Klimatologie

Kaum ein anderer Bereich unserer Umwelt ist in den letzten Jahrzehnten derart stark in das Bewusstsein der Öffentlichkeit gerückt wie das Klima. Dessen Veränderung stellt die Gesellschaft vor große Herausforderungen. Dieses Buch bietet Grundlagen zur Klimatologie für Studienanfängerinnen und Studienanfänger des Fachgebiets Geografie. Es beginnt mit den physikalischen Grundlagen, beschreibt darauf aufbauend die atmosphärische und ozeanische Zirkulation und das daraus resultierende Klima. Zudem werden Klimavariabilität und Klimaveränderungen sowie methodische Aspekte diskutiert.



Stefan Brönnimann hat von 1992 bis 1997 an der Universität Bern Geographie und Geschichte studiert. Durch zahlreiche wissenschaftliche Publikationen über Ozon hat er sich international einen Namen gemacht. Seine Dissertation über bodennahes Ozon in der Schweiz wurde 2001 mit dem Fachpreis Geowissenschaften der Universität Bern ausgezeichnet. Seit 2010 ist er Professor für Klimatologie am Oeschger Centre for Climate Change Research der Universität Bern.



Vorwort7

1 Einführung in das Klimasystem11

1.1 Das Erdklima12

1.2 Definitionen und Skalen18

1.3 Das Klimasystem22

2 Die Atmosphäre 43

2.1 Zusammensetzung44

2.2 Aufbau46

2.3 Ozon, Aerosole und chemische Vorgänge51

2.4 Kondensation und Wolkenbildung59

2.5 Die Clausius-Clapeyron-Beziehung64

3 Strahlung und Energie67

3.1 Die globale Strahlungs- und Energiebilanz68

3.2 Astronomische Grundlagen70

3.3 Strahlungsemission75

3.4 Streuung79

3.5 Absorption83

3.6 Der Treibhauseffekt84

3.7 Transmission durch die Atmosphäre87

3.8 Wärmeflüsse und lokale Energiebilanzen89

4 Thermodynamik und Statik der Atmosphäre95

4.1 Wärmelehre und vertikale Vorgänge96

4.2 Die allgemeine Gaszustandsgleichung99

4.3 Die potentielle Temperatur103

4.4 Thermodynamik der feuchten Luft104

4.5 Statische Stabilität107

4.6 Energie in der Atmosphäre114

5 Dynamik117

5.1 Dynamik aus Sicht der Klimatologie118

5.2 Die Grundgleichungen der Atmosphäre119

5.3 Gitter und Wettervorhersagemodelle136

5.4 Windbegriffe139

6 Allgemeine Zirkulation der Atmosphäre149

6.1 Vertikaler Strahlungs- und Energietransport150

6.2 Horizontaler Energietransport151

6.3 Die zonal gemittelte meridionale Zirkulation158

6.4 Die zonal gemittelte zonale Zirkulation165

6.5 Zonal asymmetrische Zirkulationssysteme168

7 Die Ozeane und ihre Wechselwirkung mit der Atmosphäre189

7.1 Die Erde – ein Ozeanplanet189

7.2 Die ozeanische Zirkulation191

7.3 Die Ozean-Atmosphären-Wechselwirkung204

7.4 Meereis205

8 Klimata der Erde209

8.1 Bestimmende Faktoren210

8.2 Klimazonen der Erde217

8.3 Regionale Klimata228

9 Klimadaten und Klimaarchive245

9.1 Klimamessungen246

9.2 Klimaproxies und Rekonstruktionen254

9.3 Klimamodelle259

9.4 Reanalysen263

10 Klimaschwankungen und –änderungen267

10.1 Das schwankende Klima268

10.2 Interne Klimavariabilität272

10.3 Äußere Einflussfaktoren281

10.4 Klimavergangenheit und –gegenwart295

10.5 Klimazukunft306

Register312