Klimaklassifizierung, Formalisierung von Systemen, die klimatische Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen geografischen Gebieten erkennen, klären und vereinfachen, um das wissenschaftliche Verständnis des Klimas zu verbessern. Solche Klassifizierungsschemata beruhen auf Bemühungen, große Mengen von Umweltdaten zu sortieren und zu gruppieren, um Muster zwischen interagierenden Klimaprozessen aufzudecken. Alle diese Klassifikationen sind begrenzt, da keine zwei Bereiche auf genau dieselbe Weise denselben physikalischen oder biologischen Kräften ausgesetzt sind. Die Schaffung eines individuellen Klimaschemas folgt entweder einem genetischen oder einem empirischen Ansatz.
Allgemeine Überlegungen
Das Klima eines Gebiets ist die Synthese der Umweltbedingungen (Böden, Vegetation, Wetter usw.), die dort über einen langen Zeitraum vorherrschten. Diese Synthese umfasst sowohl Mittelwerte der klimatischen Elemente als auch Messungen der Variabilität (wie Extremwerte und Wahrscheinlichkeiten). Das Klima ist ein komplexes, abstraktes Konzept, das Daten zu allen Aspekten der Erdumwelt umfasst. Von keinem Ort auf der Erde kann gesagt werden, dass er genau das gleiche Klima hat.
Es ist jedoch leicht ersichtlich, dass über begrenzte Gebiete des Planeten das Klima innerhalb eines begrenzten Bereichs variiert und dass Klimaregionen erkennbar sind, in denen eine gewisse Gleichmäßigkeit in den Mustern der Klimaelemente erkennbar ist. Darüber hinaus besitzen weit voneinander entfernte Gebiete der Welt ein ähnliches Klima, wenn die in einem Gebiet auftretenden geografischen Beziehungen denen eines anderen Gebiets entsprechen. Diese Symmetrie und Organisation der klimatischen Umgebung deutet auf eine weltweite Regelmäßigkeit und Ordnung der klimabedingten Phänomene hin (z. B. Muster der einfallenden Sonnenstrahlung, Vegetation, Böden, Winde, Temperatur und Luftmassen). Trotz der Existenz solcher zugrunde liegenden Muster ist die Erstellung eines genauen und nützlichen Klimaschemas eine entmutigende Aufgabe.
Erstens ist das Klima ein mehrdimensionales Konzept, und es ist keine offensichtliche Entscheidung, welche der vielen beobachteten Umgebungsvariablen als Grundlage für die Klassifizierung ausgewählt werden soll. Diese Wahl muss aus einer Reihe von praktischen und theoretischen Gründen getroffen werden. Die Verwendung zu vieler verschiedener Elemente eröffnet beispielsweise die Möglichkeit, dass die Klassifizierung zu viele Kategorien enthält, um leicht interpretiert zu werden, und dass viele der Kategorien nicht dem tatsächlichen Klima entsprechen. Darüber hinaus sind Messungen vieler Klimaelemente für große Gebiete der Welt nicht verfügbar oder wurden nur für kurze Zeit gesammelt. Die Hauptausnahmen sind Boden-, Vegetations-, Temperatur- und Niederschlagsdaten, die umfassender verfügbar sind und über längere Zeiträume aufgezeichnet wurden.
Die Wahl der Variablen wird auch durch den Zweck der Klassifizierung bestimmt (z. B. um die Verteilung der natürlichen Vegetation zu berücksichtigen, Bodenbildungsprozesse zu erklären oder das Klima im Hinblick auf den menschlichen Komfort zu klassifizieren). Zu diesem Zweck werden die für die Klassifizierung relevanten Variablen sowie die Schwellenwerte der zur Unterscheidung der Klimazonen ausgewählten Variablen bestimmt.
Eine zweite Schwierigkeit ergibt sich aus der allgemein allmählichen Veränderung der klimatischen Elemente über der Erdoberfläche. Außer in ungewöhnlichen Situationen aufgrund von Gebirgszügen oder Küsten ändern sich Temperatur, Niederschlag und andere klimatische Variablen im Laufe der Entfernung nur langsam. Infolgedessen ändern sich die Klimatypen in der Regel unmerklich, wenn man sich von einem Ort auf der Erdoberfläche zum anderen bewegt. Die Auswahl einer Reihe von Kriterien zur Unterscheidung eines Klimatyps von einem anderen entspricht somit dem Zeichnen einer Linie auf einer Karte, um die Klimaregion mit einem Typ von der mit dem anderen zu unterscheiden. Dies unterscheidet sich zwar in keiner Weise von vielen anderen Klassifizierungsentscheidungen, die man im täglichen Leben routinemäßig trifft, es muss jedoch immer daran erinnert werden, dass Grenzen zwischen benachbarten Klimaregionen durch Regionen mit kontinuierlichem, allmählichem Wandel etwas willkürlich gesetzt werden und dass die Bereiche innerhalb dieser Grenzen definiert sind sind in Bezug auf ihre klimatischen Eigenschaften alles andere als homogen.
Die meisten Klassifizierungsschemata sind für die Anwendung auf globaler oder kontinentaler Ebene vorgesehen und definieren Regionen, die Hauptunterteilungen von Kontinenten mit einem Durchmesser von Hunderten bis Tausenden von Kilometern sind. Diese können als Makroklima bezeichnet werden. In einer solchen Region wird es nicht nur langsame Veränderungen (von nass zu trocken, heiß zu kalt usw.) geben, die auf die geografischen Gradienten der Klimaelemente zurückzuführen sind, über deren Kontinent die Region gehört, sondern es wird auch Mesoklima geben innerhalb dieser Regionen, die mit Klimaprozessen in einer Größenordnung von zehn bis hundert Kilometern verbunden sind, die durch Höhenunterschiede, Hangaspekte, Gewässer, Unterschiede in der Vegetationsbedeckung, städtische Gebiete und dergleichen entstehen. Mesoklimate wiederum können in zahlreiche Mikroklimas aufgelöst werden, die in Maßstäben von weniger als 0,1 km (0,06 Meilen) auftreten, wie bei den klimatischen Unterschieden zwischen Wäldern, Feldfrüchten und kahlem Boden in verschiedenen Tiefen eines Pflanzenhimmels in unterschiedlichen Tiefen Tiefen im Boden, auf verschiedenen Seiten eines Gebäudes und so weiter.
Ungeachtet dieser Einschränkungen spielt die Klimaklassifizierung eine Schlüsselrolle als Mittel zur Verallgemeinerung der geografischen Verteilung und Wechselwirkungen zwischen klimatischen Elementen, zur Identifizierung von Mischungen klimatischer Einflüsse, die für verschiedene klimabedingte Phänomene wichtig sind, zur Stimulierung der Suche nach Identifizierung der Klimaprozessprozesse und als Bildungsinstrument, um zu zeigen, wie sich entfernte Gebiete der Welt von der eigenen Heimatregion unterscheiden und dieser ähneln.
Ansätze zur Klimaklassifizierung
Die frühesten bekannten klimatischen Klassifikationen waren die der klassischen griechischen Zeit. Solche Schemata teilten die Erde im Allgemeinen in Breitengrade ein, basierend auf den signifikanten Parallelen von 0 °, 23,5 ° und 66,5 ° Breitengrad (dh dem Äquator, den Tropen von Krebs und Steinbock sowie den arktischen und antarktischen Kreisen) und weiter die Länge des Tages. Die moderne Klimaklassifizierung hat ihren Ursprung in der Mitte des 19. Jahrhunderts mit den ersten veröffentlichten Karten von Temperatur und Niederschlag über der Erdoberfläche, die die Entwicklung von Methoden zur Klimagruppierung ermöglichten, bei denen beide Variablen gleichzeitig verwendet wurden.
Es wurden viele verschiedene Schemata zur Klassifizierung des Klimas entwickelt (mehr als 100), aber alle können grob als empirische oder genetische Methoden unterschieden werden. Diese Unterscheidung basiert auf der Art der zur Klassifizierung verwendeten Daten. Empirische Methoden verwenden beobachtete Umweltdaten wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Niederschlag oder einfache daraus abgeleitete Mengen (wie Verdunstung). Im Gegensatz dazu klassifiziert eine genetische Methode das Klima anhand seiner kausalen Elemente, der Aktivität und der Eigenschaften aller Faktoren (Luftmassen, Zirkulationssysteme, Fronten, Strahlströme, Sonnenstrahlung, topografische Effekte usw.), die zu den Faktoren führen räumliche und zeitliche Muster von Klimadaten. Während empirische Klassifikationen das Klima weitgehend beschreiben, sind (oder sollten) genetische Methoden erklärend. Leider sind genetische Schemata zwar wissenschaftlich wünschenswerter, aber von Natur aus schwieriger umzusetzen, da sie keine einfachen Beobachtungen verwenden. Infolgedessen sind solche Systeme sowohl weniger verbreitet als auch insgesamt weniger erfolgreich. Darüber hinaus stimmen die durch die beiden Arten von Klassifizierungsschemata definierten Regionen nicht unbedingt überein; Insbesondere ist es nicht ungewöhnlich, dass ähnliche Klimaformen, die sich aus unterschiedlichen Klimaprozessen ergeben, durch viele gemeinsame empirische Schemata zusammengefasst werden.
Genetische Klassifikationen
Genetische Klassifikationen Gruppe klimatisiert nach ihren Ursachen. Unter diesen Methoden können drei Typen unterschieden werden: (1) diejenigen, die auf den geografischen Determinanten des Klimas basieren, (2) diejenigen, die auf dem Oberflächenenergiebudget basieren, und (3) diejenigen, die aus der Luftmassenanalyse abgeleitet wurden.
In der ersten Klasse gibt es eine Reihe von Schemata (größtenteils die Arbeit deutscher Klimatologen), die das Klima nach Faktoren wie Breitenkontrolle der Temperatur, Kontinentalität gegenüber ozeanisch beeinflussten Faktoren, Lage in Bezug auf Druck- und Windgürtel und Auswirkungen von Bergen kategorisieren. Diese Klassifikationen haben alle ein gemeinsames Manko: Sie sind qualitativ, so dass Klimaregionen eher subjektiv als aufgrund der Anwendung einer strengen Differenzierungsformel bezeichnet werden.
Ein interessantes Beispiel für eine Methode, die auf der Energiebilanz der Erdoberfläche basiert, ist die Klassifizierung des amerikanischen Geographen Werner H. Terjung aus dem Jahr 1970. Seine Methode verwendet Daten für mehr als 1.000 Standorte weltweit über die an der Oberfläche empfangene Nettosonnenstrahlung, die verfügbare Energie zum Verdampfen von Wasser und die verfügbare Energie zum Erwärmen der Luft und des Untergrunds. Die jährlichen Muster werden nach dem maximalen Energieeinsatz, dem jährlichen Eingabebereich, der Form der Jahreskurve und der Anzahl der Monate mit negativen Größen (Energiedefiziten) klassifiziert. Die Kombination von Merkmalen für einen Ort wird durch ein Etikett dargestellt, das aus mehreren Buchstaben mit definierten Bedeutungen besteht, und Regionen mit ähnlichen Nettostrahlungsklima werden kartiert.
Die wahrscheinlich am häufigsten verwendeten genetischen Systeme sind jedoch solche, die Luftmassenkonzepte verwenden. Luftmassen sind große Luftkörper, die in der Horizontalen im Prinzip relativ homogene Eigenschaften von Temperatur, Luftfeuchtigkeit usw. besitzen. Das Wetter an einzelnen Tagen kann im Hinblick auf diese Merkmale und ihre Kontraste an den Fronten interpretiert werden.
Zwei amerikanische Geographen-Klimatologen waren am einflussreichsten bei der Klassifizierung anhand der Luftmasse. 1951 beschrieb Arthur N. Strahler eine qualitative Klassifizierung, die auf der Kombination der Luftmassen basiert, die das ganze Jahr über an einem bestimmten Ort vorhanden sind. Einige Jahre später (1968 und 1970) stellte John E. Oliver diese Art der Klassifizierung auf eine festere Grundlage, indem er einen quantitativen Rahmen bereitstellte, der bestimmte Luftmassen und Luftmassenkombinationen als „dominant“, „subdominant“ oder „saisonal“ bezeichnete Standorte. Er bot auch die Möglichkeit, Luftmassen anhand von Diagrammen der mittleren monatlichen Temperatur und des Niederschlags zu identifizieren, die in einem „Thermohyet-Diagramm“ aufgezeichnet sind. Dieses Verfahren macht weniger häufige Daten für die obere Luft überflüssig, um die Klassifizierung vorzunehmen.
