Meteorologie und Klimatologie: Eine Einführung

409 Pages·2007·20.677 MB·German

by  Professor Dr. Horst Malberg (auth.)

Horst Malberg
Meteorologie und Klimatologie
Eine Einfuhrung
5. Auflage
Horst Malberg
Meteorologie
und Klimatologie
Eine Einfuhrung
Fiinfte, erweiterte und aktualisierte Auflage
Mit 209 Abbildungen und 56 Tabellen
^Sprri inger
Professor Dr. Horst Malberg
FU Berlin, FB Geowissenschaften
Institut fur Meteorologie
Carl-Heinrich-Becker-Weg 6-10
12165 Berlin
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Fur Petra und Claudia
Vorwort zur 5. Auflage
Seit dem Erscheinen der 4. Auflage sind es die spektakularen Extremwetterlagen
gewesen, die zum einen in der Offentlichkeit und den Medien ein breites Echo
gefunden haben. Zum anderen setzte sich in der Wissenschaft die Diskussion
iiber den Klimawandel und seine Ursachen unverandert fort. Dabei ging es nicht
um die Frage, ob eine globale Erwarmung stattgefunden hat, denn diese ist nach
den Klimabeobachtungen unstrittig, sondem um die Ursachen der Erwarmung
und um deren Zusanmienhang mit singularen Extremwetterereignissen.
Am Nachmittag des 10. JuU 2002 war zwischen Rhein und Oder ein Tempe-
raturgegensatz von fast 20 °C (K) entstanden. Wahrend im westlichen Deutsch-
land die Temperatur in der eingeflossenen Kaltluft z. T. nur bei 15 °C lag, zeigten
die Thermometer im ostUchen Deutschland Werte zwischen 30 und 35 °C an. Im
Bereich der ostwarts ziehenden Kaltfront entwickelten sich schwere Schauer und
Gewitter, verbunden mit orkanartigen Boen. Innerhalb einer Minute stieg am In-
stitut fiir Meteorologie der Freien Universitat Berlin der Wind von Windstarke 2
auf Windstarke 12 an.
Mitte August 2002 kam es zu einem weiteren extremen Wetterereignis in
Deutschland, der katastrophalen Elbeiiberschwemmung. Weite Landstriche
und viele Orte standen wochenlang unter Wasser. Ursache waren die anhalten-
den Regenfalle eines Tiefs, das sich vom Mittelmeer iiber die Alpen nordost-
warts verlagert hatte und tagelang gewaltige Wassermassen in das Quellgebiet
der Elbe und ihrer Nebenfliisse geschiittet hatte.
Das Jahr 2005 wird als Hurrikan-Rekordjahr in die US-amerikanische Stati-
stik eingehen. 15 von 28 tropischen Sturmtiefs entwickelten sich im Nordatlantik
zu Hurrikanen. Noch nie zuvor hatte es so viele Hurrikane der starksten Katego-
rie 5 (Windgeschwindigkeiten ab 250 km/h) gegeben. Der Hurrikan Katrina lo-
ste in den USA die groBte Evakuierungsaktion aller Zeiten aus. Mit meterhohen
Flutwellen, tropischen Regenfallen und Orkanwindgeschwindigkeiten wiitete
Katrina an der US-Siidkuste; nach Deichbruchen versanken weite Teile von
New Orleans in den Wassermassen.
Auf die grundsatzlichen Fragen zur Wetterentwicklung, zur Entstehung extre-
mer Wetterlagen, zum Klima und zum Klimawandel soil auch die 5. Auflage
dieses Lehrbuchs eine Antwort geben. Das Buch wendet sich zum einen an alle
wetterinteressierten Leserinnen und Leser und soil ihnen einen Einblick in die
faszinierende Welt der Meteorologie und Klimatologie vermitteln. Dabei ist
das Buch so geschrieben, dass es auch ohne die physikalisch-mathematischen
Formeln verstandlich bleibt. Sein Ziel ist es, die Zusammenhange von Wetter,
VIII Vorwort zur 5. Auflage
Witterung und Klima mit den Prozessen in der Atmosphare anschaulich zu be-
schreiben. Fiir Studierende der Geowissenschaften soil das Lehrbuch eine grund-
legende Einfiihrung in Theorie und Praxis des Wetters und Klimas sein, wobei
dem Autor gerade die Verkniipfung der Aspekte ein besonderes Anliegen ist.
Im Vergleich mit der 4. Auflage sind zum einen die Ausfuhrungen iiber die
Bedeutung der langen Wellen der Hohenstromung fiir unser Wetter wesentlich
vertieft worden. Aus aktuellem Anlass werden die Ausfuhrungen sowohl tiber
die Entstehung und die Auswirkungen von Hurrikanen als auch zu ihrer klima-
bedingten Variabilitat erweitert. Ausfuhrlich wird auf den New-Orleans-Hurri-
kan Katrina eingegangen. Ein Kapitel iiber Wettervorhersagemodelle soil einen
(jberblick iiber die Aktivitaten der Wetterdienste vermitteln, normale wie ex
treme Wetterereignisse rechtzeitig und zuverlassig vorherzusagen.
Auch zum Klimasystem der Erde als Ganzes sowie zu einzelnen Klimaaspek-
ten sind wesentliche Erweiterungen vorgenommen worden. Zum einen wurde
die „Genetische Klimaklassifikation" aufgenommen und in einen Zusammen-
hang gestellt mit den zusatzlichen Ausfiihrungen zum hemispharischen und zo-
nalen Klima. Zum anderen wurde die Klimaentwicklung Mitteleuropas seit dem
Beginn der mittelalterlichen Kleinen Eiszeit eingehend betrachtet und seit dem
Beginn der Klimabeobachtungen vor uber 300 Jahren anhand der Messdaten
analysiert. Auch neue Untersuchungsergebnisse iiber die klimatischen Auswir
kungen der Nordatlantischen Oszillation auf die hemispharischen und globalen
Temperaturverhaltnisse werden dargelegt.
Die Ausfiihrungen zu den Ursachen der globalen und hemispharischen Erwar-
mung wurden aufgrund jiingster Untersuchungen auf den aktuellen Kenntnis-
stand der Klimaforschung gebracht, wobei eine Konvergenz von statistisch signi-
fikanten Ergebnissen und Klimamodellrechnungen erkennbar wird. Nicht zuletzt
wird aufgezeigt, dass der Klimawandel das Normale auf unserem Planeten ist
und welche entscheidende Rolle der Klimawandel bei der Evolution der
Menschheit gespielt hat.
Uber 20 weitere Abbildungen sollen zur Anschaulichkeit und zur VerstSnd-
lichkeit des Buchs beitragen.
Sommer 2006 Horst Malberg
Vorwort zur 4. Auflage
Wenn man nach dem meteorologischen Schlagwort des Jahres 1997 fragt, so war
es das Wort „E1 Nino". Ausgiebig befaBten sich die Medien mit diesem Ozean-
Atmosphare-Phanomen, das im tropischen Pazifik zwischen Siidamerika und
Australien auftritt. Alle weltweit beobachteten auBergewohnlichen Witterungs-
erscheinungen wurden in einen Zusammenhang mit El Nino gebracht. Selbst
Schulkinder wurden auf das Ereignis, von dem plotzlich alle sprachen, aufmerk-
sam, so da6 mich eines Tages im Institut ein kleines Madchen anrief und sagte:
Im Femsehen reden die dauemd von „Emilio". Was ist das eigentlich?
Dieses allgemeine Interesse, das einem der Wissenschaft seit langem bekann-
ten Phanomen entgegengebracht wird, hat mich veranlaBt, es in dieser Auflage
ausfiihrlicher zu behandeln. Die Diskussion (iber El Nino hatte noch einen wich-
tigen Nebeneffekt. Wurde doch damit fiir die breite Offentlichkeit deutlich, daB
es neben dem anthropogenen EinfluB auf das Klima auch noch eine Reihe natiir-
licher klimaverandemder EinfluBfaktoren gibt.
Bei jeder Klimaschwankung steht daher die meteorologische Wissenschaft
vor der schwierigen Frage, was ist davon auf natiirliche Ursachen und was auf
den Menschen zuruckzufuhren. Bisher gibt es dazu noch keine abschlieBende
Antwort. Dieses wird insbesondere in Kap. 13.4 deutlich, wo der Zusammen
hang zwischen der Erwarmung in Mitteleuropa seit 1850 und der Sonnenaktivi-
tat der letzten 150 Jahre gezeigt wird.
Neben den neuen Kapiteln iiber El Nino bzw. iiber ENSO sowie uber den Zu
sammenhang von Sonnenflecken und Klimaanderungen wurden Aktualisierun-
gen bei einigen Abbildungen sowie Erganzungen im Text vorgenommen, so
z.B. iiber die lufthygienischen Verhaltnisse in Talem.
Das Ziel dieser Einfiihrung bleibt es weiterhin, den am Wetter und Klima
interessierten Studierenden der Geowissenschaften ein verstandliches und an-
schauliches Lehrbuch iiber das faszinierende Gebiet der Meteorologie und Kli-
matologie an die Hand zu geben und sie auf dieser Grundlage zu ermutigen, sich
mit der weiterfiihrenden Literatur zu beschaftigen.
Aber auch fiir alle wetter- und klimainteressierten Laien ist das Buch mit sei-
nen zahlreichen Abbildungen gut geeignet, wie die positiven Buchbesprechun-
gen von Lesem im Internet zeigen. Seine Sachverhalte bleiben auch dann ver-
standlich, wenn man die physikalisch-mathematischen Ableitungen iiberliest
und sein Interesse ganz auf die Phanomene des Wetters und des Klimas in ihren
vielfaltigen Auspragungen konzentriert.
Berlin, 2001 Horst Malberg
Vorwort zur 3. Auflage
Es erfuUt jeden Autor mit besonderer Freude, wenn sein Werk von den interes-
sierten Lesern angenommen wird. So hat mich auch die Nachricht des Sprin-
ger-Verlags, daB die 2. Auflage nach nur 3 Jahren vergriffen sei, angenehm
uberrascht. An dieser Stelle mochte ich mich zugleich fur die gute Ausstattung
des Buches bedanken.
In der 2. Auflage lag mein Hauptaugenmerk auf der EUmination von Feh-
lerteufelchen aus der Erstausgabe. In der 3. Auflage soUen nun v. a. meine
jiingsten Forschungsergebnisse die Grundlagen zur Meteorologie und KUma-
tologie erweitern. So werden zum einen detailHerte Aussagen zur dreidimen-
sionalen Struktur von Kaltfronten sowie den damit im Mittel verbundenen
lokalen Wetterablaufe gemacht. Zum anderen werden die grundsatzlichen Aus-
fiihrungen zum Treibhauseffekt durch Untersuchungsergebnisse im atlantisch-
europaischen Bereich erganzt und die Zusammenhange von KHmaschwankun-
gen und Anderungen der groBraumigen Zirkulation aufgezeigt.
Es bleibt weiterhin das Ziel des Lehrbuchs, dem an Wetter und Klima inter-
essierten studentischen NeuHng der Geowissenschaften eine verstandUche und
anschauHche Einftihrung in das faszinierende Gebiet der Meteorologie und
Klimatologie zu geben und ihn zu ermutigen, sich mit der weiterfiihrenden
Literatur zu beschaftigen.
Aber auch fiir die groBe Gruppe der wetter- und klimainteressierten Laien
ist das Buch mit seinen zahlreichen Abbildungen geeignet. Seine Sachverhalte
bleiben auch dann verstandHch, wenn von den mathematisch-physikalischen
Ableitungen kein Gebrauch gemacht wird und das Interesse sich ganz auf die
Phanomene des Wetters und des Klimas in ihren vielfaltigen Auspragungen
konzentriert.
BerUn, 1997 Horst Malberg
Vorwort zur 2. Auflage
Seit dem Erscheinen der 1. Auflage dieser Einfuhrung in die faszinierende The-
matik der Meteorologie und Klimatologie sind mir 17 Buchbesprechungen
bekannt geworden. 14 davon haben wohlwollend den Gesamtinhalt des Buches
in den Vordergrund gestellt, 3 die Unzulanglichkeiten. Beide Arten haben mir
geholfen. Die erste Gruppe hat mich ermutigt, die neue Auflage in Angriff zu
nehmen. Die Kritik der zweiten Gruppe, sofern sie sachlich war, hat mein
Augenmerk auf die Schwachpunkte meiner Erstausgabe gelenkt. Ein Kollege
hat zu mir einmal in bezug auf seine Autorenschaft gesagt: „nie wieder**.
Dieser Ansicht wollte ich mich nicht anschheBen, denn es gibt zu wenige
deutschsprachige Einfuhrungen in unser Fachgebiet.
Wie notwendig m.E. eine konventionelle Einfuhrung in unsere angewandte
Wissenschaft ist, wurde mir erst unlangst nach einem Test mit meteorologisch
vorgebildeten Studenten der Geowissenschaften deutUch. Auf die Fragen, wel-
che Windrichtung und Wettererscheinungen erwarten Sie bei uns, wenn das
Zentrum eines ausgedehnten Tiefs iiber Polen liegt, und welche durchschnitt-
lichen Hochst- und Tiefsttemperaturen sowie Niederschlagsmengen treten in
den Sommer- und Wintermonaten auf, waren die Antworten mehr Dichtung
als Wahrheit. Auch die beste mathematisch-physikaiische Ausbildung ist erst
dann optimal, wenn sie durch Anschaulichkeit untersttitzt wird, wenn Glei-
chungen sich mit einem Bild von den atmospharischen Vorgangen verbinden.
Dank der vieljahrigen Wetterdiensttatigkeit unseres Instituts stand mir dabei
ein umfangreiches Datenmaterial von den stadtklimatologischen Beobachtun-
gen uber synoptische Karten und Satellitenbilder bis zu globalen klimatologi-
schen Werten zur Auswertung zur Verftigung.
Dieses Buch hat sich zum Ziel gesetzt, den interessierten Neulingen auf
moglichst verstandliche und anschauliche Weise den Einstieg in die Meteorolo
gie und Klimatologie zu ermogHchen und sie zu ermutigen und in die Lage zu
versetzen, sich mit der weiterftihrenden Literatur zu beschaftigen. Fiir den
wetter- und kUmainteressierten Laien soil diese Einfuhrung auch dann noch
verstandUch sein, wenn er von den mathematischen Ableitungen keinen Ge-
brauch macht.
Berlin, Friihjahr 1994 Horst Malberg