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Die Normperiode 1991-2020 und ein anderer Blick auf den Klimawandel

20. Januar 2022, 12 Kommentare
Themen: Klima

Die jüngste Normperiode 1991-2020 der Weltorganisation für Meteorologie WMO wurde auf Anfang Jahr bei MeteoSchweiz eingeführt und hat diejenige von 1981-2010 abgelöst. Alle Produkte auf unserer Webseite wurden entsprechend angepasst. Neben Temperatur, Niederschlag und Sonnenscheindauer stehen nun Normwerte zusätzlicher Messgrössen wie Luftdruck und Dampfdruck zur Verfügung. Die Messreihen dieser Parameter zeigen den Erwärmungstrend in der Schweiz aus einer ergänzenden Perspektive.

Foto mit Blick auf die verschneiten Alpen über Château-d’Oex und Gstaad ins Wallis bei strahlend blauem Himmel.
Blick über Château-d’Oex und Gstaad ins Wallis. Quelle: unsplash.com

Während des vergangenen Jahres hat MeteoSchweiz intensiv an der Einführung der Normperiode 1991-2020 gearbeitet. Wir haben an dieser Stelle in einem Blogbeitrag vom März darüber berichtet und erste Resultate zur Temperatur, zum Niederschlag und zur Sonnenscheindauer in einem zweiten Blog vom Oktober veröffentlicht. Mit dem Jahreswechsel wurde die neue Normperiode nun offiziell eingeführt. Auf unserer Webseite sind alle grafischen Produkte wie Zeitreihen und Karten, sowie Datentabellen entsprechend angepasst. Die Einordnung der aktuellen Witterung im Klimabulletin wird sich ab sofort auf die Periode 1991-2020 beziehen.

Alle Normwerte der Periode 1991-2020 sind nun verfügbar

Neu stehen nun auch Normwerte für den Luftdruck, den Dampfdruck und die Windgeschwindigkeit basierend auf homogenen Messreihen der Periode 1991-2020 zur Verfügung. Für weitere Grössen wie Schnee oder Sichtweite werden Normwerte basierend auf nicht homogenisierten Datenreihen berechnet. Letztere haben zwar einen beschränkten Nutzen für Langzeitanalysen, eignen sich aber durchaus zur Beschreibung des Klimas einer Region. Sie sind deshalb aber nur in den Zusammenstellungen von Klima-Normwerten pro Messstation enthalten und werden nicht als Basis zur Berechnung von Abweichungen zur Norm verwendet.

Auf eine aktuellere Periode beziehen sich neu auch die Norm-Windrosen, allerdings nicht auf 1991-2020, sondern nur auf die Jahre 2010 bis 2020. Dies deshalb, weil das Messnetz von MeteoSchweiz in den Jahren 2005 bis 2010 erneuert worden war und dabei zahlreiche Messstandorte verschoben wurden. Abbildung 1 zeigt die mittleren Windrosen für die Station Zürich/Fluntern, welche keine Verschiebung erfahren hat, in den Perioden 2010-2020 und 1991-2020. Die Gegenüberstellung macht deutlich, dass die Unterschiede zwischen den beiden Perioden klein sind und die neuen Norm-Windrosen die Verhältnisse von 1991-2020 gut repräsentieren.

Luftdruck- und Dampfdruckentwicklung als Zeugen des Klimawandels

Durch die Aufarbeitung der Luft- und Dampfdruckreihen stehen homogene Datenreihen dieser Messgrössen für Langzeitanalysen ab 1961 zur Verfügung. Sie zeigen, ergänzend zu den direkten Temperaturmessungen, die Erwärmung des Klimas in der Schweiz während der letzten Jahrzehnte.

Die barometrische Höhenformel beschreibt die Abnahme des Luftdrucks mit zunehmender Höhe über Meer und den modifizierenden Einfluss der Temperatur: Bei tieferen Temperaturen nimmt der Luftdruck mit der Höhe stärker ab als bei höheren Temperaturen. Die Differenz zwischen zwei Luftdruckmessungen auf verschiedenen Höhen ist deshalb ein Mass für die Temperatur (genau genommen die mittlere virtuelle Temperatur) der Luftsäule zwischen den beiden Höhen. Eine Zeitreihe der Druckdifferenz, zum Beispiel zwischen einer Berg- und einer Talstation, wiederspiegelt deshalb die Entwicklung der mittleren Temperatur in der Luftsäule, unabhängig von den eigentlichen Temperaturmessungen am Boden.

Abbildung 2 zeigt die Differenz des Luftdrucks zwischen Chur und dem Weissfluhjoch in der Periode 1961 bis 2020 im Vergleich mit der Jahresmitteltemperatur der Schweiz und bestätigt diese Erwartung eindrücklich. Die beiden Kurven weisen eine hohe Korrelation auf und zeigen einen gleichlaufenden Trend. Während die Temperatur in der Schweiz in dieser Zeit um gut 2 °C angestiegen ist, hat sich die Luftdruckdifferenz zwischen der auf 557 m ü. M. gelegenen Messung in Chur und der auf 2674 m ü. M. durchgeführten Messung auf dem Weissfluhjoch im Jahresmittel um 1.7 hPa verringert. Dies ergibt umgerechnet die fast gleiche Temperatur­zunahme in der Luftsäule wie bei der gemessenen Temperatur. Die homogenen Druckdaten zeigen also, dass sich die Temperatur in der unteren Atmosphäre in der Schweiz ebenfalls systematisch erwärmt hat, und dass diese Erwärmung sehr ähnlich verlaufen ist wie in den direkten Temperaturmessungen am Boden.

Eine weitere Grösse, welche im Zuge der Datenaufbereitung zur Einführung der neuen Norm bis Ende 2020 homogen zur Verfügung steht, ist der Wasserdampfdruck in der Luft, kurz Dampfdruck. Die Atmosphäre besteht aus verschiedenen Gasen, eines davon ist Wasserdampf. Der Dampfdruck ist der Teildruck des in der Luft vorhandenen Wasserdampfes und ist somit ein Mass für die Menge an Wasserdampf, die in der Atmosphäre enthalten ist. Der Dampfdruck hängt dabei vor allem von der Temperatur der Atmosphäre ab. Bei hohen Temperaturen kann die Atmosphäre viel Wasserdampf aufnehmen, bei niedrigen Temperaturen weniger. Nach der sogenannten Clausius-Clapeyron-Gleichung nimmt die Aufnahmefähigkeit von Wasserdampf in der Atmosphäre mit jedem Grad Celsius Erwärmung um 7% zu. Es kann demnach (bei unveränderter relativer Feuchtigkeit) erwartet werden, dass der Dampfdruck in der Atmosphäre mit der beobachteten Erwärmung ebenfalls zugenommen hat.

Wiederum betrachten wir eine langjährige Messreihe des MeteoSchweiz-Messnetzes, und zwar von Davos (vgl. Abbildung 3), das bezüglich Höhenlage etwa in der Mitte von Chur und dem Weissfluhjoch liegt. Die Messreihe zeigt einen signifikanten Anstieg des Dampfdrucks in der Periode 1961 bis 2020 von 0.82 hPa, was einem Anstieg von rund 14% entspricht. Das Messresultat entspricht somit den Erwartungen bei einer Erwärmung von rund 2°C ziemlich gut. Auch die Dampfdruck-Messreihe verdeutlicht also die Erwärmung der Atmosphäre durch den Klimawandel ergänzend zur direkten Temperaturmessung.

Kommentare (12)

  1. Felber Hans Ulrich, 06.02.2022, 12:24

    Guten Tag
    Mein Kommentar zur neuen Klimanorm war evtl. missverständlich, daher:
    In meiner App (MeteoSwiss, Version 2.14, DBv122) erscheinen die Messwerte aller Meteostationen (Tagesmittel, Monatsmittel) auf der entsprechenden Karte und in der Liste jeweils im Vergleich zur Normperiode 1981-2010. Hier sind die Anpassungen der Normwerte noch nicht vorgenommen worden oder evtl. ist nur die Angabe der Normperiode nicht mehr korrekt.
    ....Oder täusche ich mich und habe etwas nicht verstanden?
    Freundliche Grüsse und Dank für die guten Blogbeiträge
    HU. Felber

    1. MeteoSchweiz, 08.02.2022, 08:40

      Guten Tag Herr Felber,

      Herzlichen Dank für Ihre Mitteilung. Die Darstellung der täglichen und monatlichen Messwerte in unserer App wurde mit Version 2.14.1 (DBv123) am 2.2.2022 an die neue Normperiode 1991-2020 angepasst.

      Freundliche Grüsse,
      MeteoSchweiz

  2. HU. Felber, 02.02.2022, 22:42

    Danke, liebe Meteo, für die interessanten Beiträge.
    Mir ist aufgefallen, dass entgegen der Angabe im diesbezüglichen Beitrag, die Normwerte der Meteo-Stationen auf den entsprechenden Karten sich noch auf die alte Normperiode beziehen. Oder sind nur die Angaben der Normperiode nicht angepasst worden?
    Beste Grüsse
    HU.F.

    1. MeteoSchweiz, 03.02.2022, 09:59

      Guten Tag HU. Felber,

      vielen Dank für Ihre Rückmeldung und das aufmerksame Studieren unserer Webseite. Aus Ihrem Kommentar ist uns aber leider nicht klar geworden, auf welcher Seite Sie eine noch nicht angepasste Normperiode gefunden haben. Könnten Sie uns die betroffene URL in einem Kommentar mitteilen?

      Freundliche Grüsse,
      MeteoSchweiz

    2. HU. Felber, 05.02.2022, 13:22

      In der Karte "Messwerte" der Meteostationen (dieser App) beziehen sich die jeweiligen Abweichungen der atuellen Monatsmittel zur Norm möglicherweise auf die alte Normperiode, mindestens wird die Normperiode 1980-2010 als Referenz bezeichnet.
      LG
      HUF

  3. U.Döpper, 24.01.2022, 08:59

    Warum werden eigentlich Blöcke zu 30 Jahren miteinander verglichen und nicht das 30-jährige gleitende Mittel benutzt?
    Letzteres ergäbe eigentlich eine viel genauere Tendenz, wie sich das Klima bzw. die einzelnen Faktoren entwickeln.

    1. MeteoSchweiz, 25.01.2022, 08:33

      Guten Tag U. Döpper,

      Zur Analyse der Klimaentwicklung werden oft geglättete Kurven oder gleitende Mittel verwendet. Der Einsatzzweck der Normwerte liegt etwas anders: Sie beschreiben das Klima eines Ortes und werden zur Einordnung der aktuellen Witterung verwendet (zu warm/zu kalt, zu trocken/zu nass, sonniger/trüber als erwartet). Für diesen Zweck ist es ungünstig, wenn sich die Basis jährlich verschieben würde.

      Freundliche Grüsse,
      MeteoSchweiz

  4. Patrick B., 21.01.2022, 13:51

    War auch gespannt auf die Daten. Messstation Basel-Binningen (314 m ü. M. und an einer exponierten Lage) hat eine Durchschnittstemperatur von 10,9 Grad. Das bedeutet ca. wenn man in einem Stadtpark an einer nicht so exponierten Lage 260 m ü. M. ohne Gebäude messen würde, würde die Durchschnittstemperatur wohl zwischen 0.7 bis 0.8 Grad höher ausfallen. Freiburg im Breisgau (Messstation auf Stadthöhe 243 M.ü.M beim Messeplatz) mit einer ziemlichen ähnlichen Wettersituation wie Basel hat eine Durchschnittstemperatur von 11,8 Grad, das würde ungefähr passen.

  5. Lorenz Walthert, 20.01.2022, 14:42

    Vielen Dank für diesen spannenden Beitrag.

    Im Hinblick auf die Pflanzenphysiologie wäre es interessant zu erfahren, wie stark sich das Dampfdruckdefizit in den letzten Jahrzehnten verändert hat. Ich vermute, dass das Defizit aufgrund der Temperaturzunahme ebenfalls zugenommen hat, obschon der Wasserdampfdruck angestiegen ist.
    Hat Meteoschweiz auch langjährige Trends für das Dampfdruckdefizit aufbereitet?

    Freundliche Grüsse

    1. MeteoSchweiz, 21.01.2022, 13:06

      Guten Tag Herr Walthert,

      Besten Dank für Ihre Frage. MeteoSchweiz hat leider noch keine langjährigen Trends für das Dampfdruckdefizit aufbereitet.

      Freundliche Grüsse,
      MeteoSchweiz

  6. Michael S., 20.01.2022, 11:36

    Einmal mehr ein sehr informativer Beitrag - eine klasse Serviceleistung von MeteoSchweiz - Danke!

    1. MeteoSchweiz, 20.01.2022, 13:07

      Guten Tag Michael S.,

      Vielen Dank für Ihr positives Feedback.

      Freundliche Grüsse, MeteoSchweiz