Das Klima ist die statistische Verteilung der Bedingungen der Erdatmosphäre in einem bestimmten Gebiet während eines bestimmten Zeitraums. Das Studium des Klimas ist Klimatologie . Sie unterscheidet sich von der Meteorologie, die das Studium des kurzfristigen Wetters und in bestimmten Gebieten bezeichnet.
Die Charakterisierung des Klimas erfolgt aus jährlichen und monatlichen statistischen Messungen an lokalen atmosphärischen Daten: Temperatur , Luftdruck , Niederschlag , Sonnenschein , Luftfeuchtigkeit , Windgeschwindigkeit . Auch ihr Wiederauftreten sowie außergewöhnliche Phänomene werden berücksichtigt.
Diese Analysen ermöglichen es, das Klima der verschiedenen Weltregionen nach ihren Hauptmerkmalen zu klassifizieren.
Das Klima hat sich im Laufe der Erdgeschichte unter dem Einfluss einer Vielzahl astronomischer , geologischer usw. Phänomene und in jüngerer Zeit unter dem Einfluss menschlicher Aktivitäten ( globale Erwärmung ) stark verändert.
Der Begriff „Klima“ in der Sprache Französisch im XII - ten Jahrhundert als ein Derivat von dem lateinischen klimatisierten , die aus dem kommt griechischen κλίμα , die die Neigung des an der Erde in Bezug auf die Sonne . Die ersten klimatischen Einteilungen wurden tatsächlich nach der Neigung der Sonnenstrahlen in Bezug auf den Horizont festgelegt.
Aristoteles (in Meteorologisch ) ist der erste, der die Erdkugel in fünf Klimazonen unterteilt: zwei kalte Zonen in der Nähe der Pole (die Arktis und die Antarktis); ein heißes Gebiet in der Nähe des Äquators, das er für unbewohnbar hält; und zwei gemäßigte Zonen zwischen der heißen Zone und einer der kalten Zonen (die nördliche Zone, die der Ökumene entspricht , und die südliche Zone, die er die Antipoden nennt).
Der Begriff des Klimawandels und der Begriff der globalen Erwärmung beziehen sich auf das planetarische Klima und seine globalen und lokalen Variationen.
Laut Antoine César Becquerel, der 1865 Alexander von Humboldt zitiert , ist das Klima eines Landes:
„Die Vereinigung von kalorischen, wässrigen, leuchtenden, luftigen, elektrischen usw. Phänomenen . die diesem Land einen bestimmten meteorologischen Charakter aufprägen, der sich von dem eines anderen Landes unterscheidet, das sich unter derselben Breite und unter denselben geologischen Bedingungen befindet. Je nachdem, ob eines dieser Phänomene vorherrscht, wird das Klima als heiß, kalt oder gemäßigt, trocken oder feucht, ruhig oder windig bezeichnet.
Den größten Einfluss wird jedoch der Hitze zugeschrieben: Als nächstes kommt die Wassermenge, die in den verschiedenen Jahreszeiten gefallen ist, die Feuchtigkeit oder Trockenheit der Luft, die vorherrschenden Winde, die Anzahl und Verteilung der Gewitter im Jahresverlauf; die Ruhe oder Trübung der Luft; die Beschaffenheit des Bodens und der ihn bedeckenden Vegetation, je nachdem, ob es sich um spontane oder kultivierte Pflanzen handelt. "
Klima bezieht sich auf die über einen langen Zeitraum (30 Jahre, per Konvention, für Meteorologen) berechneten statistischen Eigenschaften (Mittelwert, Maximum und Minimum, Streuung) von Beobachtungen von Parametern wie Temperatur, Druck, Niederschlag oder Windgeschwindigkeit, an einem geografischen Ort und zu einem bestimmten Datum.
Das Klimasystem besteht aus mehreren Untergruppen: der Atmosphäre , dem Ozean und der Kryosphäre , der kontinentalen Lithosphäre und der Biosphäre der Erde. Der Energieeintrag durch Sonneneinstrahlung und der Energieaustausch zwischen den Untereinheiten des Klimasystems bestimmen das Klima der Erde.
Die Ozeane sind das Hauptreservoir für aufgenommene Wärme und Feuchtigkeit. Die Ozeanzirkulation, auch thermohaline Zirkulation genannt, weil sie sowohl durch Temperaturunterschiede als auch durch Salzgehaltsunterschiede verursacht wird, verteilt die Wärme von warmen Regionen in kalte Regionen.
Die Sonnenstrahlung verteilt sich ungleichmäßig auf der Erdoberfläche. Die niedrigen Breiten um den Äquator erhalten mehr Strahlung als die hohen Breiten in der Nähe des Nord- und Südpols. Der Ozean absorbiert (oder reflektiert) die einfallende Sonnenstrahlung nicht wie kontinentale Oberflächen. Die erheblichen Temperaturunterschiede zwischen den Polarregionen und der intertropischen Zone führen wiederum zu Bewegungen der Luft (Winde) und des Ozeans ( Meeresströmungen ). Ozeanische und kontinentale Oberflächen unterliegen einer starken Verdunstung, die einen Wasserkreislauf speist . Wasserdampf steigt in der Atmosphäre auf, kondensiert in der Höhe, wird von Winden getragen und fällt in Form von Regen oder Schnee aus. Die Erdrotation bewirkt eine Beschleunigung der Winde ( Corioliskraft ), die auf der Nordhalbkugel nach rechts und auf der Südhalbkugel nach links abgelenkt werden. Dieses Phänomen führt zu Passatwinden in der intertropischen Zone und zu immensen Wirbeln (den Antizyklonen der nördlichen Hemisphäre). Vast allgemeinen Zirkulation Zellen umgeben die Erde: sie neu verteilen überschüssige Wasserdampf aus niedrigen Breiten zu außertropisch Bereichen helfen, und sie vertrocknen Wüstenregionen in subtropischen Breiten (Hadley - Zellen).
Ein Teil der Sonnenstrahlung, die auf den Boden trifft, wird sofort reflektiert. Das Verhältnis von reflektierter Energie zu einfallender Sonnenenergie ist Albedo , das von 0 für einen Körper, der alle elektromagnetischen Wellen absorbiert, bis 1 für eine Oberfläche reicht, die alle reflektiert. Die planetare Albedo, gemessen an der Spitze der Atmosphäre, die 0,3 beträgt, unterliegt großen Schwankungen je nach Oberfläche, von 0,05 bis 0,15 für die Meeresoberfläche, einen Nadelwald oder einen dunklen Boden bis zu 0,75 bis 0,90 für Neuschnee . Jede Variation der Albedo verändert die Temperatur: So verringert das Schmelzen des arktischen Meereises die Albedo und erhöht damit die Temperaturen in der arktischen Region.
Die Kontinente und insbesondere das Relief stellen physische Barrieren für diesen Austausch dar, die die Verteilung von Niederschlag , Hitze und Vegetation stark verändern .
Es gibt viele Methoden zur Klassifizierung von Klimata , sie hängen von den beobachteten Daten ab und ihre Wahl hängt von den von den Beobachtern angestrebten Zielen ab. Eine der bekanntesten ist die Köppen-Klassifikation .
Eine ganz einfache Darstellung macht es möglich, ein Klima auf einen Blick zu erkennen: das ombrothermische Diagramm , das die monatlichen Schwankungen von Temperatur und Niederschlag über ein Jahr in standardisierten Abstufungen darstellt. Jedes Klima, mit Ausnahme des äquatorialen Klimas, hat zwei typische Diagramme, eines für die Regionen der Nordhalbkugel, das andere für die Südhalbkugel. Das äquatoriale Klima hat diese Eigenschaft nicht, da es keine Jahreszeiten kennt und sich in der Nähe des Äquators befindet.
Das äquatoriale Klima betrifft die dem Äquator benachbarten Regionen. Es zeichnet sich durch eine einzige Saison , starke Regenfälle und hohe Temperaturen aus , die das ganze Jahr über fast konstant sind , der Durchschnitt beträgt 28 ° C . Die Regenfälle sind fast täglich, zu den Tagundnachtgleichen viel häufiger und am Abend stärker; die warme Luft wird mit Feuchtigkeit aufgeladen und erfährt eine Aufwärtsbewegung. Mit der Höhe kommt es zu einer Abkühlung mit der Bildung von Cumulonimbus-Wolken, die oft heftige Regenfälle verursachen. Diese Mischung aus Wärme und Feuchtigkeit ermöglicht die Entwicklung des äquatorialen Waldes, das ist die biodiverse Biom .
Dieses Klima ist auf beiden Seiten des Äquators vorhanden , manchmal bis zu 15 bis 25 Grad nördlicher und südlicher Breite . Die durchschnittliche Monatstemperatur liegt das ganze Jahr über über 18 ° C . Es gibt eine Trockenzeit und eine Regenzeit . Je näher Sie dem Äquator kommen, desto länger wird die Regenzeit. An den tropischen Küsten im Westen können sehr große Temperaturschwankungen auftreten.
Das Wüstenklima zeichnet sich durch einen höheren Verdunstungsniederschlag und eine Durchschnittstemperatur von über 18 °C aus . Es gibt einige Monate, in denen es zu Niederschlägen kommen kann. Vegetation fehlt manchmal. Es erstreckt sich zwischen 10 und 35 Grad nördlicher und südlicher Breite . Dieses Klima ist charakteristisch für die Wüsten- oder Halbwüstenregionen der großen Kontinentalregionen, die oft von Bergen umgeben sind, im Westen und in der Mitte der Kontinente.
Diese Art von Klima findet sich in Breiten zwischen 25 und 45 °. Dieses Klima wird in den Sommermonaten von tropischen Luftmassen beeinflusst, die ihnen starke Hitze bescheren. Auf der anderen Seite erleben sie unter dem Einfluss polarer Luftmassen eine regelrechte kalte Jahreszeit, wenn auch gemäßigt. Darüber hinaus unterliegen diese Klimate bei angenehmem Gefühl (Weichheit, Sonnenschein) auch brutalen Phänomenen (Gewitter, Überschwemmungen, tropische Wirbelstürme).
Als subtropisch können grundsätzlich zwei Klimatypen bezeichnet werden : das mediterrane Klima an den Westfassaden und das feuchte subtropische Klima an den Ostfassaden (häufig wird der Begriff „chinesisches Klima“ verwendet). Haben diese beiden Klimate einen relativ milden und feuchten Winter gemeinsam (auch wenn ein Kälteeinbruch nie ausgeschlossen ist), bringen die tropischen Luftmassen im Sommer ganz unterschiedliche Situationen mit sich. Das mediterrane Klima erlebt sommerliche Trockenheit, während das feuchte subtropische Klima sehr feuchter Hitze ausgesetzt ist.
Subtropisches Klima kann aufgrund seiner kalten Wintersaison auch als "warm-gemäßigtes Klima" bezeichnet werden.
Dieses Klima ist im Allgemeinen durch gemäßigte Temperaturen sowie zwei Jahreszeiten gekennzeichnet: eine kalte Jahreszeit (Winter) und eine heiße Jahreszeit (Sommer). Es ist in drei große Untergruppen unterteilt:
Ozeanisches KlimaDas ozeanische Klima ist ein Klima mit im Allgemeinen milde Sommer und im Allgemeinen kühlen Wintern, feucht in allen Jahreszeiten und durch die Nähe der Ozeane beeinflusst , wo wir heißen Ströme (auf der westlichen Seite der Kontinente) und die nach und nach verschlechtert sich in einem finden Kontinentalklima Überschrift Osten, mit heißen und stürmischen Sommern und sehr kalten und eher trockenen Wintern. Das ozeanische Klima ist durch eine geringe thermische Amplitude (unter 18 °C ) gekennzeichnet, die mit dem Eintritt in das Innere der Kontinente zunimmt. Die Niederschläge liegen im Allgemeinen in der Größenordnung von einem Meter und sind vor allem gut verteilt. Es wird zwischen 35 und 65 Grad nördliche Breite in den gefundenen nördlichen Hemisphäre und südliches Berlin wären die östliche Grenze in Europa.
Einige Autoren sprechen von einem hyperozeanischen Klima für den ozeanischen Landstreifen, bei dem die durchschnittliche jährliche thermische Amplitude sehr gering ist (unter 10 °C ).
kontinentales KlimaDas kontinentale Klima zeichnet sich durch eine höhere thermische Amplitude (über 23 ° C ) und Niederschläge in der Größenordnung von einem Meter aus, die jedoch hauptsächlich über die Sommerperiode verteilt sind. Da der Einfluss des Ozeans angesichts der allgemeinen Windrichtung nicht zu spüren ist, ist es die Feuchtigkeit aufgrund der Verdunstung des Landes (Wälder und Sümpfe) und der Seen, die den Niederschlag liefert. Auch die Küstenstädte der Ostfassaden erleben trotz ihrer Nähe zu den Ozeanen dieses Klima, und dies bis in sehr niedrige Breiten ( New York , Boston , Washington , Shanghai , Seoul ) mangels einer warmen Meeresströmung. Einige Autoren sprechen von einem hyperkontinentalen Klima (Amplitude größer 40 °C ) für die Innenregionen großer Kontinente, wo nur die Erde das Klima beeinflusst. Überraschend sind oft die extremen Temperaturen (+ 36 °C und –64 °C für Snag im Yukon ).
Regionen mit einer mittleren thermischen Amplitude zwischen ozeanischem Klima und kontinentalem Klima (um 20 °C ) werden als degradiertes ozeanisches Klima oder semikontinentales Klima bezeichnet.
mediterranes KlimaDas mediterrane Klima ist geprägt von heißen und sehr trockenen Sommern, die zu zahlreichen Waldbränden führen, und milden und nassen Wintern mit starken Regenfällen, die zu Überschwemmungen führen können. Dieses Klima verdankt seinen Namen der Nähe des Mittelmeers, ist aber auch in anderen Teilen der Welt (Südafrika, Chile usw. ) zu finden und kann ziemlich starke kontinentale Einflüsse aufweisen (Madrid, Ankara, Taschkent usw.).
Dieses Klima ist ein Vermittler zwischen dem gemäßigten Klima und dem Polarklima. Die Sommer sind kühler und die Winter strenger als im gemäßigten Klima. Die Vegetation entspricht dem borealen Wald oder der Taiga . Diese Art von Klima gibt es nur auf der Nordhalbkugel : im zentralen Teil von ganz Kanada , dem größten Teil Russlands und im Nordosten Chinas . Es ist eine dünn besiedelte Region mit kurzen, kühlen Sommern. In Eurasien entspricht Westsibirien diesem Klima.
Das subarktische Klima entspricht der Bezeichnung „kaltes gemäßigtes Klima ohne Trockenzeit ohne heiße Monate (+ 22 °C )“ (Dfc) von Köppen .
Das Polarklima ist das ganze Jahr über von kalten Temperaturen geprägt, wobei der heißeste Monat immer unter 10 °C liegt . Auf den Eisschilden liegt die monatliche Durchschnittstemperatur über -50 ° C . Starker und anhaltender Wind, der Blizzard . Sie ist charakteristisch für die Nordküsten von Amerika , Europa und Asien sowie Grönland und der Antarktis .
Die Skala regionaler Klimata oder Mesoklimata, die für Regionen von mehreren tausend Quadratkilometern gelten, unterliegt aufgrund der Wechselwirkung zwischen der allgemeinen Zirkulation und dem Relief bestimmten sehr spezifischen meteorologischen Phänomenen (Sirocco, Wind aus der Wüste). Das durch den Föhn-Effekt ausgetrocknete Klima des Elsass ist ein typisches Beispiel für ein regionales Klima.
Die lokale Klimaskala gilt für Standorte, die sich im Durchschnitt über einige zehn Quadratkilometer erstrecken. Diese Klimaskala bleibt eng mit den ökologischen Besonderheiten eines kleinen Gebietes verbunden.
Das Vorhandensein von Reliefs ( Gebirgsklima ...) und Wasserflächen induzieren spezifische Klimazonen. Im Talgrund, zum Beispiel bei Tagesanbruch, wird die Temperatur deutlich niedriger sein als an der Spitze der wenige Kilometer entfernten Adret-Hänge. Die Zirkulation, der Austausch zwischen lokalen Luftmassen wird also nicht die gleiche sein wie im Nachbartal, kann in Bezug auf die Sonne anders ausgerichtet werden.
Diese Besonderheiten können menschlichen Ursprungs sein – es handelt sich im Wesentlichen um ein urbanes Mikroklima – oder durch eine natürliche Umgebung wie ein Meer- oder Seeufer oder sogar einen Wald erhalten bleiben.
Die mikroklimatische Skala betrifft kleine Standorte von etwa hundert Quadratmetern, manchmal viel weniger. Die Besonderheiten der Topographie und der kleinräumigen Umgebung - Gebäude und verschiedene Hindernisse, Pflanzenbewuchs, Felsnischen usw. - verändern in diesem Fall in kleinen Bereichen, aber manchmal sehr merklich, die allgemeinen Eigenschaften der Strömung , Temperatur und Luftfeuchtigkeit.
Das globale Klima variiert unaufhörlich auf allen Zeitskalen - tiefe geologische Zeit (hundert bis zehn Millionen Jahre), Quartärzeit (Millionen Jahre), Zeit der Vor- und Menschheitsgeschichte (Zehntausende bis Tausend Jahre), Zeit der aktuellen Epoche ( hundert bis zehn Jahre), nach kontinuierlichen unregelmäßigen Schwingungen, die Perioden, Stadien und mehr oder weniger lange Phasen relativer Hitze und Kälte mehr oder weniger intensiv verbinden.
Die Ursachen für diese Veränderungen sind im Wesentlichen natürlich zum XIX - ten Jahrhundert, und vor allem menschliche seit der zweiten Hälfte des XX - ten Jahrhundert; der 5 th IPCC - Bericht im Jahr 2014 veröffentlicht wird , sagte mit „hohem Vertrauen“ , dass ohne zusätzliche Maßnahmen, „die grundlegenden Szenarien der globale Durchschnittstemperatur im Jahr 2100 zwischen zu einem Anstieg 3,7 ° C und 4,8 ° C im Vergleich Wert vorindustriellen “ . Ihre Hauptwirkungen sind einerseits geomorphologisch, Variationen in der Dicke und Ausdehnung vergletscherter Meeres- und Landoberflächen, der Pegel und die Ausdehnung des Weltozeans, die Ausdehnung und Form der entstandenen Länder. ... und andererseits ökologische , Veränderung und / oder Evolution von Ökosystemen - Wanderungen, Verschwinden, Installationen ... von Flora und Fauna entsprechend den Bewegungen der Klimazonen.
Die aktuelle Zwischeneiszeit des Holozäns begann vor einem Dutzendtausend Jahren, am Ende der letzten Eiszeit (wegen ihrer alpinen Komponente Würm genannt). Die ihm vorausgehende Deglaziation dauerte etwa 10.000 Jahre; es führte zu einem Temperaturanstieg von etwa 4 ° C und einem Anstieg des Meeresspiegels um etwa 130 Meter. Das holozäne Klimaoptimum dauerte etwa 9.000 bis 5.000 Jahre BP .
Die Temperaturentwicklung während des Holozäns ist nicht eintönig : im letzten Jahrtausend war das europäische Klima sukzessive mild und trocken (~ 1000/1250), sehr variabel (~ 1250/1400) - Mittelalterliches Klimaoptimum - , zunehmend kalt (~ 1400/1600), sehr kalt (~ 1600/1850) - Kleine Eiszeit -, allmählich erwärmt (~ 1850/1940), kalt (~ 1940/1950). Seitdem hat es sich wieder erwärmt, aber in einem Verhältnis und einer Geschwindigkeit, die in keinem Verhältnis zu früheren Trends steht: Der Temperaturanstieg erreichte 2017 0,9 ° C gegenüber dem Durchschnitt von 1951 bis 1980; das IPCC führt diese beschleunigte Erwärmung auf menschliche Aktivitäten zurück.
Unter den Hauptfaktoren langfristiger Klimaschwankungen können wir anführen:
Das Klimasystem ist sehr komplex: Wechselwirkungen wirken sich gleichzeitig auf Atmosphäre, Ozeane, Eiskappen, kontinentale Wassersysteme, marine oder terrestrische Biosphäre aus. Die Simulation dieser Interaktionen erfordert die Sammlung und Verarbeitung erheblicher Informationsmengen. Das Auftauchen von Satellitenbildern hat es ermöglicht, die großräumige Organisation der atmosphärischen Zirkulation und indirekter die der ozeanischen Zirkulation direkt zu visualisieren. Die ersten Versuche der Modellierung stammt aus der XIX - ten Jahrhundert, mit der Formulierung von Gleichungen , die die Bewegung der Atmosphäre bestimmen, die Navier-Stokes - Gleichungen. Einer der ersten Versuche, das Klimasystem zu modellieren, war der des Engländers Lewis Fry Richardson, der 1922 veröffentlicht wurde. Aber erst mit dem Aufkommen von Computern konnte die Modellierung die dafür erforderlichen enormen Rechenkapazitäten finden. Der erste Schritt der Modellierungsarbeit besteht darin, die Erde mit einem dreidimensionalen Netz zu bedecken . Dann schreibt man an die Knoten dieses Netzes Evolutionsgleichungen, die es erlauben, von einem Zeitschritt zum anderen Parameter wie Druck, Temperatur, Wind oder Strömung zu variieren; ein atmosphärisches Modell enthält zusätzliche Gleichungen, um die kollektive Wirkung von Wolken in Bodennähe (Stratuswolken) darzustellen, wie z. B. große konvektive Wolken (Cumulonimbus-Wolken), das Vorhandensein von Vegetation, Flussströmungen usw. Die Verlängerung der Simulationsdauer ermöglichte es, das Verhalten numerischer Modelle über immer längere Zeiträume zu untersuchen und ihre Fähigkeit zu testen, vergangene Klimata zu reproduzieren: zum Beispiel das letzte glaziale Maximum vor 21 Jahren oder die heißes Klima des Holozäns zwischen 10 000 und 5 000 Jahren vor der heutigen Zeit, als die Sahara feucht war. Der wichtigste Fortschritt war der Wechsel von der Modellierung der atmosphärischen Zirkulation hin zur Darstellung des gesamten Klimasystems: Atmosphäre, Ozeane und Kontinente unter Berücksichtigung ihrer physikalischen, chemischen und biologischen Wechselwirkungen.
Die Verantwortung des Menschen für die globale Erwärmung ist spätestens seit Ende der 1970er Jahre bekannt. 1979 veröffentlichte der deutsche Philosoph Hans Jonas sein Buch Das Prinzip der Verantwortung , das in Deutschland große Wirkung hatte. Es fordert die Verantwortung der heutigen Generationen gegenüber zukünftigen Generationen , gegenüber den Auswirkungen auf die Umwelt.
Im Jahr 2010, während die globale Erwärmung Kontroverse in vollem Gang ist, der australische Philosoph Clive Hamilton veröffentlicht Requiem für eine Spezies: Warum wir die Wahrheit über den Klimawandel Resist (auf Französisch: Requiem für die menschliche Spezies : Mit Blick auf der Realität des Klimawandels ), wo er untersucht die Leugnung der globalen Erwärmung und stellt die Frage nach der langfristigen Bewohnbarkeit der Erde für die menschliche Spezies.
Im Jahr 2013, als Forscher und Ingenieure Methoden untersuchten, um die Wolkendecke der Erde zu manipulieren, die chemische Zusammensetzung der Ozeane zu verändern oder den Planeten mithilfe von Geoengineering- Techniken in eine Schicht aus Partikeln einzuhüllen, die Sonnenlicht reflektieren, verurteilte Clive Hamilton die „Zauberlehrlinge“, die versuchen, die Klimakontrolle der Erde und die Frage, was es für eine Spezies bedeutet, die Zukunft eines Planeten in seinen Händen zu haben, in die Hand zu nehmen.
Ende 2020 kündigt China ein massives Wettermodifikationsprogramm an, das 2025 in Betrieb gehen soll und 5,5 Millionen Quadratkilometer oder das 1,5-fache der Fläche Indiens umfassen soll, was sich nicht nur auf das Wetter auswirken könnte, sondern aber auch auf das Klima.
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