Wetter und Klima
Andere Zeiten, andere Phänomene
Die Begriffe „Wetter“ und „Klima“ werden oft verwechselt oder gar gleichbedeutend verwendet. Der Unterschied wird besonders durch den Zeitrahmen der Betrachtung deutlich. Damit gehen sowohl unterschiedliche Steuerungsfaktoren als auch unterschiedliche atmosphärische Phänomene einher. In der Folge existieren eigene Wetter- bzw. Klimamethoden: unmittelbare Wetterbeobachtung und statistische Klimaauswertung, numerische Wetterprognose und Klimamodellierung.
Klima – Die (statistische) Zustandsbeschreibung des Klimasystems
Das Klima beschreibt den Zustand des Klimasystems über lange Zeiträume von Jahrzehnten bis hin zu erdgeschichtlichen Zeitskalen (Abb. 1). Das Klimasystem besteht aus verschiedenen Komponenten (Atmosphäre, Hydrosphäre, Lithosphäre, Biosphäre, Kryosphäre). Zwischen ihnen besteht ein stetiger Austausch von Energie und Masse über bestimmte Flüsse (Strahlung, Wind, Verdunstung, Niederschlag, Meeresströmungen, chemische Umwandlungen usw.), die ein energetisches Gleichgewicht der Subsysteme anstreben. Diese Phänomene werden durch den Energiefluss von der Sonne sowie die ungleiche Verteilung dieser Strahlungsenergie auf der Erde gesteuert.
Die Beschreibung des langfristigen Zustandes des Klimasystems erfolgt über die Erfassung von Zustandsgrößen (Luftdruck, Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Wind, Bodenfeuchte, Salzgehalt im Ozean usw.) und Flussgrößen (Strahlung, Verdunstung, Niederschlag usw.). Dabei sind nicht nur der Mittelwert sondern auch typische Abweichungen vom Mittelwert (Schwankungsbereich), Extremwerte und eventuelle quasi-periodische Schwingungen (z.B. siebenjähriger ENSO-Zyklus, elfjähriger Sonnenfleckenzyklus, Eiszeiten usw.) von entscheidendem Interesse. Um Klimagrößen und -karten international vergleichen zu können, wurden Klimanormalperioden festgelegt. Diese umfassen 30-jährige Zeiträume wie 1961–1990 oder 1981–2010.
- Abb. 1: Unterscheidung von Wetter, Witterung und Klima anhand der zeitlichen Größenordnung atmosphärischer Phänomene (Schönwiese 2008).
Wetter – Der momentane Zustand der Atmosphäre
Das Wetter spielt sich auf wesentlich kürzeren Zeitskalen als das Klima ab, von Stunden bis Wochen (Abb. 1). Der über mehrere Tage bis zu einer Jahreszeit vorherrschende Wettercharakter wird auch Witterung genannt. Das Wetter trägt neben anderen Prozessen wie z.B. ozeanischen Strömungen zum großräumigen Energieaustausch bei. Es wird von kurzfristigen Phänomenen, z.B. von Tiefdruckgebieten, Konvektion oder Niederschlag, bestimmt.
Wetter als aktueller Zustand der Atmosphäre kann von jedem persönlich unmittelbar erlebt werden. Im Gegensatz dazu sind beim Klima die Zeiträume zu lang. An die Stelle des Erlebens tritt, oft noch stärker von Subjektivität geprägt.
Numerische Wetterprognose und Klimamodellierung
Aus den genannten Aspekten ergibt sich der wesentliche Unterschied zwischen Wetter- und Klimamodellen. Numerische Wettermodelle berechnen mit hoher räumlicher (wenige Kilometer) und zeitlicher (einige Minuten) Auflösung die Entwicklung von Wettersystemen. Ganz zentral ist dabei eine möglichst genaue Vorhersage des lokalen Wettergeschehens. Aufgrund unzähliger kleinräumiger Einflüsse und Nichtlinearitäten der zu Grunde liegenden physikalischen Gleichungen ist die Vorhersagbarkeit des Wettergeschehen auf etwa fünf bis zehn Tage beschränkt.
Ganz anders sind die Schwerpunkte in der Klimamodellierung gelagert. Klimamodelle berechnen den Zustand der Komponenten des Klimasystems und die Flüsse darin global mit einer Auflösung von etwa 100 km und von Tagen. Aufgabe der Klimasimulationen ist es, die Reaktion des Systems auf geänderte Antriebe bestimmen zu können. Während man die Prognose eines Wettermodells für einem bestimmten Zeitpunkt direkt durch Beobachtung überprüfen kann, kann das Ergebnis einer Klimasimulation nur jeweils für längere Zeiträume (mindestens 30 Jahre) verglichen werden.
Literatur:
Hantel M. (2001): Klimatologie. In: Raith W. (Hg.): Bergmann Schaefer – Lehrbuch der Experimentalphysik. Band 7 – Erde und Planeten. 2. Aufl. Berlin: de Gruyter, 311–426, ISBN 978-3-11-019802-7
Malberg H. (2007): Meteorologie und Klimatologie: Eine Einführung. 4. Aufl. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 396 Seiten, ISBN 978-3-540-37219-6
Schönwiese C. (2008): Klimatologie. 3. Aufl. Stuttgart: Ulmer, 472 Seiten, ISBN 9783825217938
