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Lexikon der Geographie: Klimamodelle

Klimamodelle, Modelle sehr unterschiedlicher Komplexität zur Darstellung und Prognose (numerische Prognose) des Klimas und seiner Entwicklung auf der Erde. Unter Klima versteht man den mittleren thermohydrodynamischen Zustand vorwiegend der Atmosphäre (u.a. Temperatur, Feuchte, Wind, Bewölkung) für Zeiträume von mindestens einer Jahreszeit bis zu mehreren Tausend Jahren. Klimaschwankungen über noch längere Zeiträume können mit geologischen Methoden rekonstruiert werden, sind aber i.A. nicht Gegenstand der Klimamodellierung. Die komplexesten Klimamodelle sind dreidimensionale, gekoppelte, zeitabhängige numerische Modelle der allgemeinen mittleren Zirkulation der Atmosphäre und des Ozeans (Zirkulationsmodelle im Klimamodus). Auf diese Klimamodelle stützen sich Abschätzungen der Klimabeeinflussung durch den Menschen infolge von Landnutzungsänderungen, Verbrennung fossiler Energieträger und Emission von Spurengasen. Hierbei werden Zirkulationsmodelle mit gleicher physikalischer Struktur wie Wettervorhersagemodelle eingesetzt. Die horizontale Auflösung beträgt ca. 300×300 km und es werden die wichtigsten Prozesse (Strahlungstransporte, Bewegungsvorgänge und damit verbundene Energietransporte, turbulente Austauschvorgänge an der Erdoberfläche, im Wasser und in der Luft, Oberflächenwechselwirkungen) berücksichtigt. Mit Rechenzeitschritten von ca. 30 min und Simulationszeiten von mehreren 1000 Jahren (Ozeanmodell) erfordert die Klimamodellierung den Einsatz der weltweit leistungsfähigsten Rechneranlagen. Die unterschiedliche räumliche Ausdehnung und zeitliche Andauer ozeanischer und atmosphärischer Bewegungsformen stellt ein Kernproblem gekoppelter Simulationen dar. Neben dem beschriebenen Typ des Klimamodells werden null-, ein- und zweidimensionale Klimamodelle, dreidimensionale atmosphärische Zirkulationsmodelle, regionale Klimamodelle und statistische Klimamodelle in der Klimaforschung eingesetzt. Energiebilanzmodelle sind nulldimensional (ohne räumliche Differenzierung) und stellen die Mitteltemperatur der Erdoberfläche (in erweiterter Form auch in Abhängigkeit von der geographischen Breite) als Funktion der solaren Einstrahlung, mittlerer atmosphärischer Eigenschaften wie Wolkenbedeckungsgrad und der Erdoberflächeneigenschaften wie der Albedo dar. Sie sind nur für konzeptionelle Untersuchungen geeignet und finden Anwendung bei Klimauntersuchungen über Zeiträume von mehreren 1000 Jahren (Stabilität der Inlandeisschilde, Änderungen der Biosphäre). Ein- und zweidimensionale Strahlungs-Konvektions-Modelle berücksichtigen den Vertikalaufbau der Atmosphäre bzw. zusätzlich die Breitenabhängigkeit der Klimavariablen im zonalen Mittel. Regionale Klimamodelle werden mit höherer räumlicher Auflösung als globale Klimamodelle für Teilgebiete der Erde eingesetzt, um die Auswirkungen globaler Änderungen unter regional genauer definierten Randbedingungen (Orographie, Landnutzungsformen) zu beurteilen. Statistische Klimamodelle sind empirisch basierte Modelle, die die Rekonstruktion des Klimas (Mittelwerte, Trends, Fluktuationen und andere statistische Maßzahlen) aus allen verfügbaren Daten zum Ziel haben.

CK

Copyright 2001 Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg
  • Die Autoren

Redaktion:
Dipl.-Geogr. Christiane Martin (Leitung)
Dipl.-Geogr. Dorothee Bürkle
Dipl.-Geol. Manfred Eiblmaier

Fachkoordinatoren und Herausgeber:
Prof. Dr. Ernst Brunotte (Physische Geographie)
Prof. Dr. Hans Gebhardt (Humangeographie)
Prof. Dr. Manfred Meurer (Physische Geographie)
Prof. Dr. Peter Meusburger (Humangeographie)
Prof. Dr. Josef Nipper (Methodik)

Autorinnen und Autoren:
Prof. Dr. Patrick Armstrong, Perth (Australien) [PA]
Kurt Baldenhofer, Friedrichshafen [KB]
Prof. Dr. Yoram Bar-Gal, Haifa (Israel) [YBG]
Prof. Dr. Christoph Becker, Trier [CB]
Prof. Dr. Carl Beierkuhnlein, Rostock [CBe]
Prof. Dr. Jörg Bendix, Marburg [JB]
Dr. Markus Berger, Braunschweig [MB]
Prof. Dr. Helga Besler, Köln [HBe]
Prof. Dr. Hans Heinrich Blotevogel, Duisburg [HHB]
Dipl.-Geogr. Oliver Bödeker, Köln [OBö]
Prof. Dr. Hans Böhm, Bonn [HB]
Dr. Hans Jürgen Böhmer, München [HJB]
Dr. Thomas Breitbach, Köln [TB]
Dr. Heinz Peter Brogiato, Leipzig [HPB]
Prof. Dr. Ernst Brunotte, Köln [EB]
Dr. Olaf Bubenzer, Köln [OB]
Dipl.-Geogr. Dorothee Bürkle, Köln [DBü]
Prof. Dr. Detlef Busche, Würzburg [DB]
Dr. Tillmann Buttschardt, Karlsruhe [TBu]
Dr. Thomas Christiansen, Gießen [TC]
Dr. Martin Coy, Tübingen [MC]
Prof. Dr. Ulrich Deil, Freiburg [UD]
Prof. Dr. Jürgen Deiters, Osnabrück [JD]
Dr. Klaus Dodds, London [KD]
Prof. Dr. Heiner Dürr, Bochum [HD]
Dirk Dütemeyer, Essen [DD]
PD Dr. Rainer Duttmann, Hannover [RD]
Dipl.-Geogr. Susanne Eder, Basel [SE]
Dr. Jürgen Ehlers, Hamburg [JE]
Dipl.-Geol. Manfred Eiblmaier, Köln [ME]
Dr. Hajo Eicken, Fairbanks (USA) [HE]
Dr. Wolf-Dieter Erb, Gießen [WE]
Dr. Heinz-Hermann Essen, Hamburg [HHE]
Dr. Heinz-Hermann Essen, Hamburg [HHE]
Dr. Eberhard Fahrbach, Bremerhaven [EF]
Prof. Dr. Heinz Faßmann, Wien [HF]
Prof. Dr. Peter Felix-Henningsen, Gießen [PF]
Beate Feuchte, Berlin [BF]
Robert Fischer M.A., Frankfurt a.M. [RF]
Prof. Dr. Otto Fränzle, Kiel [OF]
Tim Freytag, Heidelberg [TM]
Dr. Heinz-W. Friese, Berlin [HWF]
Dr. Martina Fromhold-Eisebith, Seibersdorf [MFE]
Prof. Dr. Wolf Gaebe, Stuttgart [WG]
Dr. Werner Gamerith, Heidelberg [WGa]
Prof. Dr. Paul Gans, Mannheim [PG]
Prof. Dr. Hans Gebhardt, Heidelberg [HG]
Prof. Dr. Gerd Geyer, Würzburg [GG]
Prof. Dr. Rüdiger Glaser, Heidelberg [RGl]
Prof. Dr. Rainer Glawion, Freiburg i. Br. [RG]
Dr.-Ing. Konrad Großer, Leipzig [KG]
Mario Günter, Heidelberg [MG]
Prof. Dr. Wolfgang Haber, München [WHa]
Prof. Dr. Jürgen Hagedorn, Göttingen [JH]
Dr. Werner Arthur Hanagarth, Karlsruhe [WH]
Dr. Martin Hartenstein, Karlsruhe [MHa]
Prof. Dr. Ingrid Hemmer, Eichstädt [ICH]
Prof. Dr. Gerhard Henkel, Essen [GH]
Prof. Dr. Reinhard Henkel, Heidelberg [RH]
Dipl.-Geogr. Sven Henschel, Berlin [SH]
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Dr. Hubert Höfer, Karlsruhe [HH]
Prof. Dr. Karl Hofius, Boppard [KHo]
Prof. Dr. Karl Hoheisel, Bonn [KH]
Prof. Dr. Hans Hopfinger, Eichstätt [HHo]
Michael Hoyler, Heidelberg [MH]
Dipl.-Geogr. Thorsten Hülsmann, Bonn [TH]
Ina Ihben, Köln [II]
Prof. Dr. Jucundus Jacobeit, Würzburg [JJ]
Dipl.-Geogr. Ingrid Jacobsen, Berlin [IJ]
Prof. Dr. Martin Jänicke, Berlin [MJ]
Dr. Jörg Janzen, Berlin [JJa]
PD Dr. Eckhard Jedicke, Bad Arolsen [EJ]
Dr. Hiltgund Jehle, Berlin [HJe]
Dr. Karin Jehn, Karlsruhe [KJ]
Prof. Dr. Hubert Job, München [HJo]
Dipl.-Geogr. Heike Jöns, Heidelberg [HJ]
Prof. Dr. Peter Jurczek, Jena [PJ]
Prof. Dr. Masahiro Kagami, Tokio [MK]
Prof. Dr. Andreas Kagermeier, Paderborn [AKa]
Dr. Daniela C. Kalthoff, Bonn [DCK]
Dr. Andrea Kampschulte, Basel [AKs]
Dr. Gerwin Kasperek, Gießen [GKa]
Prof. Dr. Dieter Kelletat, Essen [DK]
Prof. Dr. Franz-Josef Kemper, Berlin [FJK]
Farid El Kholi, Berlin [FE]
Dr. Günter Kirchberg, Speyer [GK]
Dr. Thomas Kistemann, Bonn [TK]
Prof. Dr. Dieter Klaus, Bonn [DKl]
Prof. Dr. Arno Kleber, Bayreuth [AK]
Prof. Dr. Hans-Jürgen Klink, Bochum [HJK]
Prof. Dr. Wolf Günther Koch [WK]
Dr. Franz Köhler, Gotha [FK]
Dipl.-Geogr. Bernhard Köppen, Chemnitz [BK]
Dipl.-Geogr. Kirsten Koop, Berlin [KK]
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Dr. Caroline Kramer, Heidelberg [CKr]
Dr. Klaus Kremling, Kiel [KKr]
Prof. Dr. Eberhard Kroß, Bochum [EKr]
Prof. Dr. Elmar Kulke, Berlin [EK]
Prof. Dr. Wilhelm Kuttler, Essen [WKu]
Dipl.-Geogr. Christian Langhagen-Rohrbach, Frankfurt a.M. [CLR]
Dr. Harald Leisch, Köln [HL]
Prof. Dr. Bärbel Leupolt, Hamburg [BL]
Prof. Dr. Hartmut Lichtenthaler, Karlsruhe [HLi]
Dipl.-Geogr.Christoph Mager, Heidelberg [CMa]
Dipl.-Geogr. Christiane Martin, Köln [CM]
Prof. Dr. Jörg Matschullat, Freiberg [JMt]
Prof. Dr. Alois Mayr, Leipzig [AMa]
Dipl.-Geogr. Heidi Megerle, Schlaitdorf [HM]
Dr. Andreas Megerle, Tübingen [AM]
Dipl.-Geogr. Astrid Mehmel, Bonn [AMe]
Prof. Dr. Jens Meincke, Hamburg [JM]
Dipl. Geogr. Klaus Mensing, Hamburg [KM]
Dipl.-Geogr. Klaus Mensing, Hamburg [KM]
Dipl.-Geogr. Rita Merckele, Berlin [RM]
Prof. Dr. Manfred Meurer, Karlsruhe [MM]
Prof. Dr. Peter Meusburger, Heidelberg [PM]
Prof. Dr. Georg Miehe, Marburg [GM]
Prof. Dr. Werner Mikus, Heidelberg [WM]
Prof. Dr. Thomas Mosimann, Hannover [TM]
Renate Müller, Berlin [RMü]
PD Dr. Hans-Nikolaus Müller, Luzern [HNM]
Prof. Dr. Detlef Müller-Mahn, Bayreuth [DM]
Prof. Dr. Heinz Musall, Gaiberg [HMu]
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Dipl.-Geogr. Martina Neuburger, Tübingen [MN]
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Prof. Dr. Jürgen Newig, Kiel [JNe]
Prof. Dr. Josef Nipper, Köln [JN]
Prof. Dr. Helmut Nuhn, Marburg [HN]
Dr. Ludwig Nutz, München [LN]
Prof. Dr. Jürgen Oßenbrügge, Hamburg [JO]
Dipl.-Geogr. Maren Ott, Frankfurt a.M. [MO]
Prof. Dr. Karl-Heinz Pfeffer, Tübingen [KP]
Dipl.-Geogr. Michael Plattner, Marburg [MP]
Dipl.-Geogr. Martin Pöhler, Tübingen [MaP]
Prof. Dr. Karl-Heinz Pörtge, Göttingen [KHP]
Prof. Dr. Jürgen Pohl, Bonn [JPo]
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PD Dr. Paul Reuber, Münster [PR]
Dipl.-Bibl. Sabine Richter, Bonn [SR]
Prof. Dr. Otto Richter, Braunschweig [OR]
Prof. Dr. Michael Richter, Erlangen [MR]
Prof. Dr. Gisbert Rinschede, Regensburg [GR]
Gerd Rothenwallner, Frankfurt a.M. [GRo]
Dr. Klaus Sachs, Heidelberg [KS]
Prof. Dr. Wolf-Dietrich Sahr, Curitiba (Brasilien) [WDS]
Dr. Heinz Sander, Köln [HS]
Dipl.-Geogr. Bruno Schelhaas, Leipzig [BSc]
Dipl.-Geogr. Jens Peter Scheller, Frankfurt a.M. [JPS]
Prof. Dr. Winfried Schenk, Tübingen [WS]
Dr. Arnold Scheuerbrandt, Heidelberg [AS]
Dipl.-Geogr. Heiko Schmid, Heidelberg [HSc]
Prof. Dr. Konrad Schmidt, Heidelberg [KoS]
Prof. Dr. Thomas Schmitt, Bochum [TSc]
PD Dr. Elisabeth Schmitt, Gießen [ES]
Prof. Dr. Jürgen Schmude, Regensburg [JSc]
Prof. Dr. Rita Schneider-Sliwa, Basel [RS]
Dr. Peter Schnell, Münster [PSch]
Dr. Thomas Scholten, Gießen [ThS]
Prof. Dr. Karl-Friedrich Schreiber, Münster [KFS]
Dipl.-Geogr. Thomas Schwan, Heidelberg [TS]
Prof. Dr. Jürgen Schweikart, Berlin [JüS]
Dr. Franz Schymik, Frankfurt a.M. [FS]
Prof. Dr. Peter Sedlacek, Jena [PS]
Prof. Dr. Günter Seeber, Hannover [GSe]
Prof. Dr. Martin Seger, Klagenfurt [MS]
Nicola Sekler, Tübingen [NSe]
Dr. Max Seyfried, Karlsruhe [MSe]
Christoph Spieker M.A., Bonn [CS]
Prof. Dr. Jürgen Spönemann, Bovenden [JS]
PD Dr. Barbara Sponholz, Würzburg [BS]
Prof. Dr. Albrecht Steinecke, Paderborn [ASte]
Prof. Dr. Wilhelm Steingrube, Greifswald [WSt]
Dr. Ingrid Stengel, Würzburg [IS]
Dipl.-Geogr. Anke Strüver, Nijmwegen [ASt]
Prof. Dr. Dietbert Thannheiser, Hamburg [DT]
Prof. Dr. Uwe Treter, Erlangen [UT]
Prof. Dr. Konrad Tyrakowski, Eichstätt [KT]
Alexander Vasudevan, MA, Vancouver [AV]
Martin Vogel, Tübingen [MV]
Prof. Dr. Joachim Vogt, Berlin [JVo]
Dr. Joachim Vossen, Regensburg [JV]
Dr. Ute Wardenga, Leipzig [UW]
Prof. Dr. Bernd Jürgen Warneken, Tübingen [BJW]
Dipl.-Geogr. Reinhold Weinmann, Heidelberg [RW]
Prof. Dr. Benno Werlen, Jena [BW]
Dr. Karin Wessel, Berlin [KWe]
Dr. Stefan Winkler, Trier [SW]
Prof. Dr. Klaus Wolf, Frankfurt a.M. [KW]
Dr. Volker Wrede, Krefeld [VW]

Grafik:
Mathias Niemeyer (Leitung)
Ulrike Lohoff-Erlenbach
Stephan Meyer

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