Zusammenhang meteorologisch, klimatologischer Größen und Boden

Zusammenhang
meteorologisch, klimatologischer Größen und Bodentemperatur
am Standort Reiche Zeche, Freiberg (Sachsen)
Bearbeiter: Juliane Thaut
Betreuer: Prof. Dr. Jörg Matschullat
Abstract. Im folgenden Text wird darauf eingegangen, wie die verschiedenen
meteorologischen Größen: Globalstrahlung, Lufttemperatur, Luftfeuchte und Niederschlag,
mit der Bodentemperatur am Standort Reiche Zeche, Freiberg (Sachsen)
zusammenhängen. Besonderes Interesse gilt hier der Frage, inwiefern es sogenannte
„ground-air-temperature-decoupling“ Zeiten gibt, also Zeiten in denen
Lufttemperatur und Bodentemperatur nicht mehr miteinander korrelieren. Dies
war vor allem in den Sommer- und in den Wintermonaten der Fall. Größen, die
Luft- und Bodentemperatur direkt beeinflussen und eine Trennung ihrer Verläufe
verursachen können, sind im Winter die Schneedecke und der Frost. Im Sommer
hingegen sind es Niederschlag in Form von Regen sowie die Vegetationsdecke.
Einfluss verschiedener Größen auf den Bodenwärmehaushalt
Schnee und Frost haben einen großen Einfluss auf thermische und hydrologische
Vorgänge in der obersten Bodenschicht. Eine Schneedecke erhöht den Albedo der
Bodenoberfläche und verringert den Energieinput. Die Strahlungsbilanz kann somit
nicht nur nachts, sondern auch tagsüber negativ sein. Der Austausch latenter
Wärme der Bodenoberfläche und der Schneedecke schirmt die Bodenoberfläche
von Lufttemperaturschwankungen ab. Der Grund hierfür ist die höhere Wärmeleitfähigkeit
von gefrorener Erde im Vergleich zu ungefrorener, was bedeutet, dass
das Gefrieren den Bodenwärmestrom verstärkt. Gleichzeitig wird auch die Wasserleitfähigkeit
reduziert, was wiederum zu verringerter Infiltration und damit zu
einem höheren Abfluss und/oder zu erhöhter Feuchte der oberen Bodenschichten
führt (Williams und Smith, 1989). Eine Schneedecke hat also eine Wärmeschutzwirkung.
Beispielsweise kann unter nur 10 cm Schnee die Temperatur bis zu 20 K
höher liegen als darüber (Häckel, 1999).

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Die Dicke der Schneedecke ist hierbei nur von geringer Bedeutung. Wenn die Bodenoberfläche
mit Gras bedeckt ist, bleibt die Temperatur darunter über 0° C, außerdem
bleibt der Schnee länger liegen, da das Gras isolierend wirkt. Die Temperatur
unbedeckten Bodens bleibt durch die Zufuhr latenter Wärme aus der Bildung
von Eiskristallen ebenfalls über 0° C. Dieser sogenannte „zero-curtain-effect“ findet
statt, bis alle Bodenfeuchte gefroren ist. Erst dann kann die Temperatur unter
0° C sinken. Allgemein gilt, dass in den gemäßigten Breiten die Frostbildung eine
größere Rolle spielt, da sie öfters und länger auftritt, und meist vor der Schneebedeckung
stattfindet. Auch der Prozess des Tauens beeinflusst die Temperatur der
oberen Bodenschichten durch die Abgabe von Energie in Form von latenter Wärme
(Beltrami und Kellman, 2003; Schmidt et al., 2001). Frostgefährdet sind vor
allem trockene, lockere und dunklere Böden, wie zum Beispiel gedränte Moore.
Erheblich im Zusammenhang mit Frost ist außerdem der Einfluss von Steinen.
Diese haben gegenüber ihrer Umgebung eine höhere Wärmeleitfähigkeit und im
Vergleich zu Wasser eine geringere Wärmekapazität, wodurch es zum Hochfrieren,
also der Bildung von Eiskristallen unter ihnen sowie zur Anhebung kommt
(Hartge und Horn, 1999).
Im Sommer ist die Bodentemperatur ein Resultat der Wechselwirkungen von Lufttemperatur
und Bodenfeuchte, dem sogenannten „soil-moisture-feedback“. Stärkere
Niederschläge in Form von Regen führen zu einer erhöhten Bodenfeuchte und
einem erhöhten Wassersättigungsgrad. Das führt zu einem erhöhten Energieverbrauch
durch Evaporation, wodurch die Temperatur der Bodenoberfläche und
oberen Bodenschichten herabgesetzt wird. Dadurch lassen sich niedrigere Bodentemperaturen
bei erhöhten Lufttemperaturen erklären. Es herrscht folglich allgemein
eine negative Korrelation zwischen Regenfällen und Bodentemperatur. Die
Auswirkungen von Niederschlägen im Sommer auf den Verlauf der Luft- und Bodentemperaturen
sind hauptsächlich während, oder kurz nach einem Regenereignis
zu spüren. Sie sind aber nicht so stark wie die Auswirkungen einer Schneedecke,
oder Frost. Desweiterem findet dieser Prozess hauptsächlich in den Tropen
und Subtropen statt. Saisonal gesehen wird der Verlauf von Boden- und Lufttemperatur
durch die anderen meteorologischen Größen nur geringfügig beeinflusst.
Will man nun Rückschlüsse auf das Klima ziehen, so spielen jahreszeitliche bedingter
Schnee, Frost und Niederschlag keine Rolle mehr. Die Temperaturschwankungen
relativieren sich (Bodri und Cermak, 2007).
Die Bedeckung des Bodens mit Pflanzen, der Vegetation, hat kurzfristig, wie
auch langfristig gesehen großen Einfluss auf die verschiedensten biochemischen,
physikalischen und meteorologischen Vorgänge der Erde. Hinsichtlich des Verlaufes
der Boden- und Lufttemperaturen spielt vor allem ihr Einfluss auf den
Strahlungshaushalt sowie auf die Bodeneigenschaften eine wichtige Rolle.

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am Standort Reiche Zeche, Freiberg (Sachsen) 3
Je nach Art der Bodenbedeckung gestaltet sich die Stärke der Temperaturunterschiede
zwischen der bodennahen Luft und den obersten Bodenschichten, da die
Fläche mit dem größten Energieaustausch nach oben verlagert wird. Sie befindet
sich dann zwischen 15 % der Bestandshöhe und Bestandsobergrenze (Häckel,
1999). Allgemein bedeutet das, dass bei einem mit Asphalt bedeckten Boden die
Temperaturunterschiede auf Grund seines geringen Albedo im Sommer höher
sind, als bei einer Bedeckung beispielsweise mit Gras. Im Winter ist bei Frost der
niedrige Albedo des Asphaltes von Vorteil, da die eingehende Strahlung absorbiert
und somit der Boden gegenüber der Lufttemperatur erwärmt wird (Bodri und
Cermak, 2007). Gras hingegen wirkt im Winter dämpfend auf extreme Temperaturen.
Im Sommer aber kann die Temperatur des darunter liegenden Bodens um bis
zu 15 K niedriger sein als die Temperatur eines benachbarten vegetationsfreien
Bodens. Es wirkt als Wärmebarriere, so dass der Boden nachts sogar wärmer als
die Umgebungsluft sein kann. Es kann zu Taubildung und Frost kommen. Ist der
Boden von dichtem Wald bewachsen, so kommt es auf Grund der Pufferkapazität
der Vegetation so gut wie nie zu Bodenfrost (Häckel, 1999). Der Anteil der Globalstrahlung
der den Waldboden erreicht ist viel geringer (5 %) als der, der auf
dem Boden unter einem Feld ankommt. Außerdem ist die sogenannte planetarische
Grenzschicht der Atmosphäre über einem Wald viel stabiler als über einem
Feld. Das dichte Wurzelwerk führt zu einem lockeren Gefüge mit hohen Luftanteil,
also einem schlechten Wärmeleiter und -absorber, der Verlust advektiver
Wärme reduziert sich (Beltrami und Kellman, 2003). Allgemein gilt, dass bei Böden
mit Vegetationsdecke die Bodentemperaturschwankungen zwischen Tag und
Nacht gedämpfter sind gegenüber der Lufttemperatur.
Der Mensch kann auf verschiedenste Weise Einfluss auf den Bodenwärmehaushalt
nehmen. Durch Bedeckung des Bodens mit locker lagernden Schichten (Torf,
Mulch), oder mineralischen Material (Aggregatschichten) lassen sich in Landwirtschaft
und Gartenbau frostempfindliche Kulturen schützen (Hartge und Horn,
1999). Dränen soll die Vegetationsperiode verlängern, indem sich die Erwärmung
des Bodens beschleunigt und Zwischenfruchtanbau soll puffernd wirken. Die Veränderung
der Bodenfarbe von Mooren und dunklen Saatbeeten und somit ihres
Albedo durch sogenannte Sanddeckverfahren, sowie Lockerung und Verdichtung
von Böden und ähnliches sind vielerorts übliche Verfahren um höhere Erträge zu
erzielen. Als Beispiele für den ungünstigen Einfluss des Menschen auf den Bodenwärmehaushalt
sind die Rodung eines Waldes, der Bau von Deponien, oder die
Versiegelung von Flächen zu nennen. Sie wirken sich nachteilig auf die Umwelt
aus, indem sie den Wärmehaushalt sowie den Wassertransport negativ beeinflussen
(Scheffer und Schachtschabel, 2002).

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Standortbeschreibung:
Freiberg befindet sich geographisch bei 51.1° nördlicher Breite und bei 13.2° östlicher
Länge. Die Stadt liegt im Osterzgebirge im Übergangsbereich zwischen ozeanischem
und kontinentalem Klima, wobei letzteres in südöstlicher Richtung
zunimmt. Kennzeichnend dafür sind ständig wechselnde Wetterlagen, mit unterschiedlichen
Temperaturen und Niederschlägen. Der durchschnittliche Jahresniederschlag
im Untersuchungsgebiet beträgt 850 mm und die durchschnittlichen
Jahresmitteltemperaturen liegen zwischen 7,0° C und 5,5° C. Die Luftfeuchte beträgt
um die 70 % - 95 %, da Freiberg in den gemäßigten Breiten liegt. Die Stadt
ist damit in die Kategorie „feucht" einzustufen. Der Wind kommt hauptsächlich
aus westlicher und südöstlicher Richtung. Bei der thermisch eher benachteiligten
Lage ist die Vegetationsperiode nur zwischen 205 und 190 Tage im Jahr lang und
oft halten sich geschlossenen Schneedecken bis in den März hinein (Heilmann, Fischer,
Symmangk, 1993). Die meteorologischen Daten dieser Studienarbeit stammen
von der Wetterstation der TU Bergakademie Freiberg. Diese befindet sich auf
dem Dach eines Gebäudes auf dem Lehrbergwerk „Reiche Zeche“, in Freiberg
(Sachsen). Hier werden die meteorologischen Größen: Globalstrahlung, Windgeschwindigkeit,
Windrichtung, Niederschlagsmenge, relative Luftfeuchte, Luftdruck
und Lufttemperatur seit Oktober 2002 in 441 m Höhe über NN gemessen.
Seit April 2007 sind auch 5 Sensoren zur Messung der Bodentemperatur in Betrieb.
Der Boden, in dem die Temperaturen in 5 cm Tiefe gemessen wurden, ist
von einer dünnen Erdschicht bedeckt, auf der hauptsächlich Gräser, Moose und
Flechten wachsen. In der Umgebung stehen vereinzelt Büsche und vereinzelt Birken.
Der Standort ist gestört und anthropogen überprägt. Es handelt sich um eine
Schutthalde des Bergwerkes „Reiche Zeche“. An vielen Stellen kommt das Gestein,
welches hauptsächlich aus Gneis- und Quarzbrocken besteht, zum Vorschein.
Die Bodentemperatursensoren sind senkrecht in den ungeneigten Boden
eingebaut. Etwa 10 m weiter nördlich befindet sich das Gebäude auf dem die meteorologischen
Größen gemessen werden.
Methodik: Datenanalyse/ Statistik
Um die erhaltenen, bereinigten Daten der Wetterstation „THIES CLIMA“ interpretieren
zu können, konnte das Programm „MEVIS“ verwendet werden. Es lieferte
die Tages-, Monats-, Quartals- und Jahresmittelwerte der meteorologischen
Größen. Ausgesuchte Datenreihen wurden hinsichtlich ihrer Korrelation verglichen.
Das Statistikprogramm „Statgraphics“ lieferte den Rangkorrelationskoeffizienten
nach Spearman. Dies ist Maß für den Zusammenhang einer zweidimensionalen
Zufallsgröße und muss im Gegenteil zum Pearsonschen
Korrelationskoeffizienten nicht linear sein. Außerdem ist der Rangkorrelationsko-

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effizient weitgehend skalenunabhängig und standhaft gegenüber Ausreißern
(Stoyan et.al., 1997).
Ergebnisse:
- Betrachtung der Monate Juli und August (2007)
Der Korrelationskoeffizient der Tagesmittelwerte der Luft- und Bodentemperatur
in den Monaten Juli und August (2007) betrug ρ = 0.8131 und ist mit einem p-
Wert von p < = 2.158E-10 auf jeden Fall signifikant. Damit herrschte in dieser Zeit
ein guter monotoner Zusammenhang zwischen den Kenngrößen.
- Betrachtung der Monate Dezember (2007) und Januar (2008)
In der Zeit vom 15.12.2007, als das Tagesmittel der Lufttemperatur unter 0° C lag,
bis zum 20.01.2008, als das Tagesmittel der Bodentemperatur wieder über 0° C
anstieg, war die Korrelation zwischen Luft- und Bodentemperatur mit einem
Rangkorrelationskoeffizienten von ρ = 0.1066 und einem p-Wert von p < = 0.5226
sehr schwach, beziehungsweise nicht signifikant. Der Mittelwert der Lufttemperatur
beider Monate, Dezember (2007) und Januar (2008), lag bei 2,28° C und der
Mittelwert der Bodentemperatur bei -0,10° C. Die Bodentemperatur war gegenüber
der Lufttemperatur um ca. 2-3° C geringer. Der Rangkorrelationskoeffizient
der Messgrößen betrug in beiden Monaten: ρ = 0.5182. Mit dem p-Wert von p < =
5.181E-05 ist der monotone Zusammenhang auf jeden Fall signifikant. Ein besonderes
Beispiel dafür sind die Stundenmittelwerte der Temperatur am 20.12.2007,
denn an diesem Tag kam es zu massiven Frostwechsel. Der Korrelationskoeffizient
war mit ρ = 0.5183 recht hoch, aber mit p < = 1 nicht signifikant.
Diskussion:
In der Zeit vom 01.08.2007 bis zum 01.12.2007 korrelierten die Monatsmittelwerte
der Messgrößen am stärksten. Vom 01.05.2007 bis zum 01.12.2007 war die
Bodentemperatur im Monatsmittel 1-2° C höher als die Lufttemperatur. Das wurde
bedingt durch den vergleichsweise geringen Niederschlag und der überdurchschnittlich
hohen Sonnenscheindauer (DWD). Ab dem 01.12.2007 bis zum Ende
der Messreihe am 04.03.2008 bewegten sich die Monatsmittelwerte der Bodentemperatur
nahe 0° C, unterschritten diese aber nicht. Die Lufttemperatur war in
dem Zeitraum 2-3° C höher als die Bodentemperatur. Im Vergleich der Monatsmittelwerte
erkennt man sehr gut den größeren Zusammenhang zwischen Globalstrahlung,
Luft-, beziehungsweise Bodentemperatur und Niederschlag. Nur im
kleinskaligen Bereich, also bei Betrachtung der Tagesmittelwerte gab es größere
Schwankungen, hauptsächlich verursacht durch Niederschläge in Form von
Schnee und Regen, sowie Temperaturen unter Null Grad Celsius. Man erkennt,

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dass die Monatsmittelwerte der Bodentemperatur im Sommer über, dagegen im
Winter unter dem Monatsmittel der Lufttemperatur lagen. Im Zeitraum vom
15.12.2007 bis zum 20.01.2008 sank die Bodentemperatur unter Null Grad Celsius,
es herrschte Frost. In dieser Zeit entkoppelte sich der Verlauf der Tagesmittelwerte
der Luft- und Bodentemperatur. Selbst Regenschauer und veränderte Globalstrahlung
hatten keinen Einfluss mehr. Die Bodentemperatur reagiert verspätet
und gedämpft auf Veränderungen der meteorologischen Größen. Leider ist nicht
mehr nachvollziehbar, ob in dieser Zeit Schnee gelegen hat. Es könnte sein, da die
Globalstrahlung im Mittel sehr gering war (46,21 W/m²), und dies auf Wolken
hinweist. Der Niederschlagsmesser hat im Dezember 2007 und im Januar 2008
nur an sehr wenigen Tagen Regen aufgezeichnet. Die Möglichkeit, dass Niederschlag
in Form von Schnee gefallen ist, besteht jedenfalls, da der Regenmesser
nicht mit einer Heizung ausgerüstet wurde. Im restlichen Deutschland lag die
Temperatur im Januar im Vergleich zum vieljährigen Mittel (1961-1990) um etwa
4-5 K höher und es gab allgemein so gut wie keinen Schnee mehr, dafür aber 146
% des Niederschlages (DWD). Die geringe, aber vorhandene Grasdecke wirkt sich
am Standort positiv aus. Viele Lufteinschlüsse und lockeres Wurzelwerk lassen
wegen ihrer schlechten Wärmeleitfähigkeit am Tag nur wenig Wärme in den Boden
eindringen. Wegen ihrer kräftigen Verdunstung kann es aber nachts und in
den Morgenstunden auf mit Wiese bedeckten Böden kühler als in der Umgebung
sein (Häckel, 1999). Zu beachten ist, dass ein Boden der weniger großes Gestein
beinhaltet, noch gedämpfter auf Schwankungen, zum Beispiel bei der Lufttemperatur,
reagieren würde. Das Gestein, vor allem Gneis und Quarz, hat mit 1,5 - 4,0
W/m*K eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit und mit ungefähr 0,8 kJ/Kg*K eine geringe
spezifische Wärmekapazität. Der Einfluss des Niederschlages in Form von
Regen auf die Bodentemperatur ist in den Daten vom Juli und August 2007 leider
nicht so deutlich. In den Tropen wäre er eher wahrzunehmen, da dort Niederschlag
und Verdunstung täglich sehr hoch sind. Damit bleibt es bei der Aussage, dass
Luft- und Bodentemperaturen stark miteinander korrelieren, und dass die Bodentemperaturen
mit dem Niederschlag, folglich auch der Luftfeuchte, schwach negativ
korrelieren. Nach jedem Regen sind erst die Lufttemperaturen und danach die
Bodentemperaturen geringer geworden. Die Bodentemperaturen sanken daher nur
unter die Lufttemperaturen, weil sie ihr verzögert folgen und auch bei der erneuten
Erwärmung länger brauchen um wieder anzusteigen. Wenn man sich im Mai 2007
ein Niederschlagsereignis anschaut, so erkennt man deutlich, dass kurz danach die
Bodentemperaturen höher als die Lufttemperaturen waren. Nur im Hochsommer
ist dies nicht zu erkennen. Vielleicht hat dies auch mit den physikalischen Eigenschaften
des Bodens zu tun. Denn je aufgeheizter die Steine, desto schwerer bzw.
langsamer kühlen sie sich bei und nach einem Niederschlagsereignis ab. Dabei
handelte es sich eventuell um die Phase der Bodenerwärmung im Frühjahr, da

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am Standort Reiche Zeche, Freiberg (Sachsen) 7
nach jedem Regenereignis die Bodentemperatur anstieg und sich gegenüber der
Globalstrahlung eher entgegengesetzt verhielt.
Zusammenfassung & Zukunftsaussichten
Es ist wichtig zu verstehen, dass sich die Schwankungen der Werte meteorologisch
klimatologischer Kenngrößen bei großskaliger Betrachtung relativieren.
Zum Beispiel schwankte der Rangkorrelationskoeffizient der Boden- und Lufttemperatur
im Vergleich der Quartale von ρ = 0,5959 (I. Quartal 2008) bis zu ρ =
0.8658 (III. Quartal 2007). Der Rangkorrelationskoeffizient der beiden Messgrößen
vom 01.05.2007 bis zum 01.03.2008, lag bei ρ =0,95. Es bestand also ein annähernd
perfekter monotoner Zusammenhang.
Eigentlich ist es nicht sehr sinnvoll die Messgrößen Niederschlag und Bodentemperatur
auf diese Art zu vergleichen. Denn Niederschlag ist höchstens auf ein paar
Stunden beschränkt und die Wirkung auf die Bodentemperatur tritt kurz danach
ein, um sich schnell wieder zu relativieren. Auch der Fakt, dass die Bodentemperatur-Daten
nur aus einer, noch dazu geringen Tiefe (5 cm) stammen, lässt nicht
viel Spielraum für aussagekräftige Ergebnisse.
Um wiederum das Klima vergangener Zeiten zu rekonstruieren, werden ähnliche
Auswertungen zusammen mit durch Tiefenbohrungen gewonnen geothermischen
Daten verwendet. Mit Hilfe der sogenannten Bohrloch-Klimatologie sind inzwischen
sehr gute Näherungen möglich. Dieser Zweig der Wissenschaft hat seit der
Zeit, als man das Signal des Klimas im Untergrund noch als eine ungewollte Störung
empfand (z.B. Lane, 1923) eine beachtliche Entwicklung hinter sich. Dies resultiert
daraus, dass meteorologische Daten meist gestört sind, wohin gegen die
Erde sich als „Low-Pass-Filter“ verhält und nur die Langzeit-Trends von Temperaturänderungen
speichert (Beltrami und Chapman, 1994). Um Bodentemperatur-
Daten aus großer Tiefe interpretieren zu können ist es daher wichtig zu wissen,
inwieweit sich die Veränderung der Bodentemperaturen im kleinskaligen Bereich,
also über ein Jahr bis zu einem Jahrzehnt, in wenigen Zentimetern Tiefe, auf die
Bodentemperaturen in hunderten von Metern Tiefe auswirken. Es stellte sich die
Frage, ob die sogenannten „ground-air-temperature-decoupling“ Zeiten und ihre
auslösenden Faktoren langfristig gesehen noch eine Rolle spielen. Allgemein gilt,
je tiefer man die Bodentemperatur misst, desto ungestörter und repräsentativer ist
das Ergebnis. Jährliche Temperaturänderungen sind je nach Bodenwärmehaushaltsparametern
vor Ort bis in eine Tiefe von 20 m spürbar, ein hundertjähriger 1K
Trend hingegen wird im Untergrund gespeichert und kann bei vorhandenen günstigen
thermischen Eigenschaften in einer Tiefe von rund 150 m gemessen werden
(Joss, 1934; Lettau, 1951). Diese kurzfristige Reaktion der Bodentemperatur auf
beispielsweise Änderungen der Lufttemperatur ist ein wichtiger Bestandteil der

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Agrarmeteorologie und der Mikrometeorologie. Aber der Boden reagiert nicht nur
auf Veränderungen der Lufttemperatur mehr oder weniger sensibel, sondern auch
auf Veränderungen der Vegetation, der Schneedecke, der Bodenfeuchte, des Austausches
latenter Wärme und der Sonneneinstrahlung. Somit wahrscheinlich auch
auf Veränderungen der Sonnenaktivitätszyklen. Es sind noch viele Untersuchungen
nötig, um diese komplizierten und komplexen Prozesse beispielsweise mit
numerischen Modellen adäquat reproduzieren zu können. Wenn man in der Lage
ist dies zu tun, kann man auch das zukünftige Klima relativ sicher modellieren.
Der Zusammenhang meteorologischer Größen und Bodentemperaturen wird in
naher Zukunft gerade in Sachsen an Bedeutung gewinnen. Eine statistische Analyse
der regionalen Klimatrends mit Hilfe von Daten aus der Sächsischen Klimadatenbank,
durchgeführt von J. Franke, V. Goldberg, U. Eichelmann, E. Freydank
und C. Bernhofer der TU- Dresden und des Deutschen Wetterdienstes von 2004
brachten beachtliche Ergebnisse (siehe Abbildungen 6-1 und 6-2). Zum Beispiel
ist in den letzten 50 Jahren der Niederschlag im Sommer um 10 % bis 30 % gesunken,
im Winter dagegen nahm er bedeutend zu. Es gab einen Anstieg heftiger
Regenereignisse im Frühsommer und eine Erhöhung der Länge und Häufigkeit
von Trockenperioden. Für Nordsachsen gab es einen Anstieg der Temperaturen im
Winter um über 2° C und in den letzen 30 Jahren ist die Einstrahlung und die potentielle
Evaporation um ungefähr 7 % gestiegen. Die Klimatische Wasserbilanz
(= Niederschlag abzüglich des Wertes der potentiellen Evapotranspiration) ist inzwischen
für manche Orte negativ geworden! Würden diese Trends weiterhin bestehen,
und so sieht es aus, dann muss man sich schon heute vor allem in der
Forst- und Landwirtschaft gravierend umstellen. Zum Beispiel auf die Pflanzung
wärmeliebender und trockenheitsduldender, resistenter Baumarten, aber nicht in
Monokulturen. Angesichts der Zunahme heftiger Regenereignisse im Frühsommer
sind verstärkt Erosionsschutzmaßnahmen nötig zum Beispiel in Form von konservierender
Bodenbearbeitung, beziehungsweise Direktsaat. Auf diese Weise würde
der Boden auch die immer häufiger auftretenden Trockenperioden in beiden Vegetationsperioden
besser überstehen. Die Aufgabe, die Region auf das Klima der
Zukunft vorzubereiten, ist daher nur durch die Zusammenarbeit von Fachleuten
der verschiedensten Disziplinen wie Klimatologie/Meteorologie, Pedologie, Hydrologie,
etc. möglich.

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am Standort Reiche Zeche, Freiberg (Sachsen) 9
Abbildung 1: Niederschlag im (a) Sommer und (b) im Winter : relativer Trend (%) in Sachsen, 1951-
2000 (Gauß- Krüger Koordinaten, 3°-Meridian-System), Quelle: Franke et. al., 2004
(a)
(a) (b)
(b)
Abbildung 2: Mittlere Temperatur im (a) Herbst und (b) Winter: absoluter Trend (°C) in Sachsen,
1951-2000, Quelle: Franke et. al., 2004
Laut einer Pressemitteilung des Deutschen Wetterdiensts war 2007 das zweitwärmste
Jahr seit 1901, seit Beginn der flächendeckenden Wetterbeobachtungen
in Deutschland: „Auch 2007 bestätigte sich erneut der Trend zu immer wärmerer
Witterung in Deutschland. So setzte sich bis zum Juni die im September des Vorjahres
begonnene Serie erheblich zu warmer Monate weiter fort. Seit mehr als 100
Jahren gab es keinen so milden Januar. Dieser trug auch dazu bei, dass der Winter
zum mildesten seit Beginn der deutschlandweiten Temperaturmessungen wurde.
Völlig außergewöhnlich verlief der April, mit extrem hohen Temperaturen, katastrophaler
Trockenheit und außergewöhnlichem Sonnenscheinreichtum. […] 2007
lag die Durchschnittstemperatur in Deutschland kurz vor dem Jahresende mit etwa
9,8° C um 1,6 Kelvin über dem langjährigen Mittel von 8,2° C.“ Auch die ersten
Monate des Jahres 2008 gestalteten sich zu mild.

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References
Beltrami, H., Chapman, D.S. (1994) Drilling for a past climate. New Sci. 142, 36– 40
(April 23).
Beltrami, H., Kellman, L. (2003) An examination of short- and long-term air ground temperature
coupling. Glob. Planet. Change, 38, 291-303.
Bodri, L., Cermak, V.(2007), Borehole Climatology. ELSEVIER, United Kingdom, 335 pp.
Franke, J., Goldberg, V., Eichelmann, U., Freydank, E., Bernhofer, C. (2004) Statistical
Analysis of regional climate trends in Saxony, Germany. Clim Res 27: 145–150
Hartge, K.H., Horn, R. (1999) Einführung in die Bodenphysik. Ferdinand Enke Verlag,
Stuttgart, 304 pp.
Häckel H. (1999) Meteorologie. Verlag Eugen Ulmer Stuttgart. 4.Auflage, 448 pp.
Heilmann, H., Fischer, J., Symmangk, R.(1993) Die Böden des Osterzgebirges und seines
nördlichen Vorlandes. Sächsisches Landesamt für Umwelt und Geologie, Bereich Boden
und Geologie.
Joss, G. (1934) Theoretical Physics. Blakie and Sons, London. 748 pp.
Lane, E. C. (1923) Geotherms of the Lake Superior Copper Country, Bull. Geol. Soc. Am.,
34, 703–720.
Lettau, H. (1951) Theory of surface temperature and heat-transfer
oscillations near level ground surface. Eos 32 (2), 189–200.
Scheffer, F., Schachtschabel, P. (2002) Lehrbuch der Bodenkunde. Spektrum
Akademischer Verlag GmbH, Heidelberg, 15. Auflage, 593pp.
Schmidt, W.L., Gosnold, W.D. and Enz, J.W. (2001) A decade of air-ground temperature
exchange from Fargo, North Dakota. Glob. Planet. Change, 29, 311-25.
Stoyan, D., Stoyan, H., Jansen, U. (1997) Umweltstatistik- Statistische Verarbeitung von
Umweltdaten. B.G. Teubner Verlagsgesellschaft, Stuttgart, Leipzig, 348 pp.
Williams, P.J., Smith M.W. (1989) The Frozen Earth, Fundamentals of Geocryology. Cambridge:
Cambridge University Press, 306 pp.
Internet: Homepage vom Deutschen Wetterdienst: http://www.dwd.de/