Temperatur: Grundlagen, Messungen, Daten

Temperatur: Messungen:

• ventilierte Thermometer (wg. kleiner spez. Wärme und Wärmeleitfähigkeit)

• strahlungsgeschützt – Schattentemperaturen

• außerhalb der bodennahen Luftschicht (optimal in 2 m Höhe)

• auf Rasen, mit Abstand zu Gebäuden, Bäumen, etc. (u.a. kein hineinragendes

Temperatur: Einheiten

• Celsius = ( Fahrenheit - 32 ) · 5/9

• Fahrenheit = Celsius · 9/5 + 32

• Kelvin = Celsius + 273,15

• Celsius = Kelvin – 273,15

• globale Temperatur = 15°C = 288,15 K = +59° F

Temperatur: Kennwerte und Schwellenwerte

• Tagesmittel/ Monatsmittel/ Jahresmittel

• mittlere Tagesamplitude für einzelne Monate (Tag-Nacht-Unterschied)

• mittlere Jahresamplitude (wärmster - kältester Monat; Sommer-Winter)

• mittlere Maximumwerte / Minimumwerte für jeden Monat

• absolute Maximumwerte / Minimumwerte für jeden Monat

• relative Veränderlichkeit (Variabilität) = mittlere Abweichung in % vom Mittelwert oder auch absolute Abweichung vom Mittelwert (Temperatur-Anomalie

• Standardreihe, Normalreihe, 30 Jahre 1961-1990, 1971-2000, 1981-2010, 1991-2020

Vegetationsperiode:

• Dauer Vegetationsperiode in Tagen: Beginn > 5° C Tagesmittel, Ende < 5° C Tagesmittel

• Beginn Vegetationszeit = wenn 7. nacheinander folgende Tag Tagesmitteltemperatur von mind. 5° C aufweist.

• Ende Vegetationszeit = wenn 5. nacheinander folgende Tag Tagesmitteltemperatur von < 5° C aufweist.

• Klimafaktoren Breitenlage sowie Höhenlage, Geländeneigung (inkl. Exposition) haben Einfluss auf Dauer der Vegetationsperiode

Schwellenwerte: monatliche / jährliche Anzahl von:

• Frosttage (Min < 0° C)

• Eistage (Max < 0° C)

• Sommertage (Max > 25° C)

• heiße Tage (Max >30° C)

• Wüsten und tropische Gebirge: ein Tag sowohl Sommertag als auch Frosttag (Verwitterung !)

• mittleres Datum erster und letzter Frost im Jahr

• mittleres Datum erster und letzter Schneefall im Jahr

• mittlere Andauer der frostfreien Zeit

Phänologische Daten

Phänologie = Lehre von den Erscheinungen

mittlerer Beginn der sog. Signalpflanzen/Leitpflanzen

Tagesgang:

-> Zusammenhang zwischen Tagesgängen des Wärmehaushaltes und der oberflächennahen Lufttemperatur.:

• Weit schraffiert = Überwiegen der Energiezufuhr (Wärmestrom in den Boden hinein, Erwärmung)

• Eng schraffiert = Überwiegen der Energieabgabe (Wärmestrom aus dem Boden heraus, Abkühlung) (nach Oke 1978)

• bestimmt von Einwirkung der Strahlung in Abhängigkeit vom Gang Sonne und Ausstrahlung am Tag und während Nacht

• Temperaturminimum fällt ungefähr auf Zeit des Sonnenaufgangs

• Temperaturmaximum verspätet sich gegenüber Sonnenhöchststand

• Luft erhält Wärme erst durch Leitung von erwärmten Erdoberfläche

• anders verhält sich Tagesamplitude auf hochgelegenen Heizflächen Erde breit ausgedehnten Gebirgsplateaus der Randtropen: ca. 30° -> größte bisher gemessene Tagesamplitude: Hochebene von Bolivien (Altiplano)

1. Modifikation durch Bewölkung:

• durch Bewölkung wird Einstrahlung, Ausstrahlung herabgesetzt

• d.h. Tagesminimum angehoben, Tagesmaximum herabgedrückt, Tagesamplitude kleiner als bei wolkenlosen Tagen

• Tiefdruckwetterlage: hoher Bewölkungsgrad, Nebel (Hochdruck wenig Bewölkung)

2. Modifikation durch Heizwirkung der Unterlage:

• je effektiver Heizwirkung von der Unterlage ist, desto später nach Sonnenhöchst-Stand wird Tagesmaximum erreicht

• ebene Landmassen im Tiefland: bis zu 3 h Verspätung

• Wassermassen: nur etwa eine halbe Stunde Verspätung (Land erwärmt sich schneller)

• bei Seewind Tagesmaximum vor Sonnenhöchst-Stand möglich (teilweise schon um 11 h), weil abkühlende Wirkung des Seewindes einen weiteren Temperaturanstieg verhindert

• Temperaturamplitude wächst mit zunehmender Entfernung vom ausgleichenden Einfluss von Wassermengen – kontinental /maritim

• Seeklima: somit ausgeglichener Tagesgang

• kleinste T-Schwankung (ca. 1-2° C): Inseln der (stürmischen) hohen Mittelbreiten der SHK (50-60° S)

1. Modifikation durch Niederschläge:

• typisch für Tropen mit starken täglichen Niederschlägen

• während Regenzeit bringen die täglichen Niederschläge entsprechende Abkühlung, woraus Vorverlegung Maximums resultiert

4. Modifikation durch Relief und Höhenlage:

• Abnahme Tagesamplitude mit steigender Meereshöhe

• Freie Gipfel haben geringere Erwärmungsfläche; erkaltete Luft kann nachts von höheren Regionen abfließen, Temp. sinkt nicht so stark. -> Katabatische Winde, Kaltluft“tropfen“ in Richtung Tal

• somit auf Bergen geringere Tagesamplitude, fast wie in freien Atmosphäre (Bsp. Zugspitze in 2.962 m ü.NHN: nur 2° C Tagesamplitude)

• macht sich schon bei geringer Vertikaldistanz bemerkbar

5. Modifikation durch Bodenbeschaffenheit

• bewachsener Boden verringert Extreme, nackter Boden oder Fels steigert Amplitude

Beispiele:

• Tagesamplitude über feuchten Gebieten (Wälder, Niederungen) geringer als über trockenen Gebieten (Sandböden)

• dunkler Fels (kein Albedo-Effekt, hohe Absorptionsrate) erhitzt sich tagsüber stark, d.h. sehr große Tagesamplitude der Temperatur

1. Modifikation durch geographische Breite:

• Abhängigkeit Tagesamplitude von Mittagshöhe Sonne führt zu Breitenkreisabhängigkeit Tagesamplitude der Temperatur

• wegen Abnahme Energiezufuhr nimmt Tagesamplitude von niederen zu höheren Breiten ab

Beispiele:

• in Polarregionen im Sommer bei tiefem Sonnenstand und Kürze Nächte keine nennenswerten täglichen Temperaturschwankungen (ähnliches für Polarnacht)

• in niedere Breiten, starke Einstrahlungsunterschiede zwischen Tag und Nacht, daher große tägliche Temperaturschwankungen (äußere Tropen)

• in immerfeuchten inneren Tropen nicht ganz so hoch wie in Randtropen: viel Bewölkung, viel Vegetation

Jahres-, und Tagesamplitude:

• Tagesamplitude der Temperatur = Unterschied zwischen der höchsten und der niedrigsten Temperatur innerhalb eines Tages (24 Stunden)

• Jahresamplitude der Temperatur =  jährliche Temperaturschwankung (Sommer-Winter/Juli-Januar), nimmt mit zunehmender geographischer Breite zu

• mit zunehmender geographischer Breite sinkt Tagesamplitude und Jahresamplitude nimmt zu

• Erinnerung an: Tagesamplitude mit Maximum in Hochplateaus in den Randtropen (u.a. Altiplano)

Jahresamplitude -> Maritimität:

• Jahresamplitude der Temperatur wächst nicht nur mit geographischer Breite, sondern auch noch mit zunehmender Entfernung vom Meer -> häufig Verzögerung Jahresmaximum (August),  Jahresminimum (Februar)  Temperatur bei Küsten-/Inselstationen

• mit abnehmender Maritimität und zunehmender Kontinentalität wächst Jahresamplitude der Temperatur

Tropenabgrenzung nach Troll:

Carl TROLL (Bonn): erkannte einen Zusammenhang:

Tropen: Jahresschwankung der Temperatur immer kleiner als Tagesschwankung = Tageszeitenklima

Außertropen: Tagesschwankung der Temperatur immer kleiner als Jahresschwankung = Jahreszeitenklima

polare Tropengrenze von Troll:

Grenzlinie:

Jahresschwankung Js = Tagesschwankung Ts

Ts (Tag) = Js (Jahr)

Ts > Js = Tropen

Ts < Js = Außertropen