Klimaentwicklung in Alaska: eine GIS-gestützte Erfassung und Analyse der raum-zeitlichen Entwicklung von Temperatur und Niederschlag
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| Format: | Thesis Book |
| Language: | German |
| Published: |
Stuttgart
Ibidem-Verl.
2006
|
| Series: | Erdsicht - Einblicke in geographische und geoinformationstechnische Arbeitsweisen
11 |
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|---|---|
| adam_text | Titel: Klimaentwicklung in Alaska
Autor: Lehrling, Mareike
Jahr: 2006
Vorwort des Herausgebers.............................................................................................V
Vorwort und Danksagung der Autorin........................................................................VII
Inhaltsverzeichnis.........................................................................................................IX
Abbildungsverzeichnis...............................................................................................XIII
T abellenverzeichnis.....................................................................................................XV
Abkürzungsverzeichnis.............................................................................................XVI
Inhaltsverzeichnis
1. EINLEITUNG UND FRAGESTELLUNG...............................................................1
2. ALASKA....................................................................................................................5
2.1 Geographische Lage.............................................................................................5
2.2 Sozioökonomischer Kontext................................................................................5
2.2.1 Bevölkerung..................................................................................................5
2.2.2 Transport........................................................................................................7
2.2.3 Wirtschaft......................................................................................................7
2.3 Physiogeographischer Kontext............................................................................9
2.3.1 Landschaftliche Großräume..........................................................................9
2.3.2 Ökozonierung..............................................................................................12
2.4 Klima..................................................................................................................14
2.4.1 Klimadeterminierende Faktoren..................................................................15
2.4.1.1 Atmosphärische Zirkulation..................................................................15
2.4.1.2 Geographische Breite............................................................................17
2.4.1.3 Maritime Einflüsse................................................................................18
2.4.1.4 Topographie..........................................................................................19
2.4.2 Klimazonierung...........................................................................................21
2.4.3 Die Klimaelemente: Temperatur und Niederschlag....................................22
2.4.3.1 Temperatur............................................................................................23
2.4.3.2 Niederschlag..........................................................................................23
2.4.4 Zusammenfassung.......................................................................................24
3. DATENAUSWAHL UND -BEARBEITUNG........................................................27
3.1 Problematik klimatologischer Forschung in Alaska..........................................27
3.2 Datengrundlage des WRCC und ACRC............................................................28
3.3 PIK-Datensatz....................................................................................................34
3.4 Digitales Geländemodell (DGM).......................................................................36
3.5 Indizes verschiedener Antriebe der atmosphärischen Zirkulation....................36
IX
4. METHODIK.............................................................................................................39
4.1 Analyse der zeitlichen Entwicklung der Klimaelemente..................................39
4.1.1 Analyse der mittleren und extremen Ausprägung.......................................39
4.1.2 Variabilitätsanalyse.....................................................................................40
4.1.2.1 Variationsmaße.....................................................................................40
4.1.2.2 Anomalien und gleitende Mittelung.....................................................41
4.1.3 Trendanalyse................................................................................................42
4.1.3.1 Linearer Trend.......................................................................................43
4.1.3.2 Mittelwertdifferenz...............................................................................44
4.1.4 Korrelationsanalyse.....................................................................................45
4.2 Räumliche Analyse der Entwicklung der Klimaelemente /
Klimaregionalisierung..............................................................................................46
5. ERGEBNISDARSTELLUNG UND INTERPRETATION....................................51
5.1 Mittlere Ausprägung der Klimaelemente in den Klimaregionen Alaskas.........51
5.1.1 Region 1 : South Central..............................................................................51
5.1.2 Region 2: South West..................................................................................53
5.1.3 Region 3: Copper River Basin.....................................................................54
5.1.4 Region 4: Cook Inlet...................................................................................55
5.1.5 Region 5: Bristol Bay..................................................................................57
5.1.6 Region 6: West Central...............................................................................58
5.1.7 Region 7: Interior........................................................................................59
5.1.8 Region 8: Arctic..........................................................................................61
5.1.9 Zusammenfassung.......................................................................................62
5.2 Zeitreihenanalyse...............................................................................................................63
5.2.1 Zeitreihenanalyse der Entwicklung der Temperatur...................................64
5.2.1.1 Mittlere und extreme Ausprägung der Jahresmittelwerte.....................64
5.2.1.2 Intraanuelle Variabilität und Bildung der Jahresmittelwerte................71
5.2.1.3 Interannuelle Variabilität der Temperatur............................................74
5.2.1.4 Temperaturtrends der Beobachtungsperiode 1961-2003 ...................... 81
5.2.1.5 Zusammenfassung der Zeitreihenanalyse Temperatur.........................85
5.2.2 Zeitreihenanalyse der Entwicklung der Niederschläge...............................87
5.2.2.1 Mittlere und extreme Ausprägung der Jahressummen.........................87
5.2.2.2 Intraannuelle Variabilität und Bildung der Jahressummen..................94
5.2.2.3 Interannuelle Variabilität der Niederschläge........................................98
5.2.2.4 Niederschlagstrends der Beobachtungsperiode..................................107
5.2.2.5 Zusammenfassung der Zeitreihenanalyse Niederschlag.....................112
5.2.3 Gegenüberstellung der Zeitreihenanalysen Temperatur und
Niederschlag.......................................................................................................114
5.3 Raum-zeitliche Analyse der Entwicklung der Klimaelemente........................116
5.3.1 Räumliche Verteilung und Repräsentanz der Stationsdatenreihen...........117
X
5.3.2 Räumliche mittlere Ausprägung der Klimaelemente................................119
5.3.2.1 Verteilung der Jahresmittel werte der Temperatur..............................119
5.3.2.2 Verteilung der Jahressummen der Niederschläge...............................120
5.3.3 Raum-zeitliche Entwicklung der Klimaelemente.....................................122
5.3.3.1 Raum-zeitliche Entwicklung der Temperatur.....................................122
5.3.3.2 Raum-zeitliche Entwicklung der Niederschläge.................................127
5.3.4 Zusammenfassung.....................................................................................132
5.4 Vergleichende Analyse des eigenen Datensatzes mit dem PIK-Datensatz.....133
5.4.1 Vergleichende Zeitreihenanalyse..............................................................134
5.4.1.1 Vergleichende Zeitreihenanalyse Temperatur....................................134
5.4.1.2 Vergleichende Zeitreihenanalyse Niederschlag..................................136
5.4.2 Vergleichende Analyse der raum-zeitlichen Entwicklung der
Klimaelemente....................................................................................................140
5.4.2.1 Vergleichende Analyse der raum-zeitlichen Entwicklung der
Temperatur......................................................................................................141
5.4.2.2 Vergleichende Analyse der raum-zeitlichen Entwicklung der
Niederschläge..................................................................................................145
5.4.3 Zusammenfassung.....................................................................................149
6. AUSBLICK............................................................................................................153
6.1 Ursachen der beobachteten Klimaentwicklung...............................................153
6.1.1 Klimaindizes..............................................................................................153
6.1.1.1 Pacific/North American pattern (PNA)..............................................154
6.1.1.2 Pacific Decadal Oscillation (PDO).....................................................155
6.1.1.3 Kopplung der Pacific Decadal Oscillation (PDO) und El Niño
Southern Oscillation (ENSO).........................................................................157
6.1.1.4 Aleutian Low Pressure Index (ALPI).................................................159
6.1.2 Korrelationen der Klimaindizes................................................................159
6.1.2.1 Korrelationen der Klimaindizes untereinander...................................159
6.1.2.2 Korrelation der Klimaindizes mit den Zeitreihen der Klimaelemente 160
6.1.2.3 Korrelation der Klimaindizes mit den Zeitreihen der Klimaelemente
ausgewählter Regionen...................................................................................163
6.1.3 Diskussion zu den Ursachen der Klimavariabilität und beobachteten
Trends der Klimaelemente.................................................................................165
6.2 Klimamodelle und Klimaprognostik...............................................................167
6.2.1 Statistische Modelle und Interpolationsverfahren.....................................167
6.2.2 Allgemeine Zirkulationsmodelle (GCMs)................................................169
6.2.3 Klimaprognosen für Alaska.......................................................................173
6.2.4 Klimamodellierung in den subarktischen und arktischen Breiten............176
6.2.5 Zusammenfassung.....................................................................................178
XI
6.3 Auswirkungen eines potentiellen Klimawandels in Alaska............................178
6.3.1 Kopplung von Atmosphäre und Ökosystemen..........................................179
6.3.2 Auswirkungen in Alaska...........................................................................181
6.3.2.1 Auswirkungen auf die Kryosphäre.....................................................182
6.3.2.2 Auswirkungen auf die Vegetation......................................................184
6.3.2.3 Auswirkungen auf marine Ökosysteme und die Fischereiwirtschaft. 185
6.3.2.4 Auswirkungen auf die Subsistenzwirtschaft.......................................186
6.3.2.5 Weitere Auswirkungen.......................................................................186
6.3.3 Zusammenfassung.....................................................................................187
7. ZUSAMMENFASSUNG.......................................................................................189
8. QUELLENVERZEICHNIS...................................................................................195
ANHANG...............................................................................................................205
Anhang 1 : Tabellarische Beschreibungen der Ökozonen Alaskas.......................206
Anhang 2: Temperaturentwicklung in Alaska, PIK-Datensatz.............................212
Anhang 3: Niederschlagsentwicklung in Alaska, PIK-Datensatz........................212
Anhang 4: Mittelwerte der Klimastationsdaten ftir untersuchte Zeiträume,
Temperatur.....................................................................................213
Anhang 5: Mittelwerte der Klimastationsdaten für untersuchte Zeiträume,
Niederschlag.................................................................................214
Anhang 6: Pacific/North American pattern und Aleutentief................................215
Anhang 7: Luftdruckverteilung während El Niño und LaNiña...........................216
Anhang 8: Beschreibung der GCMs - Canadian Model und Hadley Model........217
XII
|
| adam_txt |
Titel: Klimaentwicklung in Alaska
Autor: Lehrling, Mareike
Jahr: 2006
Vorwort des Herausgebers.V
Vorwort und Danksagung der Autorin.VII
Inhaltsverzeichnis.IX
Abbildungsverzeichnis.XIII
T abellenverzeichnis.XV
Abkürzungsverzeichnis.XVI
Inhaltsverzeichnis
1. EINLEITUNG UND FRAGESTELLUNG.1
2. ALASKA.5
2.1 Geographische Lage.5
2.2 Sozioökonomischer Kontext.5
2.2.1 Bevölkerung.5
2.2.2 Transport.7
2.2.3 Wirtschaft.7
2.3 Physiogeographischer Kontext.9
2.3.1 Landschaftliche Großräume.9
2.3.2 Ökozonierung.12
2.4 Klima.14
2.4.1 Klimadeterminierende Faktoren.15
2.4.1.1 Atmosphärische Zirkulation.15
2.4.1.2 Geographische Breite.17
2.4.1.3 Maritime Einflüsse.18
2.4.1.4 Topographie.19
2.4.2 Klimazonierung.21
2.4.3 Die Klimaelemente: Temperatur und Niederschlag.22
2.4.3.1 Temperatur.23
2.4.3.2 Niederschlag.23
2.4.4 Zusammenfassung.24
3. DATENAUSWAHL UND -BEARBEITUNG.27
3.1 Problematik klimatologischer Forschung in Alaska.27
3.2 Datengrundlage des WRCC und ACRC.28
3.3 PIK-Datensatz.34
3.4 Digitales Geländemodell (DGM).36
3.5 Indizes verschiedener Antriebe der atmosphärischen Zirkulation.36
IX
4. METHODIK.39
4.1 Analyse der zeitlichen Entwicklung der Klimaelemente.39
4.1.1 Analyse der mittleren und extremen Ausprägung.39
4.1.2 Variabilitätsanalyse.40
4.1.2.1 Variationsmaße.40
4.1.2.2 Anomalien und gleitende Mittelung.41
4.1.3 Trendanalyse.42
4.1.3.1 Linearer Trend.43
4.1.3.2 Mittelwertdifferenz.44
4.1.4 Korrelationsanalyse.45
4.2 Räumliche Analyse der Entwicklung der Klimaelemente /
Klimaregionalisierung.46
5. ERGEBNISDARSTELLUNG UND INTERPRETATION.51
5.1 Mittlere Ausprägung der Klimaelemente in den Klimaregionen Alaskas.51
5.1.1 Region 1 : South Central.51
5.1.2 Region 2: South West.53
5.1.3 Region 3: Copper River Basin.54
5.1.4 Region 4: Cook Inlet.55
5.1.5 Region 5: Bristol Bay.57
5.1.6 Region 6: West Central.58
5.1.7 Region 7: Interior.59
5.1.8 Region 8: Arctic.61
5.1.9 Zusammenfassung.62
5.2 Zeitreihenanalyse.63
5.2.1 Zeitreihenanalyse der Entwicklung der Temperatur.64
5.2.1.1 Mittlere und extreme Ausprägung der Jahresmittelwerte.64
5.2.1.2 Intraanuelle Variabilität und Bildung der Jahresmittelwerte.71
5.2.1.3 Interannuelle Variabilität der Temperatur.74
5.2.1.4 Temperaturtrends der Beobachtungsperiode 1961-2003 . 81
5.2.1.5 Zusammenfassung der Zeitreihenanalyse Temperatur.85
5.2.2 Zeitreihenanalyse der Entwicklung der Niederschläge.87
5.2.2.1 Mittlere und extreme Ausprägung der Jahressummen.87
5.2.2.2 Intraannuelle Variabilität und Bildung der Jahressummen.94
5.2.2.3 Interannuelle Variabilität der Niederschläge.98
5.2.2.4 Niederschlagstrends der Beobachtungsperiode.107
5.2.2.5 Zusammenfassung der Zeitreihenanalyse Niederschlag.112
5.2.3 Gegenüberstellung der Zeitreihenanalysen Temperatur und
Niederschlag.114
5.3 Raum-zeitliche Analyse der Entwicklung der Klimaelemente.116
5.3.1 Räumliche Verteilung und Repräsentanz der Stationsdatenreihen.117
X
5.3.2 Räumliche mittlere Ausprägung der Klimaelemente.119
5.3.2.1 Verteilung der Jahresmittel werte der Temperatur.119
5.3.2.2 Verteilung der Jahressummen der Niederschläge.120
5.3.3 Raum-zeitliche Entwicklung der Klimaelemente.122
5.3.3.1 Raum-zeitliche Entwicklung der Temperatur.122
5.3.3.2 Raum-zeitliche Entwicklung der Niederschläge.127
5.3.4 Zusammenfassung.132
5.4 Vergleichende Analyse des eigenen Datensatzes mit dem PIK-Datensatz.133
5.4.1 Vergleichende Zeitreihenanalyse.134
5.4.1.1 Vergleichende Zeitreihenanalyse Temperatur.134
5.4.1.2 Vergleichende Zeitreihenanalyse Niederschlag.136
5.4.2 Vergleichende Analyse der raum-zeitlichen Entwicklung der
Klimaelemente.140
5.4.2.1 Vergleichende Analyse der raum-zeitlichen Entwicklung der
Temperatur.141
5.4.2.2 Vergleichende Analyse der raum-zeitlichen Entwicklung der
Niederschläge.145
5.4.3 Zusammenfassung.149
6. AUSBLICK.153
6.1 Ursachen der beobachteten Klimaentwicklung.153
6.1.1 Klimaindizes.153
6.1.1.1 Pacific/North American pattern (PNA).154
6.1.1.2 Pacific Decadal Oscillation (PDO).155
6.1.1.3 Kopplung der Pacific Decadal Oscillation (PDO) und El Niño
Southern Oscillation (ENSO).157
6.1.1.4 Aleutian Low Pressure Index (ALPI).159
6.1.2 Korrelationen der Klimaindizes.159
6.1.2.1 Korrelationen der Klimaindizes untereinander.159
6.1.2.2 Korrelation der Klimaindizes mit den Zeitreihen der Klimaelemente 160
6.1.2.3 Korrelation der Klimaindizes mit den Zeitreihen der Klimaelemente
ausgewählter Regionen.163
6.1.3 Diskussion zu den Ursachen der Klimavariabilität und beobachteten
Trends der Klimaelemente.165
6.2 Klimamodelle und Klimaprognostik.167
6.2.1 Statistische Modelle und Interpolationsverfahren.167
6.2.2 Allgemeine Zirkulationsmodelle (GCMs).169
6.2.3 Klimaprognosen für Alaska.173
6.2.4 Klimamodellierung in den subarktischen und arktischen Breiten.176
6.2.5 Zusammenfassung.178
XI
6.3 Auswirkungen eines potentiellen Klimawandels in Alaska.178
6.3.1 Kopplung von Atmosphäre und Ökosystemen.179
6.3.2 Auswirkungen in Alaska.181
6.3.2.1 Auswirkungen auf die Kryosphäre.182
6.3.2.2 Auswirkungen auf die Vegetation.184
6.3.2.3 Auswirkungen auf marine Ökosysteme und die Fischereiwirtschaft. 185
6.3.2.4 Auswirkungen auf die Subsistenzwirtschaft.186
6.3.2.5 Weitere Auswirkungen.186
6.3.3 Zusammenfassung.187
7. ZUSAMMENFASSUNG.189
8. QUELLENVERZEICHNIS.195
ANHANG.205
Anhang 1 : Tabellarische Beschreibungen der Ökozonen Alaskas.206
Anhang 2: Temperaturentwicklung in Alaska, PIK-Datensatz.212
Anhang 3: Niederschlagsentwicklung in Alaska, PIK-Datensatz.212
Anhang 4: Mittelwerte der Klimastationsdaten ftir untersuchte Zeiträume,
Temperatur.213
Anhang 5: Mittelwerte der Klimastationsdaten für untersuchte Zeiträume,
Niederschlag.214
Anhang 6: Pacific/North American pattern und Aleutentief.215
Anhang 7: Luftdruckverteilung während El Niño und LaNiña.216
Anhang 8: Beschreibung der GCMs - Canadian Model und Hadley Model.217
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