Klimatologie. Stefan Brönnimann

      Stefan Brönnimann

      Klimatologie

      Haupt Verlag

      Stefan Brönnimann ist Geograph und befasst sich mit der Variabilität des großräumigen Klimas und der atmosphärischen Zirkulation der letzten 100–300 Jahre. Er ist an zahlreichen Projekten zur Digitaliserung von Klimadaten und zur Wetterrekonstruktion beteiligt.

      Er war Leitautor des fünften Sachstandsberichts des Weltklimarats. Seit 2010 ist er Professor für Klimatologie am Geographischen Institut und am Oeschger-Zentrum für Klimaforschung der Universität Bern.

      1. Auflage 2018

      Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek:

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      Copyright © 2018 Haupt Bern

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      Umschlagsgestaltung: Atelier Reichert, D-Stuttgart

      Umschlagsfoto: NOAA Photo Library

      Satz: Atelier Reichert, D-Stuttgart

      E-Book Auslieferung: Brockhaus Commission, Kornwestheim

      utb-Band-Nr.: 4819

      ISBN 978-3-8463-4819-2

       Vorwort

      Das vorliegende Buch dient dem Studium der Grundlagen im Bereich Klimatologie für Studienanfängerinnen und Studienanfänger der Geographie. Es vermittelt die wichtigsten physikalischen Grundlagen der Klimatologie und bereitet auf weiterführende Kurse in Meteorologie oder Klimatologie an der Universität vor. Gerade zu Beginn des Geographiestudiums fehlen den interessierten Studierenden manchmal die Grundkenntnisse, um weiterführende Lehrbücher ohne Weiteres verstehen zu können. Dieses Buch soll hier einen Einstieg liefern.

      Atmosphärenphysikalische und phänomenologische Sichtweise

      Es existieren bereits mehrere ausgezeichnete Lehrbücher in diesem Themenbereich, insbesondere «Klimatologie» (C.-D. Schönwiese, 4. Aufl. 2013), «Einführung in die Allgemeine Klimatologie» (W. Weischet und W. Endlicher, 7. Aufl., 2008), «Meteorologie» (H. Häckel, 6. Aufl., 2008), «Klimadynamik» (M. Latif, 2009) und «Geländeklimatologie» (J. Bendix, 2004). Das vorliegende Buch soll in kompakter Weise Grundlagen liefern, welche in den erwähnten Büchern vertieft werden können. Dabei orientiert sich das Buch an der klimaphysikalischen Sichtweise, die im englischsprachigen Raum verbreitet ist (Beispiele sind D. L. Hartmann, «Global Physical Climatology», 2. Aufl., 2016, und J. M. Wallace/P. V. Hobbs, «Atmospheric Science. An Introductory Survey», 2. Aufl., 2006), und nimmt diese dann als Grundlage für eine phänomenologische Sichtweise, welche im deutschsprachigen Raum eine wichtige Tradition hat, im zweiten Teil des Buches.

      «Klimatologie» beginnt mit einer kurzen Übersicht über das Erdklima und den Klimabegriff, gefolgt von einer Einführung in die Systemsichtweise des Klimas. Gleichzeitig werden grundlegende physikalische Begriffe, Einheiten und mathematische Werkzeuge eingeführt.

      Erster Hauptteil: Physikalische Grundlagen

      Der erste Hauptteil (Kapitel 2 bis 5) umfasst die physikalischen Grundlagen der Atmosphäre. Dazu gehört zunächst der vertikale Aufbau der Atmosphäre, ihre Zusammensetzung und einige wichtige chemische Vorgänge (Kapitel 2). Die Rolle des Wasserdampfs und die Prozesse der Wolkenbildung werden ebenfalls betrachtet. Kapitel 3 gibt einen Einblick in die Energetik des Klimasystems, die als Grundlage für alle späteren Kapitel dient. Ausgehend von der globalen Energiebilanz, werden astronomische Grundlagen und die physikalischen Strahlungsgesetze eingeführt. Die Wechselwirkung der Strahlung mit der Atmosphäre erhält ein besonderes Augenmerk. Im 4. Kapitel werden dann die Grundkonzepte der Thermodynamik und Statik der Atmosphäre eingeführt, insbesondere die Gasgleichung, die adiabatische Kompression von Luftmassen, verschiedene Temperaturbegriffe sowie das Konzept der Stabilität. Das 5. Kapitel schließlich behandelt die Dynamik der Atmosphäre, also die atmosphärischen Grundgleichungen und die sich daraus ergebenden Konsequenzen, Windbegriffe und Drucksysteme.

      Zweiter Hauptteil: Zirkulation von Atmosphäre und Ozean und daraus resultierende Klimata

      Mit diesen Kapiteln ist die Basis für das Verständnis der atmosphärischen Zirkulation und des globalen Klimas gelegt, welches das Thema des zweiten Hauptteils ist. Ausgehend von den energetischen Betrachtungen aus Kapitel 3 werden in Kapitel 6 zunächst die globale meridionale (also in Nord-Süd- oder Süd-Nord-Richtung verlaufende) Zirkulation eingeführt, dann die wichtigsten Merkmale der zonalen (also in West-Ost- oder Ost-West-Richtung verlaufenden) Zirkulation. Schließlich werden spezielle Zirkulationssysteme wie die Walker-Zirkulation und die Monsune betrachtet. Ein ausführliches Unterkapitel behandelt die Zirkulation der Mittelbreiten. Die Ozeane als weiteres wichtiges Teilsystem des Klimasystems werden in Kapitel 7 eingeführt. Zunächst wird die Ozeanzirkulation vorgestellt, danach die Interaktion zwischen Ozean und Atmosphäre und zum Schluss die Vorgänge rund um das polare Meereis. Aufbauend auf diesen Grundlagen, werden in Kapitel 8 unterschiedliche Klimata der Erde kurz erläutert: Ausgehend von der meridionalen Differenzierung und dem Land-Meer-Kontrast, werden gängige Klimazonen beschrieben. Aber auch charakteristische

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