Das Koppen-Klima-Klassifizierungssystem ist ein weit verbreitetes vegetationsbasiertes Klima-Klassifizierungssystem, das von dem deutschen Botaniker und Klimatologen Wladimir Koppen geschaffen wurde. Das Koppen-Klimaklassifizierungssystem ist ein Versuch, eine Formel zu finden, um klimatische Grenzen in Übereinstimmung mit Vegetationszonen oder Biomen auf der ganzen Welt abzugrenzen.
Diese Biome waren zu der Zeit, als Koppen sein Klimaklassifizierungssystem im Jahr 1900 formulierte, gerade dabei, erstmals formuliert und kartiert zu werden. Koppen veröffentlichte 1918 eine überarbeitete Ausgabe seines Koppen-Klimaklassifikationssystems und überarbeitete danach sein System bis zu seinem Tod im Jahr 1940 (A.J. Arnfield, 2017).
Im Laufe der Geschichte wurden viele Versuche unternommen, die Klimate der Erde in Klimaregionen zu klassifizieren. Der große griechische Philosoph Aristoteles teilte die Erde in toridale, gemäßigte und frigide Zonen ein, deren Feinheiten heute überflüssig sind.
Danach wurden viele Versuche unternommen, die Klimaregionen der Erde zu klassifizieren, aber keiner war so einflussreich wie das Klimaklassifizierungssystem von Koppen. Das Koppen-Klimaklassifizierungssystem wurde 1928 als Karte vorgestellt, die gemeinsam mit Rudolph Geiger – einem Schüler von Koppen – verfasst wurde (M. Rosenberg, 2017). Seitdem wurde das Koppen-Klimaklassifizierungssystem von verschiedenen Geographen modifiziert.
Das Koppen-Klimaklassifizierungssystem, manchmal auch Koppen-Geiger-Klimaklassifizierungssystem genannt, ist eine terrestrische Klassifizierung von Klimazonen in fünf Haupttypen, die Koppen durch die Buchstaben A, B, C, D und E darstellte.
Das gegenwärtige System der Koppen-Klimaklassifizierung basiert auf der Klassifizierung von Klimazonen, die sowohl auf Niederschlag als auch auf Temperatur zusammen mit der entsprechenden Vegetation basieren. Die Temperatur definiert alle Klimazonen mit Ausnahme von B, da der bestimmende Faktor für die Vegetation hier die Trockenheit ist, die dem Niederschlag zugeordnet werden kann.
Die Trockenheit wird jedoch nicht nur durch den Niederschlag bestimmt und der Niederschlagseintrag in den Boden wirkt zusammen mit den Verdunstungsverlusten der Pflanzen. Die fünf großen Klimazonen, die von Koppen definiert wurden, wie von Michael Pidwirmy erläutert, 2014 sind –
A – Tropical Moist Climates (Durchschnittstemperatur über 18oC in allen Monaten)
B – Dry Climates (Mangel an Niederschlag für den größten Teil des Jahres)
C – Moist Mid-Latitude Climates with Mild Winters
D – Moist Mid-Latitude Climates with Cold Winters
E – Polar Climates (extremely cold summers and winters)
A – Tropisch feuchte Klimate
Tropisch feuchte Klimate findet man etwa 15 bis 25 Breitengrade nördlich und südlich des Äquators. Die Besonderheit dieser Klimazone ist, dass die Temperaturen in diesen Zonen ganzjährig über 18 Grad Celsius liegen. Der Jahresniederschlag in dieser Klimazone liegt in der Regel über 1.500 mm.
Innerhalb dieser großen Klimazone existieren außerdem drei kleinere Klimatypen, deren Einteilung auf der jahreszeitlichen Verteilung der Niederschläge in diesen Klimazonen beruht. Gebiete, die unter diese Klimazonen fallen, bestehen in der Regel aus natürlich dichten tropischen Wäldern.
Der erste ist Af, oder tropisches Feuchtklima, wo das Klima tropisch ist und das ganze Jahr über Niederschläge fallen. Die monatlichen Temperaturschwankungen in diesen Regionen betragen weniger als etwa 3 Grad C. Die extrem hohe Luftfeuchtigkeit und die Oberflächentemperaturen in diesen Regionen führen dazu, dass sich täglich bis in die frühen Nachmittagsstunden Kumulus- und Cumulonimbuswolken bilden, was zu einer hohen Niederschlagsmenge führt.
Zweites ist das tropische Monsunklima, das mit Am bezeichnet wird. In diesen Regionen ist der Jahresniederschlag fast ähnlich wie in Af, allerdings fällt hier der meiste Niederschlag in den 7 bis 9 wärmsten Monaten des Jahres. Im Rest des Jahres fällt in diesen Regionen weniger Niederschlag.
Die dritte Unterteilung ist Aw, das tropische Feucht- und Trockenklima oder das Savannenklima. Diese Klimazonen erleben eine verlängerte Trockenzeit während der Wintersaison. Während der Regenzeit beträgt der Niederschlag in der Regel weniger als 1.000 mm und fällt meist im Sommer.
B – Trockenklimata
Die Temperatur spielt in diesen Klimazonen eine geringere Rolle als der Niederschlag, bzw. dessen Ausbleiben. In diesen Klimazonen übersteigt die Verdunstung und Transpiration den Gesamtniederschlag. Diese Klimazonen erstrecken sich 20 bis 35 Breitengrade nördlich und südlich des Äquators und sind in großen kontinentalen Regionen in den mittleren Breiten vorhanden oder von Gebirgsregionen umgeben.
Es gibt vier grobe Unterteilungen dieser Klimazone.
Die erste ist BW, oder trockenes arides Klima, auch als echtes Wüstenklima bezeichnet, und umfasst etwa 12 Prozent der gesamten Landfläche der Erde. Gebiete, die unter diese Klimazone fallen, sind Lebensräume für xerophytische Vegetation. Die Buchstaben h und k werden nach BW angehängt, um zu kennzeichnen, ob sich die trockene aride Zone in den Subtropen oder den mittleren Breiten befindet.
Das zweite ist BS, oder trockenes semi-arides Klima, auch Steppenklima genannt. Dieses bildet eine Art Graslandklima, das auf etwa 14 Prozent der Erdoberfläche vorkommt. Regionen, die unter das trockene semiaride Klima oder BS fallen, erhalten mehr Niederschlag als die Regionen unter dem trockenen ariden Klima oder BW, was vor allem auf Wirbelstürme in den mittleren Breiten oder auf die intertropische Konvergenzzone zurückzuführen ist.
Die Buchstaben h und k werden ähnlich wie bei den BW-Zonen angehängt, um die Lage der Klimazone in den Subtropen bzw. in den mittleren Breiten zu definieren.
C – Feuchte subtropische Klimazonen der mittleren Breiten
In dieser Klimazone sind die Sommer meist warm und feucht, während die Winter mild sind. Diese Klimazonen erstrecken sich 30 bis 50 Breitengrade nördlich und südlich des Äquators und sind hauptsächlich an den östlichen und westlichen Enden der meisten Kontinente vorhanden. In den Sommermonaten gibt es viele konvektive Gewitter und in den Wintermonaten einige Wirbelstürme in den mittleren Breiten. Es gibt drei Unterteilungen für diese Form der Klimazone.
Die erste ist das feuchte subtropische Klima oder Cfa, wo die Sommer heiß und feucht mit häufigen Gewittern sind. Die Winter sind vergleichsweise mild und Niederschläge fallen in dieser Zeit durch Wirbelstürme der mittleren Breiten, wie zum Beispiel im Südosten der USA.
Das zweite sind die Cfb-Meeresklimate, die meist an den Westküsten der Kontinente zu finden sind. Das Klima ist hier weitgehend feucht mit einem heißen und trockenen Sommer. Die Winter sind mild, wenn auch mit starken Niederschlägen durch Wirbelstürme in den mittleren Breiten verbunden. An dritter Stelle steht die mediterrane Klimazone oder Cs, in der die Niederschläge vor allem in den milden Wintern durch die Wirbelstürme der mittleren Breiten fallen.
Die Niederschläge in den Sommermonaten können in dieser Klimazone äußerst spärlich sein. Zu den Gebieten, die in diese Klimazone fallen, gehören z.B. Orte in Portland, Oregon und Kalifornien.
D – Feuchte kontinentale Klimazonen der mittleren Breiten
In feuchten kontinentalen Klimazonen der mittleren Breiten sind die Sommer warm und können auch kühl sein, während die Winter kalt sind. Die Regionen mit feuchten kontinentalen Klimaten der mittleren Breiten liegen meist polwärts von den feuchten subtropischen Klimaten der mittleren Breiten oder C-Klimata. Die Durchschnittstemperaturen in den wärmsten Monaten liegen meist über 10 Grad C, während die Temperaturen in den kältesten Monaten weniger als minus 3 Grad C betragen können.
Die Winter in diesen Regionen können bitterkalt sein, mit starken Winden und Schneestürmen, die von den kontinentalen und arktischen Luftmassen kommen. Es gibt drei Unterteilungen in dieser Form der Koppen-Klimaklassifikation, nämlich Dw – mit trockenen Wintern, Ds – mit trockenen Sommern und Df – mit ganzjährigem Niederschlag.
E – Polares Klima
In polaren Klimazonen sind die Temperaturen das ganze Jahr über niedrig, wobei der wärmste Monat Temperaturen von weniger als 10 Grad C aufweist. Polarklimate haben zwei Unterteilungen.
Die erste ist die ET oder Polartundra, in der der Boden dauerhaft gefroren ist und sich über Hunderte von Metern in die Tiefe erstreckt (Permafrost). Die meiste Vegetation kommt hier in Form von Zwergbäumen, holzigen Sträuchern, Flechten und Moosen vor. Die zweite Gruppe sind die EF- oder Polarkappen, deren Oberfläche permanent mit Eis oder Schnee bedeckt ist.
Bestimmende Faktoren für die Koppen-Klimaklassifikation
Zu den Faktoren, die die klimatischen Eigenschaften dieser Regionen beeinflussen, gehören die Breitenposition und die Menge der empfangenen Sonneneinstrahlung, die Luftmassen, der Luftdruck (mit Hoch- und Tiefdruckzonen), die Windmuster, der Wärmeaustausch mit dem Ozean, topografische Merkmale (wie Berge), die Verteilung von Land und Meer und die Höhe.
Den größten Einfluss auf diese Klimazonen haben die Sonneneinstrahlung, die Luftmassen und der Luftdruck in Form von Hoch- und Tiefdruckgebieten (M. Pidwirmy, 2014); damit sind die Wärme und die daraus resultierenden Effekte eine primäre Determinante der globalen Klimazonen in der Koppen-Klimaklassifikation.
Das Modell berücksichtigt jedoch keine Wetterextreme, wie z. B. Temperaturextreme, temporäre Windmuster, Bewölkung oder Anzahl der Sonnentage. Das Klimaklassifizierungssystem von Koppen dient als allgemeiner Leitfaden für größere Klimazonen auf der Erde. Das System ist jedoch nicht rechenschaftspflichtig in Bezug auf momentane oder mikroklimatische Abweichungen oder Verschiebungen und stellt allgemeine klassifikatorische Kategorien des Weltklimas dar.
Die Koppen-Geiger-Klimaklassifikation, wie wir sie beschrieben haben, wurde in einer ihrer fortschreitenden Modifikationen zur Koppen-Trewartha-Klimaklassifikation modifiziert. Dieses Schema berücksichtigt beobachtete und voraussichtliche klimatische Veränderungen auf der Erde, die auf der zuverlässigen Variabilität von Landoberflächentypen beruhen.
Mit dem Schema der Koppen-Trewartha-Klimaklassifikation ist es möglich, Simulationen für den Zeitraum zwischen 1900 und 2099 zu modellieren. Auf dieser Grundlage hat der Weltklimarat (IPCC) in seinem 4. Sachstandsbericht 16 globale Klimamodelle weiter in die nahe Zukunft projiziert. In dieser Einschätzung wird für die durchschnittliche jährliche mittlere Oberflächentemperatur über den arktischen Landmassen ein Anstieg von 3,1, 4,6 und 5,3oC erwartet (S. Feng et al., 2011).