in Thermoisoplethendarstellung und seine Stellung innerhalb der Klimagürtel der Erde

Das Klima des Ahrtales als das des polnächsten Weinbaugebietes der Erde ist schon oft untersucht und hinreichend in den verschiedensten Diagrammen veranschaulicht worden. Doch fehlt in dieser Reihe von Klimadarstellungen bisher ein Thermoisoplethendiagramm. Eine Gruppe von Ober-Stufenschülerinnen des Gymnasiums Calvarienberg hat sich deshalb erneut mit dem Makroklima unseres Raumes beschäftigt und ein solches Diagramm für Ahrweiler entwickelt, was hiermit zum ersten Mal der Öffentlichkeit vorgestellt wird. Diese für das Rhein-Ahr-Gebiet völlig neuartige Klimadarstellung ist zugleich auch repräsentativ für die Eifel und das gesamte Mittelrheingebiet. Sie gibt eine unvergleichlich umfassende Veranschaulichung der Klimagesamtheit allein auf der Basis von Temperaturwerten, ohne Berücksichtigung anderer meteorologischer Elemente (Niederschlag, rel. Luftfeuchte, Sonneneinstrahlung, Wind etc.) und gilt zu Recht als die „vollkommenste Darstellung des Temperaturganges eines Ortes". Insbesondere wird ein weltweiter Vergleich mit anderen Klimaten erleichtert und somit die Stellung unseres Gebietes innerhalb der Klimazonen der Erde verdeutlicht.

Die Entwicklung des Thermoisoplethendiagramms dauerte von der Datenbeschaffung bis zur Fertigstellung über ein halbes Jahr und wurde nur in Freizeitarbeit bewerkstelligt. Insgesamt wurden über 10000 Klimadaten ausgewertet. Es handelt sich um Daten, die an der Klimastation der Landes-Lehr- und Versuchsanstalt Ahrweiler aufgezeichnet und vom Wetteramt Trier freundlicherweise zur Verfügung gestellt wurden, wofür sich der Verfasser aufrichtig bedankt.

Die vorliegende Arbeit wäre ohne die engagierte Mitarbeit der Schülerinnen nicht zustande gekommen, so daß sie als unser gemeinsames Werk zu betrachten ist. Mitgewirkt haben:

Margret Ackermann, Hildegard Ameln, Elke Appoldt, Susanne Bader, Marika Becker, Andrea Bencsik, Rose-Marie Bergfort, Renate Büchler, Barbara Finkel, Cornelia Frei-berger, Sonja guse, Marion Hendricks, Resi Höver, Luzia Jeandree, Lioba Kirfel, Irene Klein, Gisela Koch, Sigrid Lindlahr, Monika Luxem, Ruth Mattes, Christel Men-ten, Martina Möbius, Andrea Monreal, Elisabeth Rönspies, Andrea Schröder, Petra Schumacher, Silvia Strothmann, Hildegard Tempel, Ingrid Wagner, Karoline Weck.

Die Methode der Thermoisoplethendarstellung beruht darauf, sich die täglichen und jährlichen Änderungen der Wärme eines Ortes als gekrümmte Wärmefläche in einem

dreidimensionalen Koordinatensystem dargestellt zu denken, in dem auf der Waagerechten die Monate des Jahres, auf der Senkrechten, die 24 Tagesstunden und auf der vertikalen z-Achse die mittleren Temperaturwerte der betreffenden Stunden aufgetragen sind. Die Temperaturkoordinaten bilden so eine gekrümmte Wärmefläche, die einem Geländerelief mit Kältetälern und Wärmegipfeln vergleichbar ist. Wie man dieses in der Karte in Höhenlinien oder Isohypsen abbildet, so bildet man die zeitliche Verteilung der Wärme in der Ebene in Thermo-lsoplethen ab. Demgemäß wurden für alle 24 Tagesstunden die jeweiligen monatlichen Temperaturmittel des Untersuchungsjahres (1973) errechnet und in ein zweidimensionales Tages-Jahreszeiten-Koordinatensystem entsprechend eingetragen; insgesamt 288 Werte, von denen jeder das Mittel aus 30 Werten darstellt. Danach wurden alle Punkte gleicher Temperatur miteinander zu Linien, den Thermoisoplethen, verbunden. Der genaue Verlauf der Linien mußte durch Interpolationsrechnung bestimmt werden.

Mit Hilfe der Thermoisoplethen in Fig. 1 (Temperaturangaben in ° C) ist es möglich, für jede Stunde des Jahres (1973) die mittlere Temperatur zu bestimmen. Man kann z. B. für 13.00 Uhr im Januar + 3,°. für, 3.00 Uhr im August + 14° ablesen.. Das Diagramm enthält ferner die mittleren täglichen Tiefsttemperaturen (Minima) und  Höchsttemperaturen (Maxime) für jeden Monat. Der Zeitpunkt des Auftretens isT durch ein x und die genaue Temperaturangabe gekennzeichnet. Im Februar liegt das Minimum um 8.00 Uhr morgens bei 4- 1,48° C (zwischen der + 1° und der + 2° Isoplethe), im März beträgt es 1,40° und tritt schon um 6.00 Uhr auf, im April (+ 3,93°) bereits um 5.00 Uhr usw. Die Eintrittszeiten der Maxima liegen zwischen 14.00 und 16.00 Uhr.

Da die Temperatur von der Sonneneinstrahlung und somit weitgehend von der Tageslänge abhängt, wurde mit zwei gestrichelten Linien auch die Zeit des Sonnenauf- bzw. -Untergangs eingetragen. Neben dem Zusammenhang zwischen Temperatur und Tageslänge erkennt man deutlich die für die mittleren Breiten typische Lage der Minima zum Sonnenaufgang: Im Sommer nach, im Winter vor Sonnenaufgang.

Aus dem Kurvenbild läßt sich ferner der Jahresgang der Temperatur für jede einzelne Tagesstunde entnehmen. Man kann ihn z. B. für 15.00 Uhr von + 3° im Januar über +25° im Juli (Maximum) bis + 2,97° im Dezember (Minimum) verfolgen, indem man die Temperaturwerte von links nach rechts entlang der 15.00 Uhr Waagerechten durch das ganze Jahr hindurch abliest. Analog lassen sich die mittleren Tagesgangkurven der einzelnen Monate entlang den entsprechenden Senkrechten ablesen. So beginnt die Tagestemperaturkurve im Juli mit + 15° (0.00 Uhr), fällt bis zum Minimum von + 14° um 7.00 Uhr ab, steigt auf über + 22° um 16.00 Uhr (Maximum) und fällt wieder auf + 15° um 24.00 Uhr. Im Thermoisoplethendiagramm werden also gleichzeitig die jährlichen und die täglichen Änderungen der Temperatur wiedergegeben. Das war in keinem der herkömmlichen Klimadiagramme möglich.

Thermoisoplethen-Diagramm von Ahrweiler (50° 32'N, 7° 5'E)

Der Wert des Thermoisoplethendiagramms erschöpft sich aber durchaus nicht darin, daß man für jeden beliebigen Zeitpunkt des Jahres die normale Temperatur bzw. die verschiedenen Jahres- und Tagesgangkurven ermitteln kann. Dann nämlich genügte der Einwand, daß es sich hier um die Daten nur eines Jahres (1973) handelt, das Diagramm wertlos werden zu lassen. Entscheidend für die Charakterisierung und den Vergleich des Klimas von Ahrweiler mit anderen Klimaten ist die allgemein senkrechte Orientierung der Thermoisoplethenlinien.

Versuche haben gezeigt, daß das typische Kurvenbild des Wärmeganges eines Ortes schon durch einjährige Beobachtungsreihen klar zum Ausdruck kommt. Die Beschränkung auf nur ein Jahr stellt einen großen Vorteil dar; werden doch zur Erstellung sonst üblicher Klimadiagramme mindestens 20—30jährige Mittelwerte benötigt.

Was bedeutet nun der vorwiegend senkrechte Verlauf der Thermoisoplethen im Diagramm von Ahrweiler?

Bei der Betrachtung der Tagesgangkurven zeigte sich, daß die größte tageszeitliche Veränderlichkeit der Temperatur (Amplitude) mit ca. 11° im August (Temperaturschwankung von 25,1° C um 15.00 Uhr bis unter 14,5° um 6.00 Uhr), die geringste mit 2° (von +0,99° bis +2,97° C) im Januar auftritt.

Die Ursache für diesen markanten Unterschied der Tagesamplituden hängt eng mit den in den verschiedenen Jahreszeiten so sehr unterschiedlichen Bewölkungs- und Strahlungsverhältnissen zusammen. Geringe Bewölkung im August bedingt tagsüber hohe Einstrahlung und Erwärmung und nachts eine ebenso starke Wärmeabstrahlung, so daß sich insgesamt hohe Temperaturschwankungen ergeben. Hohe Bewölkung im Januar dämpft sowohl tägliche Einstrahlung als auch nächtliche Ausstrahlung. Zusammen mit den im Winter verstärkten Westwinden, die den ausgleichenden Einfluß des Meeres weit ins Land hineintragen, resultieren geringe Tagesschwankungen der Temperatur. Die größten Schwankungen im Jahresverlauf zeigen die Nachmittagsstunden. Auf der 16-Uhr-Linie schwankt die Temperatur um mehr als 22°, während auf der 5-Uhr-Linie nur 13° Jahresschwankung erreicht werden. Die geringste Jahresamplitude der Temperatur (13°) liegt also immer noch deutlich über der höchsten Tagesamplitude (11.°). Jeder waagerechte Jahresschnitt durchkreuzt mehr Linien als irgendein senkrechter Tagesschnitt. Die Jahresschwankung der Temperatur liegt bei uns weit über der Tagesschwankung (im Durchschnitt 11,5°). Und diese Tatsache ist das entscheidende Merkmal aller Klimate der mittleren und hohen Breiten. Sie ist im Thermiosoplethendiagramm von Ahrweiler auf den ersten Blick durch den hauptsächlich senkrechten Verlauf der Linien zu erkennen.

Grundverschieden davon ist das Bild einer Tropenstation wo Jahresschwankungen der Temperatur und folglich thermische Jahreszeiten fehlen, dafür aber die Tagestemperaturschwankungen um so ausgeprägter sind. Als Beispiel diene die Station Singapore unmittelbar nördlich des Äquators (Fig. 2).

Die Thermoisoplethen verlaufen annähernd waagerecht, so daß ein Jahresschnitt nie mehr als 2° Temperaturunterschied zwischen dem wärmsten und dem kühlsten Monat ergibt, während ein senkrechter Tagesschnitt immer mindestens 6 Linien schneidet. Waagerechte Thermoisoplethen sind allen Tropen-Diagrammen eigen, ob es sich um Djakarta, Kampala oder Manaos im Amazonastiefland handelt.

Man könnte vermuten, das Klima von Ahr-weiler wäre dem einer tropischen Gebirgslage aufgrund gleicher Jahresmitteltemperatur gleichzusetzen. Ein Blick auf das Thermoisoplethendiagramm der ecuadorianischen Hauptstadt Quito (2850 m) in den Anden (Fig. 3) zeigt uns aber sofort eine viel engere Verwandtschaft zum tropischen Tieflandklima, in dem die Thermoisoplethen wieder fast völlig waagerecht verlaufen. Die Regel „Tagesamplitude größer Jahresamplitude" behält sogar am Gipfel des Vulkans El Misti (5850 m) im randtropischen Südperu .(16° S) ihre volle Gültigkeit (Fig. 4). Trotz' ständiger Frosttemperaturen erkennt man sofort den waagerecht-tropischen Typus.

Genauso ist das Thermoisoplethenbild am Gipfel des Pangerango (3022 m) auf Java oder des Kilimandscharo (5895 m) in Afrika. Man spricht von den kühlen oder kalten Tropen, einer völlig eigenständigen Klimaregion, die mit den im Mittel gleich temperierten mittleren Breiten, subarktischen oder arktischen Weltzonen nicht verglichen werden kann. Der Vergleich des Thermoisophlendiagramms von Ahrweiler mit denen von Singapore, Quito und El Misti führt klar zur großräumigen Unterscheidung tropischer Tageszeitklimate und außertropischer Jahreszeitklimate.

Das ausgeprägteste Jahreszeitenklima der Erde herrscht in den Polargebieten. Die Temperaturänderungen im Jahresverlauf sind sehr markant, während eine regelmäßige Tagesschwankung fast ganz aufhört. „Polarnacht" und „Polartag" sind ja gerade nicht Tageszeiten- sondern (Beleuchtungs-) Jahreszeitenbegriffe. Thermoiso-plethendiagramme dieser Weltgegenden (Grönland, Alaska, Nordsibirien, Feuerland, Antarktis) zeigen demnach einen völlig senkrechten Isoplethenverlauf. Die Station Fraddrift (82° N) im Nordpolarmeer zeigt als Representant des polaren Klimatypus (Fig. 5) den scharfen Gegensatz zum Tropenklima.

Das Klima von Ahrweiler nimmt .eine Mittelstellung zwischen diesen Extremen ein. Zwar dominiert die polar-Senkrechtorientierung, doch fehlt das tropisch-waagerechte Element vor allem im Sommer durchaus nicht.

Im Innern der Kontinente (Sibirien, zentrales Nord- und Südamerika, Australien) tritt uns als Ausdruck extrem hoher Temperaturschwankungen eine sehr große Zahl von Linien im Thermoisoplethendiagramm entgegen. Irkutsk am Baikalsee (Big. 6) kann mit einer mittleren Jahresschwankung von 45—50° als Musterbeispiel eines kontinentalen bis hochkontinentalen Klimas gelten. Als kontinentales Gegenstück gibt es in den Tropen Gebiete ohne nennenswerte Jahresschwankungen, aber mit sehr hohen Tagesschwankungen. In den wüstenhaften Hoch-Decken der randtropischen Anden Chiles, Boliviens und Nordwestargentiniens (Puna de Atacama) verursachen Trockenheit und Vegetationsmangel sowohl eine extreme tageszeitliche Einstrahlung wie eine ebenso starke nächtliche Wärmeabstrahlung während des ganzen Jahres, so daß Tagesschwankungen der Temperatur von 50—60° regelmäßig vorkommen. In diesen randtropischen Hochlagen in ca 4000 m fällt die Quecksilbersäule allnächtlich unter den Gefrierpunkt bis —25° oder —30° C. Gegen 11.00 Uhr setzt „Tauwetter" ein (bis zur jahreszeitlich unveränderlichen Grenze des ewigen Schnees in 6600—6700 m(!) Meereshöhe) und um 14.00 Uhr schwitzt man bereits wieder bei +25° bis 30° C. Die extremen Schwankungen wiederholen sich Tag für Tag das ganze Jahr hindurch. Das sind einzigartige Verhältnisse kontinentalen Tageszeitenklimas, wie es sie nur im Hochgebirge der äquatorialen Zone und sonst auf der Erde nirgends mehr gibt. Diese klimatischen Tatbestände sind natürlich nicht ohne Auswirkungen auf Oberflächenformen, Pflanzenkleid und Landwirtschaft. Man denke nur an die Auswirkungen von Temperaturschwankungen auf die mechanische Verwitterung, insbesondere beim Pendeln um den Gefrierpunkt (Frostsprengung). Während in Polargegenden nur zweimal im Jahr die 0°-Marke über- bzw. unterschritten wird (im Herbst und Frühjahr) kommt es in einigen tropischen Hochgebirgslagen zu 360 Frostwechseltagen, d. h. 720 Frostwechseln im Jahr.

Thermoisoplethen-Diagramm der Station Framdrlft (82° 40 'N) im Nordpolarmeer als Repräsentant des Jahreszeitenklimas der hohen Arktis

Thermoisoplethen-Diagramm von Irkutsk/UdSSR
(52° 16'N, 104° 19'E)
als Beispiel eines hochkontinentalen Klimas

 Eine ungeheuere Verwitterungsaktivität ist die Folge. Der Landwirtschaft sind trotz teilweise guter Böden scharfe Temperaturhöhengrenzen gesetzt. Höhen-Temperaturgrenzen spielen in den Tropen die entscheidende Rolle für Landschaftsgliederung, Verteilung der Vegetation und jeglichen Anbau. Die vertikale Temperaturabnahme ist eben deshalb so beherrschend für die landschaftliche Gliederung tropischer Gebirge (Höhenstufen) weil es thermische Jahreszeiten nicht gibt und somit die Temperaturhöhengrenzen unveränderlich sind.

Im Thermoisoplethendiagramm von Ahrweiler kommt durch eine verhältnismäßig geringe Zahl von Linien der atlantische Charakter des Mittelrheinklimas zum Ausdruck. An der Küste oder auf Inseln wie z. B. die Färöer im Nordatlantik oder Neuseeland ergeben sich naturgemäß geringere Temperaturschwankungen, das Klima ist noch ozeanischer. Auf den subantarktischen Macquarle-Inseln im südlichen Indischen Ozean (54° S) ändert sich die Temperatur zwischen Sommer und Winter um kaum mehr als 3°

Thermoisoplethen-Diagramm der Macquarie-lnselgruppe (54° 3 'S, 158° 57'E) als Beispiel eines hochozeanischen subantarktischen Klimas

(Fig. 7), während die Schwankungen zwischen Tag und Nacht nicht einmal 2° betragen. Die Macquarie Inselgruppe hat aufgrund ihrer Lage nahe dem „Wasserpol" das ausgeglichenste Klima der Erde. Im Vergleich dazu ist das Klima von Ahrweiler durchaus als kontinental zu bezeichnen. „Kontinentalität" und „Ozeanität" sind also relative Begriffe.

Thermoisoplethen-Diagramm von Puebla/Mexiko (2150 m; 19° 2'N, 98° 11'W) als Beispiel einer randtropischen Hochlande-Station mit sommerlicher Regenzeit

So wird aus dem Vergleich mit Irkutsk (Fig. 6) und den Macquarie-lnseln (Fig. 7) die Zwischenstellung unseres Klimas auch bezüglich des Grades der Kontinentalität bzw. Ozeanität allein an der Zahl der Linien im Diagramm sofort sichtbar.

Thermoisoplethen-Diagramm von Poona/lndien (18° 28'N, 74° 10'E) „Indischer Typus" des jahreszeitlichen Wärmeganges

Schließlich sei noch auf das Thermoisoplethendiagramm von Puebla (19° N) im Hochland von Mexico verwiesen (Fig. 8). Die Tagesamplitude liegt noch über der Jahresamplitude der Temperatur (waagerechte Linienführung), was den tropischen Charakter des Klimas hervorhebt. Am Jahresgang der Mittagstemperaturen wird hier aber zugleich die tropische Regenzeit (vgl. Jahresgang des Niederschlags) sichtbar. Die Anfang Mai einsetzenden Regenfälle setzen die Tagesmaxima schon 2 Monate vor dem Sonnenhöchststand um 3—4° herab. Im sommerfeuchten Monsunklima Südindiens beträgt dieser Temperaturrückschlag zu Beginn der Regenzeit sogar 10—12°, von 38—40° C auf 25—30° C (Maxima), was mit dem Diagramm für Poona (18° N) belegt wird (Fig. 9). Auch in Ahrweiler zeigt sich ein leichter sommerlicher Temperaturrückgang an der Einschnürung der 22° lsotherme im Juli. Verstärkte sommerliche Gewittertätigkeit mit Niederschlägen verursachen Verdunstungskühle. Im Vergleich zu den Tropen und Monsun-Tropen ist der Wärmeverlust (0,5—0,7°) jedoch äußerst gering und tritt gleichzeitig mit dem Sonnenhöchststand auf. Insofern darf man also nicht auf eine grundsätzliche Verwandtschaft zu den oben erwähnten Klimadaten schließen.

In der vorliegenden Untersuchung wurde das Makroklima des Rhein-Ahr-Gebietes zum ersten Mal mit Hilfe eines Thermoisoplethendiagramms beschrieben und seine Zwischenstellung hinsichtlich Breitenlage und Kontinentalitäts- bzw. Ozeanitätsgrad dargelegt. Eine klimatische Standortbestimmung unserer Heimat innerhalb der Vielfalt der Weltklimate konnte in dieser Kürze nur mit dem neuen Diagramm gelingen.