Klimadiagramm

Grundidee, Messwerte und Nutzen

Ein Klimadiagramm stellt die klimatischen Verhältnisse eines bestimmten Ortes im Jahresverlauf grafisch dar. Es beruht auf langjährigen Messungen einer Klimastation und zeigt vor allem typische Temperatur- und Niederschlagsverhältnisse. Häufig stehen in der Überschrift der Stationsname, die geografischen Koordinaten und die Höhe über dem Meeresspiegel.

Bei den meistverwendeten hygrothermischen Klimadiagrammen werden Temperatur (T) und Niederschlag (N) gemeinsam betrachtet. „Hygrothermisch“ bezeichnet hier die Verbindung von Feuchtigkeit und Wärme. Entsprechend den Klimanormalperioden erscheinen die Werte als Mittelwerte aus 30 Jahren; Klima wird dabei als Zeitraum von 30 Jahren definiert. Für jeden Monat werden die Tagesmitteltemperaturen gemittelt. Die Niederschlagsmengen des Monats werden dagegen addiert beziehungsweise akkumuliert.

Ein Klimadiagramm ermöglicht eine schnelle, grobe Einschätzung der regelmäßig wiederkehrenden örtlichen Witterungsverhältnisse. Besonders wichtig ist die Unterscheidung zwischen Aridität, also Trockenheit, und Humidität, also Feuchtigkeit. Daraus lassen sich Trockenzeiten und Vegetationsbedingungen ableiten, die wiederum die möglichen Formen menschlicher Landnutzung beeinflussen. Klimadiagramme vieler Orte bilden außerdem die Grundlage effektiver und integrativer Klimaklassifikationen, mit denen sich vergleichbare Klimaregionen der Erde erkennen lassen. Auch für die Planung einer Fernreise können die Diagramme nützlich sein.

Walter-Lieth-Diagramm

Der häufig verwendete Klimadiagrammtyp nach Heinrich Walter und Helmut Lieth stellt die durchschnittlichen Monatstemperaturen dem langfristigen Mittel der monatlichen Gesamtniederschläge gegenüber. Die Temperatur wird als rote Kurve in °C, der Niederschlag als blaue Kurve oder blaue Säulen in mm dargestellt. Ein Millimeter Niederschlag entspricht einem Liter Wasser pro Quadratmeter.

Das Verfahren nimmt eine Abhängigkeit der Verdunstung von der Lufttemperatur an: Bei einer monatlichen Mitteltemperatur von 10 °C verdunsten während des betreffenden Monats etwa 20 mm Niederschlag, bei 20 °C etwa 40 mm und entsprechend weiter. Dieser verdunstete Anteil kann nicht versickern und steht den Pflanzenwurzeln nicht zur Verfügung. Pflanzenverfügbares Wasser bleibt nur dann übrig, wenn der Niederschlagswert höher als das Doppelte des Temperaturwertes ist, also N > 2T.

Daher stehen die Maßstäbe für T und N im Verhältnis 1:2: 10 °C liegen auf derselben Höhe der y-Achse wie 20 mm Niederschlag. Verläuft die Niederschlagskurve über der Temperaturkurve, ist der Monat humid oder feucht. Liegt die Temperaturkurve über der Niederschlagskurve, ist er arid oder trocken. Nach der Anzahl humider und arider Monate wird ein Klima als humid, arid oder semiarid eingeordnet. Aride Zeiten werden teilweise durch eine meist gelb gefärbte Fläche zwischen Temperatur- und Niederschlagskurve hervorgehoben. Fehlt Niederschlag vollständig, entspricht diese Fläche dem Bereich unter der Temperaturkurve.

Bis +50 °C beziehungsweise 100 mm Niederschlag gilt die Skala von 1:2. Oberhalb von 100 mm wird die Niederschlagsskala gewöhnlich auf ein Fünftel der bisherigen Höhe gestaucht und dunkelblau dargestellt. Ein Schritt auf der y-Achse entspricht dort 100 mm statt zuvor 20 mm. Diese Darstellung findet sich besonders bei sehr humiden Orten, etwa in immerfeuchten tropischen Klimaten oder saisonal feuchten Monsunklimaten mit extrem hohen Niederschlägen.

Für globale Vergleiche wird die Monatsfolge bei Stationen auf der Südhalbkugel um sechs Monate verschoben. Dadurch stimmen die dargestellten Jahreszeiten beider Erdhalbkugeln miteinander überein.

Klimadiagramme auswerten

Die Schwankungsbreite der Temperaturkurve im Jahreslauf wird als Amplitude bezeichnet. Eine sehr große Amplitude weist auf ein kontinentales Klima hin. Eine geringe Amplitude zeigt einen wärmeausgleichenden Einfluss des Meeres und damit Seeklima an. Verläuft die Temperaturkurve nahezu waagerecht, liegt die Klimastation in den Tropen mit Tageszeitenklima: Dort sind die Temperaturunterschiede im Tagesverlauf wichtiger als die Unterschiede zwischen den Jahreszeiten.

Treten sowohl aride Monate als auch humide Monate mit relativ hohen Niederschlägen auf, können die feuchten Monate Regenzeiten der wechselfeuchten Tropen oder sommerliche Monsunregen sein. Sommertrockenheit in Verbindung mit Winterregen kennzeichnet Mittelmeerklima beziehungsweise das subtropische Winterregenklima der Westseiten. Aus Temperaturkurve und Niederschlagswerten lässt sich ein Diagramm einer Klimazone zuordnen.

Bei der Auswertung muss die Lage auf der Nord- oder Südhalbkugel beachtet werden. Wegen der gleichbleibenden Neigung der Erdachse herrscht während des Sommers der Nordhemisphäre auf der Südhemisphäre Winter und umgekehrt.

Weitere Diagrammtypen und Darstellungsgrenzen

Neben dem Walter-Lieth-Diagramm gibt es Thermoisoplethendiagramme, Klimogramme und Darstellungen, die von den üblichen Konventionen leicht abweichen.

Ein Thermoisoplethendiagramm berücksichtigt ausschließlich gemittelte Temperaturwerte. Thermoisoplethen sind Linien gleicher Temperaturwerte. Das Diagramm zeigt nicht nur den Jahresverlauf, sondern auch den Tagesverlauf der Temperatur und ermöglicht damit die Einordnung in Jahreszeitenklima oder Tageszeitenklima. Linien gleicher Temperatur heißen in p-V-Diagrammen oder Wetterkarten dagegen Isothermen; deshalb wird hier die abweichende Bezeichnung Thermoisoplethe verwendet.

Ein Klimogramm stellt das Verhältnis zwischen Temperatur und Niederschlag im Jahresverlauf mithilfe einer Funktionskurve dar. Manche Klimadiagramme ergänzen außerdem die durchschnittliche Tag-Nacht-Amplitude der Lufttemperatur. Ein vertikaler Balken für jeden Monat reicht dann von der mittleren Tagestiefsttemperatur bis zur mittleren Tageshöchsttemperatur. Das obere Ende steht typischerweise für Nachmittagswerte, weil die Sonneneinstrahlung die bodennahe Luft mit Verzögerung erwärmt. Das untere Ende entspricht meist frühmorgendlichen Werten kurz vor Sonnenaufgang, nachdem die Luft während der Nacht abgekühlt ist.

Die Darstellung des Niederschlags durch Säulen veranschaulicht sowohl die Messung mittels Wassersäule als auch den Umstand, dass Niederschlag oft in einzelnen Ereignissen auftritt und zeitlich anders verteilt ist als die Temperatur. Eine Grenze monatlicher Niederschlagssummen entsteht jedoch durch den gregorianischen Kalender: Monate haben unterschiedlich viele Tage. Bei gleichmäßigem Regen erhält ein längerer Monat allein deshalb eine höhere Gesamtniederschlagsmenge. Säulen verschiedener Monate sind daher nur eingeschränkt direkt vergleichbar.

Klimatabellen und Beispiel Hamburg

Eine Klimatabelle stellt das Klima eines Ortes in Tabellenform dar. Bei einer Gliederung nach Monaten verwendet der Deutsche Wetterdienst üblicherweise die mittlere tägliche Maximumtemperatur, die mittlere tägliche Minimumtemperatur und den mittleren Gesamtniederschlag des Monats, jeweils als langjähriges Mittel eines Referenzzeitraums. Hinzu kommt die mittlere Zahl der Tage mit mindestens 1 mm Niederschlag. Dabei weicht der DWD von seiner eigenen Definition eines „Regentags“ ab, nach der bereits eine Regenhöhe von insgesamt mindestens 0,1 mm genügt.

Die Beispieltabelle für Hamburg-Fuhlsbüttel nennt die Lage mit 53°33′ N, 10°0′ E und 11 m über NHN. Im Jahresmittel beträgt die mittlere tägliche Maximumtemperatur 12,8 °C, die mittlere tägliche Minimumtemperatur 5,3 °C. Die höchsten mittleren Tagesmaxima werden im August mit 22,2 °C und im Juli mit 22,1 °C erreicht; das niedrigste mittlere Tagesminimum tritt im Januar mit −1,4 °C auf.

Der jährliche Gesamtniederschlag beträgt 772,7 mm. Die monatlichen Werte reichen von 42,4 mm im Februar bis 77,7 mm im Dezember. Hinzu kommen im Jahresmittel 4,2 Sonnenstunden pro Tag, insgesamt 129,4 Regentage nach dem in der Tabelle verwendeten Schwellenwert sowie eine mittlere Luftfeuchtigkeit von 79,8 %. Die Werte stammen vom Deutschen Wetterdienst.