@phdthesis{Beck2000,
  author    = {Beck, Christoph},
  title     = {Zirkulationsdynamische Variabilit{\"a}t im Bereich Nordatlantik-Europa seit 1780},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-238451},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  pages     = {350},
  year      = {2000},
  abstract  = {In der vorliegenden Studie wurden auf der Basis langer mitteleurop{\"a}ischer Zeitreihen der Temperatur und des Niederschlags sowie rekonstruierter monatlicher Bodenluftdruckfelder f{\"u}r den Bereich Nordatlantik-Europa Untersuchungen zur langperiodischen klimatischen und zirkulationsdynamischen Variabilit{\"a}t im Zeitraum 1780-1995 durchgef{\"u}hrt. Der im Rahmen dieser Arbeit betrachtete Zeitraum umfaßt damit neben dem 20. Jahrhundert, das durch eine zunehmende menschliche Einflußnahme auf das Globalklima gekennzeichnet ist, eine historische, bez{\"u}glich ihrer Klimacharakteristik anthropogen nahezu unbeeinflußte Periode. Vor dem Hintergrund der zeitlichen Limitierung bisheriger zirkulationsdynamischer und synoptisch-klimatologischer Forschungsarbeiten auf die letzten etwa 100 Jahre wurden folgende zentrale Zielsetzungen formuliert: - Erfassung und Darstellung der r{\"a}umlich differenzierten, niederfrequenten thermischen und hygrischen Variabilit{\"a}t in Mitteleuropa seit 1780, auf einer m{\"o}glichst umfassenden und hinsichtlich ihres klimatologischen Aussagewertes optimierten Datenbasis. - Untersuchung der korrespondierenden nordatlantisch-europ{\"a}ischen Zirkulationsver{\"a}nderungen und ihrer Relevanz f{\"u}r die zeitlichen Variationen von Temperatur und Niederschlag in Mitteleuropa. - Analyse der zeitlichen Variabilit{\"a}t der Beziehungen zwischen großr{\"a}umiger atmosph{\"a}rischer Zirkulation und regionalem Klima auf multidekadischer Zeitskala. Ein erster wesentlicher Arbeitsschritt umfaßte die {\"U}berpr{\"u}fung der Homogenit{\"a}t der verf{\"u}gbaren - im Rahmen der Arbeit teilweise wesentlich erweiterten - mitteleurop{\"a}ischen Temperatur- und Niederschlagszeitreihen (72 bzw. 62 Stationsreihen) mittels verschiedener absoluter und relativer Homogenit{\"a}tstests. F{\"u}r einen betr{\"a}chtlichen Teil der Zeitreihen wurden signifikante Inhomogenit{\"a}ten diagnostiziert, die unter Verwendung homogener Referenzreihen homogenisiert werden konnten. Um die angestrebte r{\"a}umlich differenzierte Analyse der klimatischen Ver{\"a}nderungen seit 1780 zu erm{\"o}glichen, erfolgten - basierend auf nichthierarchischen Clusteranalysen der Matrizen der paarweisen Korrelationen zwischen allen Temperatur- bzw. Niederschlagsreihen - objektive Regionalisierungen von Temperatur und Niederschlag. F{\"u}r die resultierenden acht thermischen und neun hygrischen Regionen Mitteleuropas wurden regionale Temperatur- und Niederschlagsreihen berechnet, die bez{\"u}glich ihrer langperiodischen Variabilit{\"a}t analysiert wurden. Im Vordergrund standen dabei die Ermittlung der zeitlichen Abfolge thermischer bzw. hygrischer Anomaliephasen seit 1780 sowie der klimatische Vergleich der sog. fr{\"u}hinstrumentellen Periode (1780-1860) mit einer modernen Referenzperiode (1915-1995). Als wesentliches Ergebnis konnte eine gegen{\"u}ber dem Zeitraum 1780-1860 verminderte kontinentale Pr{\"a}gung des mitteleurop{\"a}ischen Klimas - mit w{\"a}rmeren, feuchteren Wintern und k{\"u}hleren Sommern - in diesem Jahrhundert (1915-1995) festgestellt werden. Als Grundlage f{\"u}r die Analyse der korrespondierenden zirkulationsdynamischen Variabilit{\"a}t wurde eine automatische - hauptkomponenten- und clusteranalytische - Klassifikation rekonstruierter monatlicher nordatlantisch-europ{\"a}ischer Bodenluftdruckfelder erarbeitet. Ein zweiter automatischer Klassifikationsalgorithmus wurde in Anlehnung an die Großwettertypenklassifikation nach Hess/Brezowski unter besonderer Ber{\"u}cksichtigung der Str{\"o}mungsverh{\"a}ltnisse {\"u}ber Europa entwickelt. Die aus den Klassifikationsverfahren resultierenden Druckmusterklassen repr{\"a}sentieren wesentliche Zustandsformen der atmosph{\"a}rischen Zirkulation im nordatlantisch-europ{\"a}ischen Bereich. Basierend auf der Untersuchung der zeitlichen Ver{\"a}nderungen der Auftrittsh{\"a}ufigkeiten der verschiedenen Druckmusterklassen konnten die folgenden wesentlichen Aussagen zur zirkulationsdynamischen Variabilit{\"a}t seit 1780 formuliert werden: - Die zeitliche Entwicklung der Auftrittsh{\"a}ufigkeiten der einzelnen Zirkulationstypen und der daraus aggregierten Zirkulationsformen - zonal, gemischt, meridional - zeigt keine deutlichen langzeitlichen Trends, sondern ist von Schwankungen unterschiedlicher Periodenl{\"a}nge und Amplitude gekennzeichnet. - Einige rezent zu beobachtende Ver{\"a}nderungstendenzen (beispielsweise die Zunahme der winterlichen Zonalzirkulation seit den 1970er Jahren) erscheinen bei Betrachtung des 216-j{\"a}hrigen Gesamtzeitraums als nicht außergew{\"o}hnliche Ereignisse im Rahmen langperiodischer (dekadischer bis s{\"a}kularer) zirkulationsdynamischer Variabilit{\"a}t. Aus dem direkten zirkulationsdynamischen Vergleich der beiden Zeitr{\"a}ume 1780-1860 und 1915-1995 ergeben sich folgende saisonal differenzierte Unterschiede: - In den Wintermonaten Dezember und Januar sind in diesem Jahrhundert deutlich gr{\"o}ßere Auftrittsh{\"a}ufigkeiten von Zirkulationstypen mit s{\"u}dwestlicher bis nordwestlicher Richtungsorientierung des Isobarenverlaufs bei gleichzeitig reduzierten H{\"a}ufigkeiten winterkalter meridionaler Druckmuster festzustellen. Zeitliche Ver{\"a}nderungen umgekehrten Vorzeichens manifestieren sich hingegen im Februar. - Bei intrasaisonal variierenden Befunden im Fr{\"u}hjahr {\"u}berwiegt bei saisonaler Betrachtung eine Zunahme meridionaler Str{\"o}mungskonfigurationen auf Kosten der zonalen und vor allem der gemischten Zirkulationsform. - Im Sommer dominiert eine Abnahme der zonalen Zirkulationsform zugunsten meridionaler Zirkulationstypen, die eine Anstr{\"o}mung aus dem n{\"o}rdlichen Richtungssektor implizieren. - F{\"u}r die Herbstmonate September mit November ergeben sich in diesem Jahrhundert vor allem gesteigerte H{\"a}ufigkeiten von Str{\"o}mungskonfigurationen, die die Heranf{\"u}hrung von Luftmassen aus westlichen bis nordwestlichen Richtungen bedingen. - Eine m{\"o}glicherweise grundlegende Modifikation der nordatlantisch-europ{\"a}ischen Zirkulation in diesem Jahrhundert deutet sich bez{\"u}glich des h{\"a}ufigeren Wechsels zwischen stark zonal bzw. meridional gepr{\"a}gten Phasen - vor allem im Winter - an. Mittels eines einfachen empirischen Modellansatzes wurde anschließend analysiert, inwieweit sich die diagnostizierten klimatischen Unterschiede zwischen den beiden Zeitr{\"a}umen 1780-1860 und 1915-1995 aus den festgestellten zeitlichen Ver{\"a}nderungen der Zirkulationsstrukturen ergeben. Es wurde deutlich, daß nur ein Teil der Temperatur- und Niederschlagsver{\"a}nderungen zwischen historischem Zeitraum und diesem Jahrhundert durch differierende Auftrittsh{\"a}ufigkeiten witterungsklimatisch homogener Zirkulationstypen erkl{\"a}rt werden kann. Ein betr{\"a}chtlicher Anteil der klimatischen Unterschiedlichkeiten der beiden Vergleichszeitr{\"a}ume ist offensichtlich auf zeitlich variierende Witterungscharakteristika der einzelnen Str{\"o}mungskonfigurationen („within-type changes" - zirkulationstypinterne Ver{\"a}nderungen) zur{\"u}ckzuf{\"u}hren. Das Ausmaß der typinternen klimatischen Modifikationen konnte durch die Berechnung der in den beiden Vergleichszeitr{\"a}umen ausgebildeten typspezifischen mittleren Temperatur- und Niederschlagsverh{\"a}ltnisse quantifiziert werden. Die Fraktionierung der zirkulationstypspezifischen Temperatur- bzw. Niederschlags{\"a}nderungsbetr{\"a}ge in einen durch variierende Auftrittsh{\"a}ufigkeiten bedingten sowie einen auf typinterne Ver{\"a}nderungen zur{\"u}ckzuf{\"u}hrenden Anteil belegt, daß in allen Jahreszeiten internen klimatischen Modifikationen der Zirkulationstypen mit s{\"u}dwestlicher bis nordwestlicher Isobarenverlaufsrichtung eine gewichtige Rolle bei der Generierung zeitlicher Unterschiede der mitteleurop{\"a}ischen Temperatur- und Niederschlagscharakteristik zukommt. Als Ursache der zirkulationstypinternen Ver{\"a}nderungen konnten zum einen unterschiedliche Ausgestaltungen der typspezifischen Druckmuster im historischen und im rezenten Zeitraum identifiziert werden (beispielsweise zeitlich variierende Druckgradienten bei generell {\"u}bereinstimmenden Str{\"o}mungskonfigurationen), zum anderen deuten sich auf der t{\"a}glichen Zeitskala Ver{\"a}nderungen der Persistenzen einzelner Zirkulationstypen an. Diese zirkulationsdynamischen Modifikationen stellen aber nicht in allen F{\"a}llen einen hinreichenden Erkl{\"a}rungsansatz f{\"u}r die diagnostizierten „within-type changes" dar, so daß zus{\"a}tzlich andere verursachende Faktorenkomplexe in Betracht gezogen werden m{\"u}ssen (beispielsweise modifizierte thermische und hygrische Luftmasseneigenschaften aufgrund ver{\"a}nderter Energiefl{\"u}sse zwischen Ozean und Atmosph{\"a}re). Mit Blick auf diese Resultate wurden die Beziehungen zwischen großr{\"a}umiger Zirkulation und regionalem bodennahem Klima mittels kanonischer Korrelationsanalysen monatlicher Bodenluftdruckfelder und regionaler mitteleurop{\"a}ischer Temperatur- und Niederschlagszeitreihen detaillierter hinsichtlich ihrer zeitlichen Variabilit{\"a}t untersucht. Die wesentlichen Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen: - In allen Jahreszeiten zeigen sich im Zeitraum 1780-1995 ausgepr{\"a}gte zeitliche Schwankungen des statistisch beschreibbaren Zusammenhangs zwischen großr{\"a}umiger atmosph{\"a}rischer Zirkulation und regionalem Klima (Temperatur und Niederschlag in Mitteleuropa). - Ein Vergleich der beiden Perioden 1780-1860 und 1915-1995 hinsichtlich der Kopplungsmechanismen zwischen Bodenluftdruckverteilung und Klima ergibt teilweise hochsignifikante Unterschiede. - Die Modellierung von Temperatur und Niederschlag in Mitteleuropa aus monatlichen Druckfeldern jeweils einem der Zeitabschnitte 1780-1860 und 1915-1995 unter Verwendung der im jeweils anderen Zeitraum etablierten statistischen Zusammenh{\"a}nge erbringt nur in einem Fall (Januartemperaturen) befriedigende {\"U}bereinstimmungen zwischen den modellierten und beobachteten Klimaverh{\"a}ltnissen. Die in dieser Arbeit vorgestellten Untersuchungsergebnisse lassen die Schlußfolgerung zu, daß sich die im 20. Jahrhundert zu verzeichnenden Zirkulationsver{\"a}nderungen im nordatlantisch-europ{\"a}ischen Sektor bislang noch in das Spektrum nat{\"u}rlicher zirkulationsdynamischer Variabilit{\"a}t einf{\"u}gen. Diese Aussage stellt aber weder die wahrscheinliche Mitwirkung des anthropogen verst{\"a}rkten Treibhauseffekts an den in diesem Jahrhundert beobachteten Zirkulationsdynamischen Entwicklungen im euro-atlantischen Bereich in Frage, noch kann sie als Argument f{\"u}r die Aufschiebung notwendiger klimapolitischer Entscheidungen oder f{\"u}r die verz{\"o}gerte Entwicklung und Umsetzung von Handlungsstrategien zur wirksamen Reduzierung klimawirksamer Treibhausgasemissionen aufgefaßt werden.},
  subject      = {Europa},
  language  = {de}
}