Effektive Klimaklassifikation

Eine effektive Klimaklassifikation ist die Gliederung der Erde in Regionen mit vergleichbaren Klimaverhältnissen, indem lokal ermittelte Daten verschiedener Klimaelemente (vor allem langjährig gemittelte Werte für Lufttemperaturen und Niederschläge) und maßgeblich vom Klima beeinflussten Eigenschaften (z.B. Vegetation, Bodenbeschaffenheit, Wasserhaushalt) verwendet werden. Somit stehen die Wirkungen (Effekte) des Klimas im Mittelpunkt und die einzelnen Klimaregionen werden quantitativ über ähnliche Muster benachbarter Stationen abgeleitet.^[1] Im Gegensatz dazu werden die einzelnen Klimaregionen für die genetische Klimaklassifikation ursächlich von den großen Klimasystemen abgeleitet. Moderne integrative Ansätze vermitteln zwischen beiden Methoden.

Um die Klimatypen genauer abgrenzen zu können, ist neben dem Thermoisoplethendiagramm nach Troll auch das System der Klimadiagramme nach Walter und Lieth zu nennen, die übersichtlich bestimmten Klimaten und lokalen Variationen zugeordnet werden können.

Aus den örtlichen Klimaprofilen und den weiteren Eigenschaften wird demnach ein charakteristisches Merkmalsprofil erarbeitet: So werden ähnliche Profile – etwa im Abgleich mit gleichartigen Vegetationsformen beziehungsweise Pflanzenformationen – zu einem Klimatyp mit genau definierten klimatischen Mittel-, Andauer-, Grenz- und Schwellenwerten von Wärme- und Niederschlagsbilanzen zusammengefasst. Sie werden dann zu größeren Räumen aggregiert, die innerhalb der definierten Parameter liegen und damit ungefähr das gleiche Klima aufweisen. Die kleinsträumigen Unterschiede müssen hierbei den großen Regelhaftigkeiten der Klimate weichen. Dass die meisten effektiven Modelle die natürliche Vegetation als „Maßstab“ verwenden, gilt heute als weiterer Nachteil, da nur noch vergleichsweise wenige Räume eine nicht anthropogen beeinflusste Vegetation haben.^{[A 1]}

Die so entstehenden Klimakarten aus effektiven Modellen weisen durch den Bezug zum Pflanzenkleid der Erde große Ähnlichkeiten zu den Karten der Vegetationszonen auf; Klimaklassifikationen basieren jedoch mehr auf Messwerten als auf Beobachtungsdaten.^[2]^[3]

Um die Hauptklassen genauer abgrenzen zu können und das Klima möglichst detailliert darzustellen, werden oftmals noch weitere Kriterien wie etwa Humidität/Aridität, jahreszeitliche Besonderheiten oder Gebirgsklimate in die Betrachtung einbezogen.

Da die verschiedenen Autoren effektiver Klimaklassifikationen ganz unterschiedliche Messdaten verwendet haben, kam es bei jedem neuen Modell in der Fachwelt zu heftigen Diskussionen über dessen Zuverlässigkeit und Zweckmäßigkeit.^[4]

Klimaklassifikation nach Köppen und Geiger

Diese frühe effektive Klimaklassifikation wurde von Wladimir Peter Köppen bis 1918 entwickelt und von Rudolf Geiger ab den 1930ern bis 1961 weitergeführt. Sie orientiert sich an den klimatisch definierten Vegetationsgebieten der Erde – nach der Grundthese, dass die Pflanzenformationen der Erde durch Wärme- und Wassermangelgrenzen gegliedert werden können^[4] – und verzichtet daher im Gegensatz zu anderen Modellen in der obersten Gliederungsebene auf die vier klassischen, weltumspannenden Klimazonen (Tropen, Subtropen, Mittelbreiten und Polargebiete). Stattdessen werden fünf Klimaklassen definiert, die nicht nur thermische, sondern bereits hygrische Klimaelemente enthalten.^[5]

Trotz einiger fachlicher Unzulänglichkeiten hat sich die Klimakarte von Köppen & Geiger in der Klimageographie aufgrund ihres prägnanten, logischen Aufbaus mit nur 30 Klimatypen und ihrer klaren Abgrenzung nach Schwellenwerten und Andauerzeiten der Temperatur- und Niederschläge weltweit etabliert. Sie ist nach Siegmund (2006) „ein gutes Hilfsmittel zur groben Orientierung über die klimatischen Verhältnisse eines Raumes“. Ihre Nachteile liegen vor allem im hohen Alter der Arbeit (Die räumliche Verteilung der Pflanzenformationen – ein grundlegendes Kriterium des Modelles – bezieht sich auf den Zustand von 1928) und in der Gleichsetzung von tropischen Höhenklimaten mit ähnlichen Tieflandklimaten der mittleren Breiten (Während etwa die kalte Periode im Jahreszeitenklima von Dortmund ein halbes Jahr dauert, gibt es zum Beispiel im Tageszeitenklima in Jimma im äthiopischen Hochland – beide werden dem Cfb-Klima zugeordnet – ganzjährig nur kalte Nächte und keinen Winter). Diese beiden Nachteile – die auch noch auf die modernen, digitalisierten Überarbeitungen zutreffen – machen das Modell für andere Naturwissenschaften ungeeignet,^{[A 2]} sodass etwa in der Ökologie häufiger auf Troll & Paffen oder die ökophysiologische Klassifikationen von Lauer, Frankenberg und Rafiqpoor zurückgegriffen wird.

Übersicht

Klimakarte der Erde nach Köppen-Geiger-Klassifikation, Legende:

Af

Am

Aw/As

BWh

BWk

BSh

BSk

Csa

Csb

Csc

Cwa

Cwb

Cwc

Cfa

Cfb

Cfc

Dsa

Dsb

Dsc

Dsd

Dwa

Dwb

Dwc

Dwd

Dfa

Dfb

Dfc

Dfd

ET

EF

Klimaklasse	A	B	C	D	E
Klimatyp	f,m,w,s	W, S	f,w,s		T,F
Klimauntertyp		h,k	a,b,c,d

Nach diesem System ist etwa das europäische atlantische Klima vom Typ Cfb (Buchenklima), die kontinental beeinflussten Gebiete von Mittel- und Osteuropa Dfb (Eichenklima), die nordischen Nadelwälder werden als Dfc (Birkenklima) typisiert und das Mittelmeerklima Csa oder Csb (vgl. Beispiel Troll & Paffen).

Hauptgruppen

A-Klimate

tropisches Regenklima. Der kälteste Monat eines Jahres ist wärmer als 18 °C.

Af (tropisches Regenwaldklima): jeder Monat hat eine Niederschlagsmenge von mindestens 60 mm.
Beispiele:
- Singapur (Af)
- Kampala, Uganda (Af)
- Quibdó, Kolumbien (Af)
Am (tropisches Monsunklima): die mittlere Niederschlagsmenge des trockensten Monats beträgt weniger als 60 mm, aber mehr als 4 % der jährlichen Niederschlagsmenge.
Beispiele:
- Batang, Indonesien (Am)
- Miami, Florida, USA (Am)
- Chittagong, Bangladesch (Am)
- Malé, Malediven (Am)
Aw (tropisches Savannenklima) die mittlere Niederschlagsmenge des trockensten Monats beträgt weniger als 60 mm und auch weniger als 4 % der jährlichen Niederschlagsmenge.
Beispiele:
- Kupang, Indonesien (Aw)
- Darwin, Northern Territory, Australien (Aw)
- Kingston, Jamaika (Aw)
- Panama-Stadt, Panama (Aw)

B-Klimate

Trockenklimate. Es wird zwischen Wüsten- und Steppenklimaten unterschieden

BW (Wüstenklima): Der numerische Wert des Jahresniederschlags (in cm) ist (bei vorwiegendem Winterregen) kleiner als derjenige des Jahresmittels der Temperatur (in °C). Liegt beispielsweise die Jahresmitteltemperatur bei 20 °C, so hat bei Winterregen die Station dann Wüstenklima, wenn weniger als 20 cm (200 mm) im Jahr fallen. Bei gleichmäßig verteiltem Regen muss zur Temperatur 7 addiert werden, bei vorherrschendem Sommerregen wird 14 addiert. Es gibt drei Isothermen zur Abgrenzung zwischen heißem und kaltem Wüstenklima. Die eine liegt darin, dass die Jahresmitteltemperatur unter oder über 18 °C beträgt, bei den anderen beiden hängt der Unterschied vom kältesten Monat ab, und zwar entweder bei 0 °C oder –3 °C.
Beispiele:
- Sawakin, Sudan (BWh)
- Phoenix, Arizona, USA (BWh)
- Walvis Bay, Namibia (BWh)
- Isfahan, Iran (BWk)
- Nukus, Usbekistan (BWk)
- Turpan, Xinjiang, China (BWk)
- El Aaiún, Westsahara (BWn)
- Lima, Peru (BWn)
- Ruidosa, Texas, USA (BWn)
BS (Steppenklima): Die Berechnung ist ähnlich, nur wird die Temperatur (und die je nach Verteilung der Niederschläge addierte Zahl) verdoppelt. Eine Station mit einer Jahresmitteltemperatur von 20 °C würde bei Winterregen von unter 40 cm (400 mm) Steppenklima haben.
Beispiele:
- Santa Cruz de Tenerife, Spanien (BSh)
- Niamey, Niger (BSh)
- Tripolis, Libyen (BSh)
- Ulaanbaatar, Mongolei (BSk)
- Täbris, Iran (BSk)
- Teheran, Iran (BSk)

C-Klimate

Warmgemäßigte Regenklimate (gemeinhin sind „warmgemäßigte Klimate“ ausschließlich identisch mit den Subtropen. Nach dieser Definition liegen C-Klimate jedoch zum Teil auch in den humiden Bereichen der kühlgemäßigten Zone). Der kälteste Monat weist eine Mitteltemperatur zwischen 18 °C und −3 °C auf, der wärmste Monat hat eine Temperatur über 10 °C. Die jährliche Niederschlagssumme liegt höher als die beim Steppenklima BS berechnete Trockengrenze.

Cwa/Cfa (subtropisches „Ostseiten“-Klima): Die Sommer sind heiß und schwül, der wärmste Monat liegt im Mittel über 22 °C. Bei Cwa-Klima hat der feuchteste Sommermonat mindestens zehnmal so viele Niederschläge wie der trockenste Wintermonat
Beispiele:
- Kathmandu, Nepal (Cwa)
- Córdoba, Argentinien (Cwa)
- Bengbu, Anhui, China (Cwa)
- Tegucigalpa, Honduras (Cwa)
- Rascht, Gilan, Iran (Cfa)
- São Paulo, Brasilien (Cfa)^[6]
- Brisbane, Queensland, Australien (Cfa)^[7]
Cs (Mittelmeerklima): Der feuchteste Monat des Winters ist dreimal so niederschlagsreich wie der trockenste des Sommers. Beträgt die mittlere Temperatur des wärmsten Monats mehr als 22 °C, spricht man von einem Csa-Klima; wenn dies nicht der Fall ist und trotzdem noch mindestens vier Monate im Mittel über 10 °C liegen, hingegen von einem Csb-Klima. Wenn nur ein bis drei Monate über der 10 °C-Marke liegen, ist von einem Csc-Klima die Rede, welches allerdings im Vergleich zu den anderen beiden Typen nur sehr selten vorkommt.
Beispiele:
- Athen, Griechenland (Csa)
- Valencia, Spanien (Csa)
- Adelaide, Australien (Csa)
- Porto, Portugal (Csb)
- Kapstadt, Südafrika (Csb)
- Vancouver, Kanada (Csb)
- Crkvice, Montenegro (Csb)
- Haleakalā, Hawaii, USA (Csc)
- Ponta do Pico, Portugal (Csc)
- Balmaceda, Chile (Csc)
Cw (subtropisches Gebirgsklima): Dieses Klima ist überwiegend in Gebirgsregionen tropischer und subtropischer Gebiete zu finden. Man bezeichnet es auch als „kalttropisch“. Normalerweise sind die Tagesschwankungen in Gebieten mit diesen Klimaten stärker als die Jahresschwankungen. Die durchschnittliche Niederschlagsmenge des feuchtesten Sommermonats beträgt durch den starken Monsuneinfluss mindestens der zehnfachen des trockensten Wintermonats. Das Mittel des wärmsten Monats liegt unter 22 °C. Wenn mindestens vier Monate über dem 10 °C-Mittel liegen, herrscht ein Cwb-Typ, andernfalls ein Cwc-Typ.
Beispiele:
- Mexiko-Stadt, Mexiko (Cwb)
- Mokhotlong, Lesotho (Cwb)
- Sagada, Philippinen (Cwb)
- Puno, Peru (Cwc)
- Copacabana, Bolivien (Cwc)
- La Paz, Bolivien (Cwc)
Cf (Ozeanklima): Das Cfb-Klima ist einer der am häufigsten anzutreffenden Klimatypen, vor allem in Mittel- und Westeuropa. Die Niederschläge sind relativ gleichmäßig verteilt. Im Cfb-Klima liegt die Temperatur der vier wärmsten Monate über dem 10 °C-Mittel, der wärmste hingegen unter der 22 °C-Marke. Der kälteste Monat liegt im Mittel über dem Gefrierpunkt. Beim Cfc-Klima, welches auch als subpolares Ozeanklima bezeichnet wird, da es vor allem an den Küstengebieten der subpolaren Zone zu finden ist, betragen nur ein bis drei Monate im Mittel 10 °C oder mehr.
Beispiele:
- Köln, Deutschland (Cfb)
- London, England, Großbritannien (Cfb)
- Wellington, Neuseeland (Cfb)
- Han i Elezit, Kosovo (Cfb)
- Punta Arenas, Chile (Cfc)
- Tórshavn, Färöer, Dänemark (Cfc)
- Reykjavík, Island (Cfc)

D-Klimate

Boreale oder Schneewaldklimate: Diese Klimate gibt es – von kleinen Gebieten auf der Südostseite der Neuseeländischen Alpen abgesehen – nur auf der Nordhalbkugel. Der kälteste Monat hat eine Temperatur von weniger als 0 °C bzw. −3 °C (abhängig davon, welche Isotherme benutzt wird), der wärmste Monat liegt über 10 °C.

Dfa/Dfb/Dwa/Dwb/Dsa/Dsb (feuchtes Kontinentalklima): Mindestens vier Monate liegen über dem 10 °C-Mittel, der kälteste Monat hingegen unter dem 0 °C bzw. –3 °C-Mittel. Die Isothermen sind die gleichen wie bei den C-Klimaten. Die Dwa- und Dwb-Klimate sind vor allem an der nördlichen und mittleren Ostküste Asiens anzutreffen, die Dsa- und Dsb-Klimate überwiegend in höhergelegenen Gebieten in mediterranen Gebieten.
Beispiele:
- Bukarest, Rumänien (Dfa)
- Chicago, Illinois, USA (Dfa)
- New York, USA (Dfa)
- Tallinn, Estland (Dfb)
- Budapest, Ungarn (Dfb)
- Bratislava, Slowakei (Dfb)
- Seoul, Südkorea (Dwa)
- Peking, China (Dwa)
- Harbin, China (Dwa)
- Wladiwostok, Russland (Dwb)
- Baruunturuun, Mongolei (Dwb)
- Heihe, China (Dwb)
- Schymkent, Kasachstan (Dsa)
- Hakkâri, Türkei (Dsa)
- Bischkek, Kirgistan (Dsa)
- Spokane, Washington, USA (Dsb)
Dfc/Dwc/Dsc (kaltgemäßigtes bzw. subarktisches Klima): Nur ein bis drei Monate liegen über dem 10 °C-Mittel, die Mitteltemperatur des kältesten Monats wiederum zwischen 0 bzw. –3 °C und –38 °C. In eigenen Gebieten mit diesem Klima liegt auch die Jahresmitteltemperatur unter dem Gefrierpunkt, sodass sich ein Permafrostboden gebildet hat.
Beispiele:
- St. Moritz, Graubünden, Schweiz (Dfc)
- Rankin Inlet, Nunavut, Kanada (Dfc)
- Tignes, Savoie, Frankreich (Dfc)
- Mörön, Mongolei (Dwc)
- Yushu, Qinghai, China (Dwc)
- Mohe, Heilongjiang, China (Dwc)
- Homer, Alaska, USA (Dsc)
- Khandud, Badachschan, Afghanistan (Dsc)
- Olymp, Griechenland (Dsc)
Dfd/Dwd/Dsd (ostsibirisches Klima): Hier sind die Winter so kalt, dass die Mitteltemperatur des kältesten Monats niedriger als –38 °C liegt. Dieses Klima tritt ausschließlich in Ostsibirien auf, vor allem in der Republik Sacha. Auch in Orten mit diesem Klima sind heiße Sommertage möglich.
Beispiele:
- Jakutsk, Sacha, Russland (Dfd)
- Oimjakon, Sacha, Russland (Dwd)

E-Klimate

Schneeklimate, kalte Klimate jenseits der Baumgrenze (polare, wie als auch Höhenbaumgrenze), mit häufig vorkommenden tundrenartigen Dauerfrostböden. Der wärmste Monat ist kälter als 10 °C. Es wird hier noch zwischen ET (Tundrenklima) und EF (Dauerfrostklima) unterschieden. Bei Letzterem liegt auch die Mitteltemperatur des wärmsten Monats unter dem Gefrierpunkt.

Beispiele:
- Ushuaia, Argentinien (ET)
- Svalbard (ET)
- Zugspitze, Bayern, Deutschland (ET)
- Amundsen-Scott-Südpolstation, Antarktis (EF)
- Mount Everest, Himalaya (EF)
- Großglockner, Österreich (EF)

Unterteilung nach dem Mengenverhältnis der Niederschläge

w = wintertrocken:
- Bei den C- und D-Klimaten fällt im regenreichsten Monat der wärmeren Jahreszeit mehr als zehnmal so viel Niederschlag wie im regenärmsten Monat der kälteren Jahreszeit.
- Bei A-Klimaten muss in der kälteren Jahreszeit mindestens ein Monat mit weniger als 60 mm Niederschlag vorkommen um ein Aw-Klima zu bekommen.
s = sommertrocken:
- Bei den C- und D-Klimaten muss der regenreichste Monat der kalten Jahreszeit hierfür mindestens dreimal so viel Niederschlag aufweisen wie der regenärmste Monat der warmen Jahreszeit. Die Mittelmeerklimate fallen beispielsweise in diese Gruppe (Cs).
f = vollfeucht (
fully humid
):

Alle Monate sind feucht; der trockenste Monat im A-Klima hat mindestens 60 mm Niederschlagsmenge

m = Monsun (
monsoon
):

Mittelform zwischen f und w im Bereich des tropischen Monsunklimas. Eine Trockenzeit ist zwar vorhanden aber nur kurz und wenig effektiv. So wächst in diesen Klimaten trotz Trockenzeit ein Regenwald.

Differenzierung der Sommerwärme und Winterkälte

Gruppe für die C- und D-Klimate:
- a = Die Temperatur des wärmsten Monats liegt über 22 °C und mindestens 4 Monate wärmer als 10 °C.
- b = Alle Monate liegen unter 22 °C, es gibt aber noch mindestens 4 Monate, die wärmer als 10 °C sind.
- c = Nur 1 bis 3 Monate sind wärmer als 10 °C, der kälteste Monat liegt nicht unter −38 °C.
- d = Nur 1 bis 3 Monate sind wärmer als 10 °C, der kälteste Monat weist eine Mitteltemperatur von unter –38 °C auf (nur für D-Klimate möglich).
Gruppe für die B-Klimate:
- h = heiß (Die Jahresmitteltemperatur liegt über 18 °C.)
- k = winterkalt (Die Jahresmitteltemperatur liegt unter 18 °C, aber der wärmste Monat über 18 °C.)
- k' = wie k, jedoch auch der wärmste Monat ist in diesem Klima kälter als 18 °C.
Dritte Gruppe:
- l = lau (Alle Monate liegen zwischen 10 °C und 22 °C.)
- i = isotherm (Die Differenz zwischen dem wärmsten und dem kältesten Monat liegt unter 5 °C.)

Aktualisierte Weltkarte der Köppen-Geiger Klimaklassifikation

Basierend auf neuesten Datensätzen des Climatic Research Unit (CRU) der Universität von East Anglia und des Weltzentrums für Niederschlagsklimatologie (WZN) am Deutschen Wetterdienst wurde eine neue digitale Köppen-Geiger-Weltkarte für die zweite Hälfte des 20. Jahrhunderts erstellt.^[8]

Karten der Regionen nach Köppen-Geiger-Klassifikation

Alle Karten verwenden die Definition ≥0 °C für gemäßigte Klimaklassen und den Schwellenwert von 18 °C Jahresmitteltemperatur zur Unterscheidung zwischen heißem und kaltem, trockenem Klima.

Klimaklassifikation nach Troll und Paffen

Ein anderes Schema verwendet die jüngere Gemeinschaftsarbeit von Carl Troll und Karlheinz Paffen, die als „Karte der Jahreszeitenklimate“ 1964 erstmals veröffentlicht wurde.^[9]

Dieses System wird als Grundlage für zahlreiche geographische Fragestellungen herangezogen und ist insbesondere in der Ökologie (so etwa die Ökozonen nach Schultz) und deren Anwendung in Land- und Forstwirtschaft verbreitet, da sie nach Siegmund (2006) auf einer „differenzierten Darstellung des jahreszeitlichen Wechsels der klimatischen Verhältnisse auf der Erde“ beruht.

Die sehr detaillierte Klassifikation bezieht sich primär auf der Vegetationsgliederung der Erde (Vegetationszonen und Wuchsgebiete, Phänologie usw.), die als Ergebnis der Wechselwirkungen der drei klimatischen Hauptelemente Beleuchtung, Temperatur und Niederschlag im Verlauf der Jahreszeiten betrachtet wird.^[10] Die Karte ist deutlich näher an den realen Verhältnissen als die Arbeit von Köppen & Geiger.^[4]

Da bei Troll & Paffen nicht die mathematisch-statistisch exakte Abgrenzung einzelner Klimate im Vordergrund steht, sondern die Wechselwirkungen der verschiedenen Faktoren bewusst berücksichtigt werden, kommt es bei der Definition einzelner Klimatypen zu Überschneidungen der Grenz- und Schwellenwerte. Dies erschwert die Vergleichbarkeit mit anderen Modellen und ist didaktisch weniger für den Schulunterricht geeignet.^{[A 3]}