Description
Das Buch bietet eine Einfhrung in die moderne Klimatologie mit ihren Prognose- und Interpretationsmodellen. Es gibt einen berblick ber die Vorstellungen, die man heute vom Klima und von klimarelevanten Prozessen hat, und wie man diese konzeptionell und quantitativ – also mit Modellen – zu beschreiben versucht. Der Text ist allgemein verstndlich geschrieben und setzt keine besonderen Kenntnisse der Mathematik und Physik voraus. Dieses Lehrbuch basiert auf einer Vorlesung am Meteorologischen Institut der Universitt Hamburg und richtet sich hauptschlich an Studenten der Geowissenschaften und Physik, daneben an ebenfalls mit Klima befaten Disziplinen der Land-, Forst- und Umweltwissenschaften. 1 Einfhrung.- 1.1 bersicht.- 1.2 Modernes naturwissenschaftliches Klimaverstndnis.- 1.3 Modelle in der Klimaforschung.- 2 Klimarelevante Prozesse.- 2.1 Energie und Strahlung.- 2.1.1 Strahlung.- 2.1.2 Wrmetransporte.- 2.1.3 Transport von Energie im Wasserkreislauf.- 2.2 Dynamik der Atmosphre.- 2.2.1 Erzeugung von Bewegung.- 2.2.2 Vertikalstruktur der Atmosphre.- 2.2.3 Allgemeine Zirkulation.- 2.2.4 Regionale Strukturen.- 2.2.5 Turbulenz.- 2.2.6 Aerosolpartikel.- 2.2.7 Wolken und Niederschlag.- 2.3 Zirkulation des Ozeans.- 2.3.1 Meeresoberflchenstrmungen.- 2.3.2 Tiefenzirkulation.- 2.3.3 Wellen und Wirbel.- 2.4 Spurenstoffkreislufe.- 2.4.1 Wasserdampf.- 2.4.2 Kohlendioxid.- 2.4.3 Methan.- 2.4.4 Stickstoffverbindungen.- 2.5 Kryosphre.- 3 Natrliche Klimavariabilitt.- 3.1 Jahres- und Tagesgang.- 3.2 Wetter.- 3.3 Interannuale Klimaschwankungen.- 3.3.1 ENSO-Phnomen.- 3.3.2 Nordatlantische Oszillation1.- 3.3.3 Temperaturentwicklung seit 1900.- 3.3.4 Die Frage der Sonnenflecken.- 3.4 Homogenittsproblematik.- 3.5 Historische Klimavariationen.- 3.6 Paloklimatologie.- 3.6.1 Vereisungen.- 3.6.2 Klimarekonstruktion der Kalt- und Warmzeiten.- 3.6.3 Milankovi?-Theorie.- 4 Konzeptionelle Modelle.- 4.1 Klimazonen.- 4.2 Ein exemplarisches Energiebilanzmodell.- 4.2.1 Vereinfachte Bilanzgleichung fr Energie.- 4.2.2 Diskretisierung.- 4.2.3 Schlieung der Gleichung.- 4.2.4 Berechnungen: Integration.- 4.3 Physikalisch orientierte Modelle.- 4.4 Nichtlinearitt und Chaos.- 4.5 Fluktuationen als stochastische Vorgnge.- 4.6 Wechselwirkungen verschiedener Prozesse.- 4.6.1 Gedmpftes System mit Strungen.- 4.6.2 Wirkung von positiven Rckkopplungen.- 5 Grundlagen von Strmungsmodellen.- 5.1 Grundgleichungen der Strmungs- und Thermodynamik.- 5.1.1 Zustandsvariablen.- 5.1.2 Gesetz der Massenerhaltung.- 5.1.3 Prinzip der Energieerhaltung.- 5.1.4 Impulserhaltung.- 5.1.5 Massenbilanzen fr Beimengungen.- 5.1.6 Zustandsgieichungen.- 5.1.7 Zusammenfassung.- 5.2 Diskretisierung.- 5.2.1 Rumliche Diskretisierung.- 5.2.2 Zeitliche Diskretisierung.- 5.3 Parametrisierung und subskalige Prozesse.- 5.3.1 Schlieungsproblem.- 5.3.2 Beispiel 1: Turbulenz.- 5.3.3 Beispiel 2: Konvektion und Wolkenbildung.- 5.3.4 Kritische bersicht.- 5.4 Numerische Integration.- 6 Realittsnahe Modelle des Klimasystems.- 6.1 Wettervorhersagemodelle.- 6.2 Modelle zur Klimasimulation.- 6.2.1 Methodik von Simulationen.- 6.2.2 Wechselwirkung von Atmosphre und Ozean.- 6.2.3 Klimadrift und Flukorrektur.- 6.2.4 Technische Details.- 6.2.5 Modellierung von Stoflkreislufen und Biosphre.- 6.3 Simulationen von Klimazustnden.- 6.3.1 Kontrollsimulationen des derzeitigen Klimas.- 6.3.2 Rekonstruktion von Paloklimaten.- 6.3.3 Klimate anderer Planeten.- 6.3.4 Regionale und lokale Strukturen.- 6.4 Numerische Experimente mit Modellen.- 6.4.1 Zielsetzung.- 6.4.2 Wirksamkeit von Prozessen.- 6.4.3 Einschwingzeit der Atmosphre.- 6.4.4 Sensitivitt gegenber Randbedingungen.- 6.5 Anwendung zur Klimavorhersage.- 6.5.1 Prognosen des ENSO-Phnomens.- 6.5.2 Groskalige lbrnde in Kuwait.- 6.6 Beurteilung der Klimamodelle.- 7 Anthropogene Klimanderung.- 7.1 bersicht.- 7.2 Emissions- und Konzentrations-Szenarien.- 7.2.1 Szenarien zuknftiger Emissionen………….- 7.2.2 Erwartete Konzentrationen der Treibhausgase.- 7.3 Klimaszenarien realittsnaher Modelle.- 7.3.1 Transiente Szenarienrechnungen.- 7.3.2 Ergebnisse eines exemplarischen Klima-Szenarios.- 7.3.3 Problem Kaltstart.- 7.3.4 2 CO2-Simulationen.- 7.3.5 Informations wert von Szenarienrechnungen.- 7.3.6 Kritische Bewertung der Szenarien.- 7.4 Nachweis anthropogener Klimabeeinflussung.- 7.4.1 Zielsetzung.- 7.4.2 Natrliche Variabilitt.- 7.4.3 Gewichtungsmuster und Nachweisvariable.- 7.4.4 Nachweis.- 7.4.5 Beurteilung.- 7.5 Lokale und regionale Szenarien.- 7.5.1 Hochaufgelste Zeitscheibenexperimente.- 7.5.2 Regionalmodelle.- 7.5.3 Empirische Modelle.- 7.5.4 Implikationen.- 8 Klima und Gesellschaft.- 8.1 bersicht.- 8.2 Historischer berblick: gesellschaftliche Vorstellungen zum Einflu von Klima.- 8.3 Klimafolgenforschung.- 8.3.1 Grundproblematik.- 8.3.2 Direkt beeinflute Systeme.- 8.3.3 Indirekt beeinflute Systeme.- 8.4 konomische Aspekte des Klimawandels.- 8.4.1 Klimanderung als Kostenfaktor.- 8.4.2 Ein zeitabhngiges Sechs-Komponenten-Modell.- 8.4.3 Beurteilung.- 8.4.4 bersicht Klimapolitik.- 8.5 Vorstellungen von Klimawandel.- 8.5.1 Problemstellung.- 8.5.2 Natrliche Variabilitt versus Kausalittsdenken.- 8.5.3 Die Kempton-Studie.- 8.5.4 Soziale Interpretationsmechanismen.- 9 Rsum.- 10 Anhang.- 11 Literatur.- Stichwortverzeichnis.
