Klima und Wetter sind wie die Erlebnisse eines Tages verglichen mit den Erfahrungen eines ganzen Lebens.
Die Erde ist in den Jahrmilliarden ihres Bestehens einem ständigen und noch immer anhaltendem Wandel unterworfen. Klimaveränderungen sind nur eines der Merkmale der Veränderung. Die Besonderheiten des Planeten Erde – seine Masse, seine stofflichen Eigenschaften, Wasser, Mineralstoffe, Kontinentalverschiebungen, Vulkanismus, Temperatur, Atmosphäre, Magnetfeld führten zur Entwicklung von Leben. Änderungen der Rahmenbedingungen – z. B. Eiszeiten – verdrängten aktuelles Leben, neues entwickelte sich und kam mit den veränderten Umweltbedingungen besser zurecht. Heute werden Wolkenbildung, Erdtemperatur, Salzgehalt der Meere, Feuchtigkeit und viele andere Parameter durch Satelliten präzise vermessen.
Wetter und Klima sind zwar eng miteinander verknüpft unterscheiden sich aber wesentlich.
Das Wetter – kurzweilig, unberechenbar und chaotisch
Das Wetter findet in der Atmosphäre der Gashülle der Erde statt.
Die chaotische Natur des Wetters ist Ausdruck eines komplexen Systems mit zahlreichen Mit- und Gegenkopplungen – eine sichere Vorhersage selbst für einen kurzen Zeitraum von Tagen ist unmöglich. Regionale Gegebenheiten – Berge, Täler, Ebenen – beeinflussen das (regionale) Wetter. Wetter geschieht in kurzen Zeiträumen, Wetterstürze in Stunden, Schlechtwetterlagen halten (oft) tagelang an, stationäre Hochs bestehen (oft) über Wochen.
Meteorologen berechnen das Wetter anhand großer Datenmengen mit leistungsfähigen Computern. Die Berechnungen umfassen Parameter wie Luftfeuchte, Abkühlung der Atmosphäre, Luftdruckunterschiede, Windeinflüsse, Wasserverdunstung, Temperaturgradienten uvm. Diese aufwendigen Modelle erlauben lokale Wettervorhersagen für einige Tage – nicht immer treffen sie zu.
Häufung anormaler Wetterereignisse
Das Klima und Wetter verändern sich durch den Klimawandel. Die Häufung anormaler Wetterereignisse treten unter dem Einfluss des Klimawandels zunehmend gehäuft auf. Tropische Stürme verstärken sich, Regenfälle oder Trockenperioden halten länger an.
Die Abbildung zeigt die Verteilung der Wolkentemperatur des Hurrikans „Michael“, der am 10. Oktober 2018 den Nordwesten Floridas traf. Die purpurfarbenen Bereiche im Zentrum des Sturms betrug -70°C, während die umgebenden roten Bereiche bis zu +20°C warm waren – ein Beispiel eines anormalen extremen Wetterereignisses.
Wheather, The climate of an hour
Wetter: Das Klima einer Stunde
Ambrose Gwinnett Bierce
Ordnung im Wetterchaos
Auch wenn das Wetter oftmals chaotischen Bedingungen gehorcht (unberechenbare Tornados ausbildet), ist das Chaos dennoch nicht ganz ohne Ordnung, denn geringfügige Änderungen der Anfangsbedingungen können zwar zu einer unterschiedlichen Wetterentwicklung führen – zum Beispiel kann sich die Richtung eines Sturmtiefs ändern ohne aber Einfluss auf die Niederschlagsmenge oder die Sturmstärke zu nehmen.
Das Wetter tritt lokal auf und ist von Randbedingungen wie Gebirgsketten, geographischer Lage und Breite oder Bodenbeschaffenheit abhängig.
Das Klima – langwährend und statistisch beschreibbar
Klima unterscheidet sich vom Wetter durch die langfristige Beobachtung der Wetterlagen der Erde, der Ozeanströmungen, den Wassertemperaturen, den globalen Erdtemperaturen und erdweiten Wind- und Meeresströmungen sowie dem globalen Energiehaushalt der Erde. Einzelne Wetterkapriolen spielen dabei keine Rolle. Ein Schneefall im August in Rom ist noch nicht Ausdruck des Klimawandels.
Das globale Klima ist der Zustand des gesamten Erdsystems, einschließlich der Atmosphäre, dem Land, den Ozeanen, Schnee und Eis und den Lebewesen. Diese globalen Hintergrundbedingungen bestimmen letztlich langfristig das Klima und kurzfristig das Wetter.
Wie misst man Klimaveränderungen?
Klima und Klimaveränderungen sind nur über lange Zeiträume feststellbar, nachweisbar. Typischerweise werden zur Beschreibung eines Klimas Beobachtungszeiträume von 30 Jahren herangezogen. Berechnungsgrundlagen sind beispielsweise die mittleren Temperaturen oder die Niederschlagsmengen gemessen über einen Monat oder ein Jahr.
Zur Beschreibung der Charakteristiken einer Klimazone werden die gesammelten Durchschnittstagestemperaturen eines ganzen Jahres oder von dreißig Jahren als Häufigkeitsdiagramm aufgetragen. Es ergeben sich, wie die Abbildung zeigt, glockenförmige Kurven, die mit Methoden der Statistik berechnet und ausgewertet werden (so genannte Gauß’sche Verteilungskurven mit den charakteristischen Parametern Standardabweichung und Mittelwert). Der Mittelwert liegt dort wo das Maximum der Kurve liegt. Ganz links liegen die tiefen Temperaturen. Extreme Kältetage (ganz links) sind seltener geworden – da es nur wenige davon gibt, nimmt die Kurve (zunehmend) nach links ab.
Die extremen Hitzetage sind ebenfalls selten – sie sind ganz rechts im Diagramm zu finden. In der Mitte sammelt sich das Gros an Tagen mit den (typischen) häufigsten Temperaturen. Die Breite der Glockenkurve gibt an wie sehr die Temperaturen im Jahresverlauf streuen. Ist die Glockenkurve sehr schwanken die Temperaturen im Jahresverlauf nur sehr wenig. Je breiter die Glockenkurve ist, um so mehr schwanken die Temperaturen und um so flacher verläuft sie.
Bei einer Klimaveränderung in Richtung steigender Temperaturen ändert sich die Verteilung der Tagestemperaturen. Diese Entwicklung der Erwärmung, wird für das zukünftige Klima in Europa erwartet. Es wird nicht nur zu im Mittel höheren Temperaturen kommen, sondern auch zu einer Vergrößerung der Standardabweichung; das Wetter wird wechselhafter. Es gibt mehr kalte und mehr heiße Tage, die Tage mit Extremtemperaturen werden häufiger, die üblichen typischen Temperaturen werden unschärfer und weniger ausgeprägt auftreten. Das Wetter wechselt wesentlich öfter von warmen zu kälteren Tagen. Es wird unbeständiger.