Klimareihen

Klimareihen sind zeitliche Abfolgen klimarelevanter Messwerte, die an definierten Standorten oder räumlich aggregiert vorliegen. Typische Größen sind Temperatur, Niederschlag, Luftfeuchte, Luftdruck, Windgeschwindigkeit und Sonneneinstrahlung. Klimareihen ergeben sich aus instrumentellen Messungen, Reanalysen oder Proxy-Daten und dienen der Analyse von Trends, saisonaler oder langfristiger Variabilität, Extremereignissen und Klimasignalen.

Quellen reichen von bodengebundenen Wetterstationen über ozeanische Messnetze bis hin zu Satellitendaten; Reanalysen liefern konsistente räumliche Felder aus Beobachtungen und Modellierungen. Internationale Datenbanken bündeln Klimareihen wie globale Oberflächen-Temperatur, Niederschlag oder Meeresoberflächentemperatur.

Methodisch umfassen Klimareihen Trendanalysen (linear und nicht-linear), Änderungspunktanalysen, Spektral- und Wavelet-Analysen sowie Zeitreihenmodelle wie ARIMA oder Kalman-Filter. Ergänzend werden Dekomposition, Homogenisierung und Qualitätskontrolle eingesetzt, um inhomogene Daten zu identifizieren und zu korrigieren. Räumliche Muster lassen sich mit geostatistischen oder modellbasierten Ansätzen untersuchen.

Herausforderungen ergeben sich aus Inhomogenitäten durch Stationenwechsel, Instrumentenänderungen, Urbanisierung, Datenlücken und unterschiedlich langen Referenzzeiträumen. Geeignete Maßnahmen umfassen Homogenisierung, Validierung, Lückenfüllung und Unsicherheitsabschätzung.

Anwendungen reichen von der Beurteilung von Klimawandel-Signalen und der Attribution von Ursachen über die Validierung von Klimamodellen bis zur Risikobewertung und Entscheidungsunterstützung in Politik und Planung. Klimareihen bilden die Grundlage für Berichte wie IPCC-Sachstandsberichte; bekannte globale Reihen umfassen Oberflächen-Temperatur, Niederschlag und Meeresoberflächentemperatur.