Klimadiagramme unterschiedlicher Klimate.

Die naturräumliche zonale Gliederung der Geo-Biosphäre (d.h. nur Festlandsbereich) ist weitgehend abhängig von den aktuellen grossräumigen klimatischen Rahmenbedingungen, wie sie sich postglazial entwickelt haben. Vgl. Sie dazu noch einmal den Abschnitt Postglaziale Vegetations- und Florenentwicklung Europas (kurzer Abriss).

Von hoher Bedeutung sind dabei:

• Die globale Verteilung von Festland und Meer.
• Das Relief des Festlandes (orografische Gegebenheiten des Festlandes, z.B. von besonderer Bedeutung hochreichende Küsten-Gebirge).
  • Die Ausdehnung und Anordnung der Ökozonen bzw. ZonoBiome wird - neben der globalen Verteilung von Festland und Meer - wesentlich von orographischen Gegebenheiten beeinflusst. Vor allem Küstengebirge (z.B. Mittelchile und Kalifornien, Küstengebirge und Rocky Mountains N-Amerikas) stellen oft eine natürliche Barriere für anströmende (feuchte) Luftmassen dar.
• Die unterschiedlichen Luftmassenbewegungen der nördlichen und südlichen Hemisphäre durch thermodynamische Prozesse (z.B. durch Zufuhr solarer Energie) und die Rotation der Erde (vgl. unten Corioliskraft) sind bestimmend für Verdunstungsvorgänge und die Niederschlagsverteilung und damit für die Vegetationsentwicklung auf der Erde.
  • Die Lage der Hauptwindsysteme mit ihren charakteristischen Strömungsverhältnissen sowie die Lage der oben kennengelernten kalten und warmen Meeresströmungen, führt zu asymmetrischen Anordnungen der Ökozonen bzw. ZonoBiomen auf den Kontinenten. So erhalten in der Regel im Bereich der subtropischen und tropischen Gürtel die Westseiten der Kontinente höhere Niederschläge als deren Ostküsten.
  • 25KB - Abb. Konvektionszellen, Coriolis-"Kraft", vorherrschende Winde.
  • 38KB oder NASA-Grafik, 90 K
  • Bemerkungen zu den Hauptwindsystemen sowie planetarischen Luftdruck- und Windgürteln siehe nächsten Abschnitt! sowie detaillierte Tabelle.
  • vgl.zum Coriolis-Phänomen Hyperlinks unten!
• Der unterschiedliche Energiehaushalt der Landschaften (Fläche, Nähe zum/unter Äquator bzw. Polen).
• Die mehr oder weniger stabile, jedoch von der Jahreszeit, d.h. von den Strahlungsbedingungen (besser Einstrahlungswinkel) gesteuerte Entwicklung und Ausdehnung von charakteristischen Hochdruck- und Tiefdruckgebieten (vgl. noch einmal oben Hauptwindsysteme und speziell die Tropische Hadley-Zelle).
  • Atmosphärenzirkulation im Tropengürtel - Globalklimatische Mechanismen
• Allgemein die globale und regionale Niederschlagsverteilung
• Die potentielle und aktuelle Verdunstung (Evaporation und Evapotranspiration)
• Die Zirkulation und Dynamik von kalten und warmen Meeresströmungen (globale horizontale und vertikale Wassermassen-Transporte).
  
  • vgl. zu globalen Meeresströmungen Hyperlinks unten!

So wird z.B. der äquatoriale Kalmengürtel bzw. die Innertropische Konvergenzzone , (ITC oder ITCZ) mit den in der Regel höchsten Niederschlägen - dort, wo die Passatwinde , zusammen treffen und aufsteigen (Konvektion) , - als eine gerade und separat aufttretende Tiefdruckrinne dargestellt, was jedoch nicht zutrifft (siehe unten!).

Ähnlich verhält es sich mit den beiden markanten, oft unterbrochenen und ständig mäandernden Jet Streams (vgl. tagesaktueller Verlauf des Polarfronten und Subtropen-Jet-Streams). Hier ein Beispiel vom nordamerikanischen Kontinent mit dem Polarfronten Jet Stream. [date of access: 17.06.04]

Der Abstand der ITC beträgt zwischen Juli und Januar auf den Westseiten des afrikanischen und südamerikanischen Kontinents nur etwa 1.000 km und verläuft dort fast immer nördlich (!) des Äquators. Dagegen beträgt der Abstand der ITC während der beiden Jahreszeiten auf der Ostseite Afrikas zu beiden Seiten des Äquators mehrere tausend Kilometer.

Abb. rechts!
Die ITC kann auf dem afrikanischen Kontinent über grosse Strecken sogar senkrecht verlaufen. Und in SO-Asien verläuft sie im Juli sogar weit nördlich des Wendekreises am Rand des Himalaya.

Hinzu kommt: Die ITC ist von April bis Oktober relativ einheitlich, davor/danach jedoch gespalten. Die eine Innertropische Konvergenzzone verläuft in der Nähe des Äquators und die andere im Bereich der grössten Erhitzung.

Die halbjährliche Verlagerung der ITC
führt zwangsläufig auch zu einem Wechsel der hauptsächlichen Windrichtungen in den Randtropen (um etwa 20°). Diese Winde gehören zur Monsunzirkulation - vgl. Sommer-Monsun und Winter-Monsun - (eine spezielle Form der Passatzirkulation besonders Afrikas und Asiens - in S-Amerika nur schwach ausgeprägt), die entweder hohe Regenmengen bringen können oder auch Trockenheit bescheren, wenn der Ostpazifik kälter (La Niña - Effekt) oder wärmer (El Niño - Effekt) als gewöhnlich ist.

• Die 2005 beobachtete Verlagerung der ITC über S-Amerika bzw. Mittelamerika besonders weit nach Norden - vermutlich als Folge überdurchschnittlich hoher Wassertemperaturen im Atlantik - führte z.B. zu geringeren Niederschlägen in den Quellgebieten des Amazons mit Trockenheiten in den Tropischen Regenwaldgebieten und sehr niedrigen Wasserständen des Amazonas.
  
  Wandert aber die ITC während der Sommermonate nicht bis in den mittelamerikanischen Raum, kann es hier im Zusammenspiel mit der winterlichen Trockenperiode zu extremen Niederschlagsdefiziten, dagegen im Amazonasbecken zu besonders hohen Niederschlägen kommen.
  
  Neuere Untersuchungsergebnisse zeigen auf, dass das letztgenannte Phänomen in der Vergangenheit sogar über viele Jahre angedauert und in der Geschichte Mittelamerikas zu längjährigen Dürren geführt hatte. Dies war z.B. der Fall von ca. 750 bis ca. 140 BP während der sogenannten "Kleinen Eiszeit" und innerhalb der "Mittelalterlichen Wärmeperiode" Europas. (vgl. Peterson & Haug 2006, 150 Jahre Trockenheit, SdW, Januar 2006)
  

Normalerweise lassen niedrige Wassertemperaturen (durch Upwelling des kalten Humboldtstroms) vor der West-Küste S-Amerikas im Äquatorbereich (peruanische Küste) kaum Niederschläge zu (Luft ist kühl und kann nur wenig Wasser aufnehmen), was zu den bekannten Küstenwüsten führt. Die jeweils dort zur Weihnachtszeit erhöhten Wassertemperaturen (El Niño, von spanisch Christkind) führen im Bereich einer sonst sehr trockenen Region zu leichten Niederschlagsereignissen. Alle zwei bis sieben Jahre ist diese "Anomalie" jedoch besonders stark ausgeprägt. Dann wird von einem El Niño - Effekt gesprochen. Dieser führt an der mittleren Westküste S-Amerikas oft zu extremen Niederschlagsereignissen mit verheerenden Überschwemmungen.

Während dieser sogenannten Anomalien sind die Meerwassertemperaturen im Bereich Indonesiens, aber auch Australiens wesentlich niedriger als normal. In solchen Jahren kann es dort - im Bereich der Tropischen Regenwälder - zu Dürren und verbreiteten Waldbränden kommen (z.B. 1997 und 1998 in Indonesien und Malaysia oder zu Dürren in NW-Amerika, vgl. "Dust Bowl Years" im Abschnitt 'Prärien'). Es wird sogar vermutet, dass der El Niño - Effekt sich auch auf die Wintertemperaturen Westeuropas auswirkt. Diese können dann besonders niedrig sein. (cf. Brönnimann 2005)

Vgl. Sie bitte unten die Hyperlinks zum La Niña - oder El Niño - ENSO - Phänomen.

Bei einer grossräumigen Zonierung der Erde zur Beschreibung verschiedener Ökozonen ist das jeweilige Klima der Faktor, der am deutlichsten die Zusammensetzung der natürlichen Vegetation beeinflusst. Dabei sind die wesentlichen Klimafaktoren der von den Einstrahlungsbedingungen gesteuerte Energiehaushalt der Landschaften (Temperatur) und die zeitliche und räumliche Verteilung der Niederschläge und die sich im wesentlichen daraus ergebenden Verdunstungsbedingungen.

Diese Klimaparameter werden - wie oben bereits erwähnt - durch die geografische Breite, die Verteilung von Land und Wasser und die Höhenlage bestimmt. Bodeneingenschaften beeinflussen zwar ebenfalls die Vegetation, sie sind aber selber stark vom Klima beeinflusst.

Als gängige Kriterien für eine grossräumige ökologische Gliederung werden Klimafaktoren verwendet, da

• sie leichter und objektiver zu erfassen sind als Vegetationsparameter (man denke nur an die unterschiedlichen Definitionen der Einheit Wald) und da
• sie recht unabhängig von der aktuellen Nutzung sind. Unterschiede ergeben sich dennoch in Bezug auf Terminologie und Grenzziehung zwischen den Zonen (vgl. weiter unten!).

Bei der Temperatur sind wesentliche Kardinalpunkte:

• Die Frostgrenze: Temperaturen unter dem Gefrierpunkt stellen wegen der Eisbildung eine erhebliche Belastung für Pflanzen dar, die nur mit einer gewissen Spezialisierung ertragen werden kann; für gewisse tropische Arten stellen schon Temperaturen noch leicht über dem Gefrierpunkt (ca 5°C) eine (Verbreitungs- bzw. Überlebens-)Grenze dar.
• Das Monatsmittel über oder unter 10°C, das im Prinzip die Vegetationszeit vom Winter abgrenzt. Die Länge der Vegetationszeit ist wichtig für die Abgrenzung zwischen borealer und polarer Zone.
• Das Monatsmittel über oder unter 18°C, das zur Abgrenzung der tropischen Gebiete verwendet wird.
• Die Niederschläge sind nicht so sehr in ihrer absoluten Höhe (vgl. Niederschlagsmengen-Verteilung weltweit), sondern in ihrer Relation zur Temperatur und in ihrer jährlichen Verteilung relevant.

Die Trockengrenze spielt als quasi "dynamischer" Korridor zwischen semihumiden (Niederschlagsüberschuss im Jahresmittel wahrscheinlich) und semiariden (Niederschlagsdefizit im Jahresmittel möglich) Klimaten bzw. Vegetationszonen, bezogen auf die jährliche Gesamtverdunstung (Evapotranspiration), eine entscheidende Rolle. D.h., "die gegenseitigen Grössenverhältnisse von Niederschlag und Verdunstung bestimmen, ob ein Gebiet feucht oder trocken ist (...) Die Verdunstung ist natürlich in den Tropen und Subtropen am grössten und nimmt von ihnen rasch gegen die Pole ab" (Liljequist & Cehak 1990: 160). In Bezug auf landwirtschaftliche Nutzung kennzeichnet dieser - mehr oder weniger breite - Grenzsaum jene Landschaft, wo noch Trockenfeldbau möglich ist bzw. Formen der künstlichen Bewässerung notwendig werden. Weitere Definitionen der Trockengrenze finden Sie weiter unten!

Wie auf der Einführungsseite kurz erwähnt, liegt die "Trockengrenze" nach HUL (1990: 306) dort, wo der jährliche Gesamtniederschlag (N) gleich der jährlichen Verdunstung (V) ist, d.h. N = V (= semiarides Klima). Dabei muss generell unterschieden werden zwischen

• potentieller Verdunstung (maximal mögliche Verdunstung, z.B. wichtige Grösse für Bewässerungsvorhaben in ariden Gebieten) und
• tatsächlicher Verdunstung (Verdunstung in Abhängigkeit vom tatsächlichen Wasserangebot).

Die durchschnittliche potentielle Verdunstung von den Weltmeeren in mm pro Jahr ist relativ gut bekannt (Tabelle aus: Liljequist & Cehak 1990: 160):

Über Land unterscheiden sich die Verdunstungswerte jedoch erheblich.

• So liegt im N-Sudan (ca. 20°N) die potentielle Verdunstung bei etwa 4.000 mm,
• in der östlichen Zentralsahara (Western Desert of Egypt, ca. 23° - 25°N) sogar bei 6.000 mm im Jahr und
• in den Polargebieten bei nur rund 50 mm im Jahr.
  Nach van Eimern & Häckel (1984: 46) liegt die
• Jahressumme der wirklichen Verdunstung in Mitteleuropa (ca. 50° ±5°N) zwischen 400 und 550 mm, die potentielle Verdunstung erreicht 500 - 750 mm.

Da im allgemeinen kaum Verdunstungsmessungen zur Ermittlung der tatsächlichen Verdunstung zur Verfügung stehen (vor allem in den Grenzlandschaften zwischen semihumiden und semiariden Gebieten), wird die Trockengrenze aus unterschiedlichen Formeln ermittelt, deren Grundlage Temperatur- und Niederschlagswerte sind.

Wie
Evaporation ( Verdunstung an der freien Wasserfläche und der festen Landoberfläche) und
Evapotranspiration ( gesamte Verdunstung der vegetationsbedeckten Erdoberfläche) berechnet werden, finden Sie unter
Verfahren zur Berechnung der Verdunstung von Landoberflächen
( nach Haude, 1955 / nach Thornthwaite, 1948 / nach Turc, 1961 / nach Penman, 1956 / nach Renger & Wessolek, 1990 / nach dem komplexen Penman-Monteith-Modell, 1965), zur Verfügung gestellt von J. Dietrich & M. Schöniger
HydroScript

und in Englisch:
Berechnung pot. Evapotranspiration - pETP / 759 KB - english)
[date of access: 12.09.06]

Köppen:

Die Niederschläge bleiben unterhalb einer von Temperatur und Niederschlagsverteilung abhängigen Trockengrenze (Grenzbereich zwischen humiden und ariden Gebieten).
Mit

• r = jährliche Niederschlagssumme in cm und
• t = Jahresmittel der Temperatur in °C
  errechnet sich die Trockengrenze
  
  bei vorherrschendem Winterregen r = 2t (winterfeuchte Subtropen)
  bei gleichmässiger Niederschlagsverteilung r = 2(t + 7)
  bei vorherrschendem Sommerregen r = 2(t + 14) (sommerfeuchte Tropen)

De Martonne: (aus geographie.uni-muenchen.de)

• Ariditätsindex i = N (mm) / T (°C) + 10
• N = Jahresniederschlag
• T = Jahresmitteltemperatur
• Die Trockengrenze liegt bei einem Wert von etwa i = 20.

In diesem Kontext darf nicht unerwähnt bleiben, dass der Begriff "Trockengrenze" vielfältig verwendet wird. Z.B. wird von einer

• agrarökonomischen Trockengrenze gesprochen (Trockengrenze des Regenfeldbaus), oder einer
• maritimen und alpinen Trockengrenze des Waldes (Evaporation durch Wind steigt im Sommer so hoch, dass z.B. Baumwuchs nicht mehr möglich ist, dies selbst in Gebieten, die sonst ein ausgesprochenes Hygrophytenklima aufweisen), oder auch von einer
• hochalpinen Frost-Trockengrenze (als Folge trockener, kalter Winter).

Darüber hinaus ist selbstverständlich, dass für ökologische Belange der jahreszeitliche Verlauf des Wasserangebotes an einem Ort und eines bestimmten Monats zu berücksichtigen ist, wie er gut mit den oben vorgestellten ökologischen Klimadiagrammen dargestellt werden kann. Die klimatische Wasserbilanz (Differenz Niederschlag (N) minus potentielle Verdunstung (V)) ist besser geeignet, den Grad der Trockenheit eines Monats zu kennzeichnen als die jährliche Niederschlagsmenge allein. "Die klimatische Wasserbilanz bestimmt am besten, ob das Klima eines Ortes [an einem bestimmten Monat] arid (trocken) oder humid (feucht) ist." (van Eimern & Häckel 1984: 46)

Probleme jeder Kategorisierung:

• Die kleinräumige Vielfalt wird unterschlagen.
• Die aus dieser globalen Sicht eher zufällige Verteilung von wesentlichen Faktoren wie die Verteilung von Land und Meer, von Gebirgen, von Nutzungen beeinflussen die jeweiligen Ökosysteme stark und lassen die jeweiligen Zonen inhomogen erscheinen (vgl. unten!).
• Die Zonen bilden sich entlang von Gradienten aus, die nur in seltenen Fällen scharfe Übergänge bilden; somit sind die linienhaften Zonengrenzen recht willkürlich und die Zoneneingenschaften treffen genau genommen nur auf einen mittleren, "idealen" Bereich zu.
• Vor allem die Böden, aber auch die Vegetation spiegeln nicht immer die aktuelle zonale Situation wieder, sondern auch in starkem Masse die Historie früherer Klimabedingungen.

Kennt und beachtet man jedoch diese Einschränkungen, so ist eine Klassifikation durchaus sinnvoll, da sie eine kleinmassstäbige Gliederung der Erde und somit eine generalisierte Übersicht erlaubt.

Wichtiges Kriterium zur Abgrenzung der Ökozonen bzw. Zonobiomen sind also die jeweils charakteristischen hygrothermischen Wachstumsbedingungen 36KB). Wie aus den Bemerkungen oben hervor geht, sind klare Abgrenzungen der einzelnen, häufig mosaigartigen oder durchbrochenen terrestrischen Ökozonen in der Regel nicht möglich. Ihre Randbereiche weisen zonenübergreifende gemeinsame Merkmale auf, da sich Klima und Vegetation kontinuierlich verändern. Besondere Bedeutung wird daher auf die jeweils charakteristischen Merkmale (auch aus unterschiedlicher fachlicher Perspektive) der verschiedenen Zonen gelegt.

Die hygrothermischen Bedingungen auf der Erde spiegeln sich in der Verteilung der Biomasse 377KB oder102KB). So ist der Anteil des in den Pflanzen gespeicherten Kohlenstoffs am höchsten in den (in dieser Reihenfolge) Tropischen Regenwäldern, den Subtropischen Regenwäldern, den Sommergrünen Laubwäldern sowie den Nadelwäldern der kalt gemässigten (borealen) Zonen und Gebirge (hier etwa halb so viel wie in den Tropischen Regenwäldern).

Bei Betrachtung der Ökozonen im Hinblick auf die Stabilität ihrer Böden und ihrer Vegetation 168KB oder 44KB) zeigen sich erhebliche Unterschiede. Neben Niederschlagverteilung und vorhandenen Böden spielen vor allem Bevölkerungsdichte (siehe Anmerkung unten!) und Landwirtschaftsmethoden eine entscheidende Rolle und das in zunehmendem Masse. Dazu einige Anmerkungen:

• Die Weltbevölkerung hat sich seit dem 18. Jahrhundert verachtfacht und die Lebenserwartung mindestens verdoppelt. Und die Erdbevölkerung wächst nahezu exponentiell. Die Wachstumsrate in den sogenannten entwickelten Ländern (hauptsächlich W-Europa) verzeichnet einen Rückgang.
  
  
  • Alleine für die Nahrungsenergie sind heute (für > 6,6 Milliarden Menschen) weit über 100 Milliarden Gigajoule pro Jahr nötig. In 40 Jahren werden vermutlich bereits 9,5 bis 10 Mrd. Menschen auf der Erde leben. Dies bedeutet, dass die Nahrungsmittelproduktion bei steigenden Ansprüchen um 60 bis 70% gesteigert werden muss, was mit herkömmlichen Produktionsmethoden wohl kaum zu erreichen sein wird.
    
    
• Das internationale Handelsvolumen hat sich seit dieser Zeit um etwa den Faktor 800 erhöht. Landwirtschaft, Energieerzeugung und Industrieproduktion haben daher einen immensen Einfluss auf die Umwelt. Für die Planungs- und ressourcenbezogene Forschung - d.h. Internationale Umweltplanung - sind diese Bedingungen zu berücksichtigen.
  
  
• Besonders Landschaften mit ausgeprägten Trockenzeiten (Winter- oder Sommerregen) bzw. Übergangsregionen zu den Tropisch / Subtropischen Trockengebieten sind besonders stark bevölkert und daher belastet, z.B. auch degradationsgefährdet.
  
  
• Hier übersteigt zudem der Nahrungsbedarf der Bevölkerung die Tragfähigkeit der Böden bei weitem. Der tägliche Brennholzbedarf führte in weiten Teilen der Subtropen und Tropen bereits zu einer starken Zurückdrängung bis totalen Zerstörung der Baum- und Strauchvegetation.

Diese Grafik soll nur einen Überblick geben. Die Abgrenzungen der einzelnen Vegetationszonen (speziell der Savanne) durch Whittaker stimmen NICHT überein mit den (hygrischen) Definitionen z.B. von Schultz (2000).

Die entsprechend den mittleren Jahrestemperatur- ( 8,6°C ) und mittleren Niederschlagswerten ( 595mm ) eingetragende Position Potsdams (roter Punkt) zeigt die Probleme dieses Schemas auf. Vergleichen Sie dazu noch einmal die charakteristischen hygrothermischen Wachstumsbedingungen   36KB bzw. die Seite zu den Sommerfeuchten Tropen.

*1
Die Berechnung von mittleren Globaltemperaturen bzw. Temperaturabweichungen, oder -anomalien von einem willkürlich bestimmten Mittelwert für eine bestimmte Zeitspanne (als Normalität, die es nicht gibt, da das Klima immer dynamisch und nie statisch war und ist) ist extrem wirklichkeitsfremd und nicht nur ökologisch unsinnig. Der gefundene Index ist ein Kunstprodukt und eine oberflächliche "Wahrheit". Die Genauigkeit von 0.6 ± 0.2 K "globaler Temperaturerhöhung" (als Abweichung vom Mittelwert) seit etwa 1850 soll wissenschaftliche Seriosität suggerieren, die in diesem Kontext überhaupt nicht möglich ist. Auch wenn gebetsmühlenhaft von sogenannten Experten das Gegenteil behauptet wird.

Vgl.
Essex, C., R. McKitrick and B. Andresen (2007) Does a global temperature exist?- J. Non-Equilibrium Thermodynamics, 32, 1-28.

Folgte man den (wissenschaftlich unzulässigen) methodischen Ansätzen jener Experten, dann blieben immer noch folgende Umstände zu berücksichtigen: Die Dichte der Messnetze ist regional sehr unterschiedlich (vgl. NASA-GISS Global Maps from GHCN Data / NASA-GISS Surface Temperature Analysis und A. Kapala, 2002, Meteorologisches Institut der Universität Bonn), die tatsächlichen Beobachtungsjahre - "station record length" - pro Klimastation (insgesamt nur wenige tausend) weichen sehr stark voneinander ab (oft unter 30 Jahre). Im wesentlichen wird die nördliche Hemisphäre in der Nähe von Siedlungsstrukturen (mit ihren unterschiedlich wirksamen Wärmeinseln) abgedeckt und in der südlichen Hemisphäre, inkl. Tropenbereich, ist das Messnetz extrem schwach ausgeprägt. Aus weiten Teilen der semiariden und ariden Gebiete liegen überhaupt keine Messdaten vor und aus der Antarktis und Arktis nur noch verschwindend wenige.

Nebenbei: Wer einmal das "Vergnügen" hatte, als seriös bezeichnete Datenreihen im mediterranen oder nordafrikanischen Bereich auf Plausibilität zu überprüfen, findet jene "Experten" verwegen, die solche Messwerte verwenden. Abenteuerlich wird es aber, wenn solche Daten dann auch noch "angepasst" werden. In welche Richtung eigentlich? Diese Frage ist sicherlich berechtigt. "Kurt Brunner, Professor für Kartographie an der Universität der Bundeswehr München, interpretiert die Klimadaten der Vergangenheit "extrem anders" als viele seiner Kollegen. Ausgehend von derselben Datenbasis ließen sich unterschiedliche Szenarien modellieren. "Man kann sich das so rechnen, wie es einem passt, möchte ich fast sagen". Aus: Schwachstellen der "Klima-Bibel", Bayern 3, vom 14.06.2007) [last date of access: 18.11.07] - Vgl. Niveau der Klimadebatte!

Alleine die Richtwerte für die verschiedenen Klima- bzw. Vegetationszonen (oder auch Klimata) weichen bereits innerhalb der ÖkoZonen um mehrere Grad voneinander ab, je nachdem wo und wie (!) die Daten gewonnen wurden (z.B. Höhe ü.NN, Nähe zu Siedlungsstrukturen, allgemein der Nutzungsgrad der Landschaft - von a- bis meta-hemerob, Nähe zu Feuchtgebieten oder Küstennähe etc.), oder nicht zuletzt in Abhängigkeit davon, wie genau die Messinstrumente der Klimastationen waren bzw. sind.

Ein Temperatur-Mittelwert zwischen den unterschiedlichenÖkoZonen, von den Tropen bis zu den eisbedeckten Polen, ist ebenso Nonsense, wie das "Globalklima" ansich.

Die kurz- bis langfristige Variabilität an einem Ort hat eine wesentlich grössere ökologische Bedeutung als der errechnete Mittelwert als Basis. Minimale Temperaturerhöhungen in einer Zone kompensieren entsprechende Abnahmen in einer anderen Zone. Alleine die Messungen der Durchschnittstemperaturen auf dem Höhengradienten einer Gebirgsabdachung in jeweils der gleichen Höhe über der Bodenoberfläche führen zu Aussagen, die für die jeweiligen Ökosysteme völlig irrelevant sind (Kehl 1998). Es sind Werte ohne ökologisch relevante Bedeutung. Sogenannte globale Mittelwerte und Abweichungen von ihnen sind Konstrukte, die der Orientierung dienen, die jedoch dem Laien den Blick verstellen für eine dynamische Wirklichkeit, ebenso wie starre Grenzen zwischen Klima- bzw. Vegetationszonen, die es bestenfalls für Kartografen gibt.

Generell ist die Veränderung der Variabilität der Standortparameter (Temperatur, Niederschlag etc. mit ihren Minima und Maxima über einen ausreichend langen Zeitraum beobachtet) und nicht der Mittelwert der Temperatur von ökologischer Relevanz für die Beurteilung von Klimaveränderungen, lokal und regional. Und hier sind i.d.R. die weiten Standortamplituden der jeweiligen zonalen Flora und Fauna von ausschlaggebendem Interesse.

• Alley, B.A. (2005) Das sprunghafte Klima - Eine weiter andauernde globale Erwärmung könnte plötzlich in eine neue Kaltzeit umschlagen. Solche unerwarteten Klimaumschwünge hat es in der Erdgeschichte schon mehrfach gegeben - manchmal innerhalb weniger Jahre.- Spektrum der Wissenschaft, März 2005: 42-49
• Broeker, W.S. (1996) Plötzliche Klimawechsel - In der Vergangenheit haben sich die Durchschnittstemperaturen auf der Erde wiederholt in wenigen Jahrzehnten um mehrere Grad verändert - Droht uns ein ähnlich jäher Klimasprung?- Spektrum der Wissenschaft, Januar 1996: 86-92.
• Brönnimann, S. (2005) Pazifik liess Europa frieren - Ungewöhnlich kalte Winter in unseren Breiten, warme in Alaska und eine dicke Ozonschicht in den Jahren 1940 bis 1942 konnten jetzt auf ein besonders starkes El-Niño-Ereignis zurückgeführt werden.- Spektrum der Wissenschaft, März 2005: 16-22.
• Peterson, L.C. & G.H. Haug (2006) 150 Jahre Trockenheit - Waren langjährige Dürren der Grund für den Niedergang der Maya? Neue Indizien für die umstrittene These liefert das Meer.- Spektrum d. Wissenschaft, Januar 2006, S.42-48.
• Titz, S. (2005) Wie wird der nächste Sommer? - Seriöse Jahreszeiten-Vorhersagen sind im Kommen. Das launenhafte Wetter in Europa macht es den Meteorologen aber nicht leicht.- Spektrum der Wissenschaft, August 2005: 48-52.
  (u.a. Bedeutung des El-Niño-Phänomens für das europäische Wetter)
• Wagner, M., P.Tarasov & K.-U. Heussner (2006) Klimaarchiv im Wacholder - Um seine Grenzen zu sichern, expanierte das chinesische Kaiserreich nach Nordtibet. Doch immer wieder erzwangen strenge Dürren de Rückzug, wie hölzerne Grabeinbeuten verraten.- Spektrum d. Wissenschaft, Januar 2006, S.50-54.

• Das Klimasystem der Erde - - Datei (6.3MB) [date of access: 11.03.07]. Dr. rer. nat. Gerhard Luther (Uni-Saarland, Vorlesung an der Fak.7),
• El Niño - Effekt [date of access: 10.05.04]
• El-Niño (ENSO) Phenomenon [date of access: 10.05.04]
  
  
• Die globalen Meeresströmungen (GEO-EWF)
• Ocean Surface Currents - HYCOM Consortium
  [date of access: 17.06.04]
  
  
• Die Corioliskraft - Windpower.org
• Die allgemeine Zirkulation der Atmosphäre - Das Klima der Erde
• Die Corioliskraft - Meteolexikon
  [date of access: 17.06.04]
• Verfahren zur Berechnung der Verdunstung von Landoberflächen zur Verfügung gestellt von J. Dietrich & M. Schöniger (HydroScript)
  [date of access: 12.09.06]