3.8  Klimatologie

3.8.0 Zeitreihe der Temperaturen in Deutschland

Abb. 3.8  Klimadaten
Quelle: Deutscher Wetterdienst

Aktuell beherrscht das Wort „Klima“ und „Klimaänderung“ nicht nur aktuell die Presse, sondern wir können auch selbst Phänomene beobachten, die wohl auf eine Klimaänderung zurückzuführen sein müssten. Das Klima beeinflusst offenbar auch die grundsätzlichen Möglichkeiten für große Segelflüge: So ist die Thermik in den Subtropen scheinbar besonders kräftig ausgeprägt. Doch was ist eigentlich „Klima“? Und was ist typisch für das Klima hier bei uns in Mitteleuropa? Das soll in diesem Kapitel behandelt werden. 

So besprechen wir in diesem Kapitel die folgenden Themen:  

3.8.1 Fachbegriffe und Begriffsbestimmungen:
         Wetter, Witterung, Großwetterlage und Klima

3.8.2 Das Klimasystem der Erde

3.8.3 Klimazonen

3.8.4 Das typische Wetter in mittleren Breitengraden und Deutschland

3.8.1  Fachbegriffe und Begriffsbestimmungen 
(Wetter, Witterung, Großwetterlage und Klima)

Wetter ist der Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort zu einem bestimmten Zeitpunkt. Die Witterung ist das Wetter an einem Ort über einen bestimmten Zeitraum, der den Wetterablauf von mehreren Tagen oder Wochen, selten auch Monaten zusammenfasst. Dazwischen liegt noch die Großwetterlage, eine Wetterlage über einem Großraum wie z.B. Mitteleuropa, die sich während eines mehrtägigen Zeitraumes nicht wesentlich verändert: seine charakteristische Strömungsanordnung bleibt mehrere Tage im Wesentlichen gleich. 

Klima ist der mittlere Ablauf des Wetters über einem langjährigen Zeitraum an einem Ort. Die Zeitspanne ist dabei mindestens 30 Jahre. 

 

3.8.2  Das Klimasystem der Erde

Das natürliche Klimasystem der Erde besteht aus mehreren Teilsystemen (Sphären) und wird in folgende Teilsysteme unterteilt: Atmosphäre (Luft), Hydrosphäre (Wasser), Kryosphäre (Eis), Pedosphäre (Boden) Lithosphäre (Gestein) und Biosphäre (Pflanzen & Tiere).

Klimawerte des bodennahen atmosphärischen Klimas sind die langjährigen Mittelwerte von Wetterelementen und Wetterlagen. Typische Messgrößen sind dabei die Temperatur, Luftfeuchte, Niederschlagsmenge und der Wind. 

Klimawerte werden zum Beispiel zur allgemeinen Planung des Luftverkehrs und zur Planung von Flughäfen herangezogen. 

Welche Klimadaten der Deutsche Wetterdienst für die Luftfahrt bereitzustellen hat, ist im Annex 3 zur Chicagoer Konvention über die internationale Zivilluftfahrt geregelt.

Klimatologische Betrachtungen werden in unterschiedlichen Größenskalen angestellt: während das sogenannte Makroklima das Klima einer ganzen Region oder eines Kontinents ist, ist das Mikroklima das Klima rund um einen kleinen, klar begrenzten Bereich wie rund um eine Felswand oder zwischen den Gebäuden einer Stadt.

Das Mesoklima ist der Bereich dazwischen: ein von Bergen umgebenes Tal, ein Waldstück oder das Klima einer Stadt oder ganzen Region.

 

3.8.3  Klimazonen

Eine Klimaregion ist ein abgegrenztes Gebiet mit gleichen klimatischen Bedingungen.  

Das Klima eines Gebietes auf der Erde wird weitgehend durch seine Lage bestimmt. Gebiete, in denen die Sonne etwa senkrecht steht, wie in den Tropen, sind sehr warm, die Polzonen hingegen sind sehr kalt. Folge dieser globalen Temperaturverteilung ist die allgemeine Zirkulation der Atmosphäre, die die Gesamtheit der in der Atmosphäre auftretenden horizontalen und vertikalen großräumigen Strömungssysteme beschreibt (siehe Kap. 3.2.3 „Globale Windzirkulation“). Die globale Zirkulation ist (in Abhängigkeit von der geographischen Breite) der wesentliche bestimmende Faktor für das Klima einer Region. 

3.8.1 Klimazonen

Abb. 3.8.1  die Klimazonen der Erde

Entsprechend unterscheidet man grundsätzlich vier Klimazonen: 

  • Tropisches Klima
  • Subtropisches Klima
  • gemäßigtes Klima
  • Polarklima

Daneben sind die Lage zu Meeren sowie die Höhe über dem Meeresspiegel wichtige Klimafaktoren: In meeresnahen – also in maritimen - Regionen sind die Unterschiede zwischen Sommer- und Wintertemperaturen deutlich geringer als in kontinentalen.

In den Bergen ändert sich das Klima schnell mit der Höhe. Niedrigere Temperaturen, starke Winde und viel Niederschlag sind typisch für das Gebirgsklima. In einer Höhe von 2000 m ist z. B. die Temperatur im Schnitt um 13 Grad niedriger als in Meereshöhe. Wird der Wind über einen Berg gezwungen, gibt es über den Bergspitzen den Venturi-Effekt. Der Wind bläst dort wesentlich stärker als auf dem flachen Land. Oft kommt es im Stau der Berge zur Wolkenbildung, häufig verbunden mit Niederschlag, 

 

3.8.4  Das typische Wetter in mittleren Breitengraden und Deutschland

Das Klima in Deutschland

Mitteleuropa befindet sich in der Westwindzone der gemäßigten Breiten. Entsprechend ziehen die Hoch- und Tiefdruckgebiete hier typischerweise von West nach Ost. 

Mit der Lage Deutschlands zwischen dem 47. und dem 55. Breitengrad spielt die Westwindzone eine gewichtige Rolle. Bei vorwiegend westlichen Winden liefern die Tiefs häufigen Niederschlag. Bei uns regnet es 160 Tage (Berlin) bis 185 Tage im Jahr (Kempten). Dabei liegt die jährliche Niederschlagsmenge ungefähr zwischen 540 mm/Jahr (Berlin) und 1200 mm/Jahr (Kempten).

Deutschland liegt im Übergangsbereich zwischen dem maritimen Klima Westeuropas und dem kontinentalen Klima Osteuropas. Entsprechend werden wir hier abwechselnd von maritimem und kontinentalem Klima beeinflusst.

3.8.2 Klima Deutschlands

Abb. 3.8.2  das Klima in Deutschland
Quelle: Deutscher Wetterdienst

Im Westen Deutschlands herrscht eher maritimes Klima. Es wird von atlantischer Meeresluft geprägt mithoher Luftfeuchtigkeit und ausgeglichenem Temperaturverlauf.

Regenreiche Winter und mäßig warme Sommer sind typisch für dieses warm gemäßigte Klima. Nach Osten und Südosten nimmt der Einfluss des Atlantiks deutlich ab. Hohe Temperaturunterschiede zwischen warmen bis heißen Sommern und kalten Wintern sind typisch für ein kontinentales Klima. 

Durch die deutlich weitere Entfernung zum Meer herrscht in Südwestdeutschland ein eher feuchtes, subtropisches Klima. 

Im Südosten Deutschlands herrscht ein eher kontinentales Klima: es ist geprägt von europäischer Festlandsluft mit viel Schnee im kalten Winter und trockenen Sommern.

Die Nordsee und Ostsee prägen das maritime Klima im Norden Deutschlands

Die Nordküste zeichnet sich durch niederschlagsreiche Sommer und milde Winter mit schweren Stürmen aus. Die Sommer an der Ostseeküste sind niederschlagsärmer und heißer. 

 

Die Großwetterlagen Deutschlands

Großwetterlagen sind Folge typischer Muster der atmosphärischen Zirkulation, durch die die Luftdruckverteilung gesteuert wird. Insgesamt werden - nach Hess/Brezowsky - für Europa 29 Großwetterlagen unterschieden. Sie werden hauptsächlich nach der vorherrschenden Windrichtung benannt.

In Mitteleuropa sind 10 Großwetterlagen regelmäßiger anzutreffen: 

  • W-Lage: Zyklonen wandern mit dem Jetstream nach Osten, Zufuhr maritimer Luftmassen;
    Niederschläge, kühle Sommer, milde Winter
  • NW-Lage: Zufuhr von maritimer Polarluft (kalt und feucht) oder erwärmter maritimer Polarluft;
    unbeständiges und kühles Wetter
  • SW-Lage: Zufuhr feuchter, warmer Luft (maritime Tropikluft); 
    Erwärmung
  • N-Lage: sehr kalte feuchte Luft (maritime Polarluft) wird zugeführt; 
    kalter Sommer, Winter: Schneefälle
  • NO-Lage: Zufuhr kontinentaler Polarluft (kalt, trocken)
  • S-Lage: Frontalzone von Süd nach Nord, trockene, heiße Luft aus dem Mittelmeerraum (kontinentale Tropikluft), teilweise mit Sahara-Staub
  • SO-Lage: Zufuhr warmer, trockener Luft
  • O-Lage: Hoch über Skandinavien oder Nordrussland, Wind überwiegend aus Osten; 
    im Winter sehr kalt, im Sommer warm
  • Troglage: ortsfestes Tief über Mitteleuropa oder Oberitalien;    
    warme, feuchte Luft wird im Osten des Tiefs nach Norden geleitet --> kräftige Niederschläge an den Alpen und den Mittelgebirgen
  • Hoch über Mitteleuropa: im Sommer hohe Temperaturen und kaum Niederschläge, im Winter sehr kalt

Durch die Lage in der Westwindzone der gemäßigten Breiten sind westliche Wetterlagen für Mitteleuropa besonders charakteristisch. Verantwortlich hierfür sind das Azorenhoch und das Islandtief. Zwischen den ausgedehnten und ortsstabilen Drucksystemen ziehen eine Reihe von Zyklonen mit ihren typischen Fronten vom Nordatlantik kommend zum europäischen Festland. 

Die typische Großwetterlage hier ist die zyklonale Westlage. Aber auch die Nordwestlage oder Südwestlage wird durch die Lage des Azorenhochs bestimmt. Liegt dieses nach Norden verschoben, ohne dass es sich mit einem Keil nach Mitteleuropa erstreckt, haben wir eine nordwestliche Strömung.  Dehnt sich das Hoch jedoch mit einem Keil über Mitteleuropa aus, haben wir eine Südwestströmung, bei der einzelne Tiefs über die Biskaya, Frankreich und das mittlere Deutschland nach Osteuropa wandern. 

Die westlichen Wetterlagen sind mit ihrem unbeständigen Wetter besonders typisch um Juli und August. Bei zyklonalen Westlagen und Nordwestlagen ermöglichen nur Zwischenhochs auf der Rückseite von Kaltfronten („Rückseitenwetter“) in der feuchten Kaltluft größere Streckenflüge. 

3.8.3 Wetterlage Zwischenhoch

Abb. 3.8.3   das Zwischenhoch bei West- oder Nordwest-Wetterlagen

Die „Glückslage“ für den Streckensegelflug ist in (Nord-)Deutschland die Nordostlage. Sie ist gekennzeichnet durch ein Hochdruckgebiet über Großbritannien bis Skandinavien und einem Tief über der südlichen Adria. Die trockene Polarluft ermöglicht einen langen Thermiktag und die Cumuluswolken sind oft als Wolkenstraßen ausgerichtet. Problematisch für den Süddeutschland kann allerdings ein zu weit nördlich liegendes Tief über der Adria werden. 

3.8.4 Wetterlage NO

Abb. 3.8.4   die Nordost-Wetterlage

Nord- und Nordostlagen haben ihr statistisches Maximum im Jahresverlauf in den Monaten April bis Juni und sind somit eine typische Frühlingserscheinung. 

Beim Hoch Mitteleuropa liegt über Mitteleuropa ein ausgedehntes Hochdruckgebiet. Nördlich von dieser Hochdruckbrücke ziehen Tiefdruckgebiete ostwärts. Die Wetterlage tritt regelmäßig im Herbst auf und bringt den sogenannten „Altweibersommer“ mit nochmals hochsommerlichen Temperaturen. 

3.8.5 Wetterlage Zentrales Hoch

Abb. 3.8.5   Hoch Mitteleuropa

In den Sommermonaten bieten sich noch brauchbare Streckensegelflugbedingungen, allerdings bei später einsetzender Thermik und geringer Cumulusbewölkung, die mit dem Altern des Hochdruckgebiets durch das weitere Absinken der Inversion sich schließlich ganz auflösen. Günstiger sind die thermischen Bedingungen in den Alpen: das zentrale Sommerhoch ermöglicht in den Bergen ausgedehnte Streckenflüge über mehrere Tage.

 

Großwetterlagen und Klimawandel

Der Polar-Jetstream ist ein Höhenwindfeld über der Polarfront in der wärmeren Luftmasse in etwa 10.000m Höhe. Er entsteht auf der Nordhalbkugel, weil warme Luft am Äquator aufsteigt und in Richtung Norden strömt, wo sie an der „Polarfront“ auf kalte Luft polaren Ursprungs stößt (siehe 3.2.3 „Globale Windzirkulation“). Die extremen Temperarturunterschiede verhindern eine schnelle Durchmischung der Luftmassen. Durch die Erdrotation werden sie in West-Ost-Richtung beschleunigt (siehe 3.2.2 „Corioliskraft“). Bisher jagte der so entstandene Höhenwind mit bis zu 500km/h leicht mäandernd, in einem äußerst stabilen Korridor um die nördliche Halbkugel („Westwindzone“). Eingelagert in dieser Westwindzone bilden und bewegen sich dynamische Tief- und Hochdruckgebiete (siehe 3.6.2 „Luftmassengrenzen und Fronten“). 

3.8.6 3.2.21a Das Mäandern der Jetstreams

Abb. 3.8.6   das Mäandern der Jetstreams an der Polarfront bzw. in den Subtropen  

Doch der Klimawandel destabilisiert dieses System: der Temperaturunterschied zwischen Arktis und den mittleren Breiten ist nicht mehr so stark, wodurch der Polar-Jetstream einerseits an Geschwindigkeit verliert, und andererseits auch seine geographische Stabilität. Er fängt an zu „schlingern“ und zieht in weiten Mäandern um den Globus. Sind diese Mäander klein und wellenartig, dann treiben sie dynamische Hoch- und Tiefdruckgebiete um den Globus. Je ausgedehnter aber die Mäander sind, desto weniger dieser Mäander sind um den Globus verteilt und um so langsamer bewegen sich die mit thermischen Hoch- und Tiefdruckgebieten verbundenen Drucksysteme nach Westen. Die Mäander nehmen – mit ihren hochrechenden Hochdruckgebieten im Zentrum - Omega-Form an: es entstehen die sogenannten „Omega-Lagen“ oder auch „blockierenden Hochs“ oder „Troglagen“ („Höhentrog“). Je nachdem, wo man sich in diesem Druckgebilde befindet, kommt es zu lang anhaltenden, und deshalb oft extremen Wetterlagen: Das "Dauerhoch" kann Dürreperioden auslösen, "Dauertiefs" sorgen für extreme Niederschläge.  

Diese Drucksystemkonstellation ist aktuell auch im Sommer immer häufiger in Mitteleuropa anzutreffen.

 

Zusammenfassung

  • Klima ist das Wetter über einen längeren Zeitraum hinweg betrachtet.
  • Kontinentales Klima: In Mittel- und Osteuropa mit trockenen, heißen Sommern und kalten Wintern.
  • Maritimes Klima: Im nördlichen Deutschland mit feuchten, warmen Wintern und kühlen Sommern. Es entstehen immer wieder Tiefdruckgebiete über dem Ozean, die sich nach Nordosten bis nach Skandinavien bewegen.
  • Gebirgsklima: Niedrige Temperaturen, starke Winde und viel Niederschlag.
  • Tropen: Durch intensive Sonneneinstrahlung erwärmte Luft steigt bis hinauf in an die Tropopause und verursacht dabei viel Regen.
  • Subtropen: In der Nähe des 30. Breitengrades sinkt die Luft wieder ab, erwärmt sich dabei trockenadiabatisch und wird trocken. Dort entsteht ein permanentes Hochdruckgebiet. In der Sahara und in Ländern wie Ägypten regnet es manchmal jahrelang nicht.
  • Eine Großwetterlage ist eine Wetterlage über einem Großraum wie z.B. Mitteleuropa, die sich während eines mehrtägigen Zeitraumes nicht wesentlich verändert: seine charakteristische Strömungsanordnung bleibt mehrere Tage im Wesentlichen gleich.
  • Die Witterung ist das Wetter an einem Ort über einen bestimmten Zeitraum, der den Wetterablauf von mehreren Tagen oder Wochen, selten auch Monaten zusammenfasst.
  • Wetter ist der Zustand der Atmosphäre  an einem bestimmten Ort zu einem bestimmten Zeitpunkt