Unter dem Begriff Klima (Plural Klimate, Klimata oder auch Klimas) versteht man alle durchschnittlichen meteorologischen Vorgänge an einem Ort einschließlich ihrer Schwankungen nach Tages- oder Jahreszeit. Beeinflusst wird das Klima hauptsächlich durch die Sonnenaktivität, die Atmosphäre, den Meeren und Kontinenten, aber auch durch andere Gegebenheiten wie die Erdbahnstabilität. Nach Köppen-Geiger unterscheidet man 12 Großklimate: Eisklima, Tundenklima, Sommertrockenes Klima, Transsibirisches Klima, Feuchtkontinentales Klima, Sinisches Klima, Feuchtgemäßigtes Klima, Etesienklima, Wüstenklima, Steppenklima, Savannenklima und Tropisches Regenwaldklima. Gebiete, an denen die gleichen klimatischen Bedingungen herrschen, werden einer Klimaklasse zugeordnet. Je nachdem, ob das Klima vom Ozean oder vom Land abhängt, wird unterschieden zwischen maritimen und kontinentalem Klima. In Deutschland herrscht die gemäßigte Klimazone Mitteleuropas. Beeinflusst wird das Klima hier unter anderem vom Golfstrom. Das Wort Klima stammt vom altgriechischen Wort to Klima, dessen Bedeutung „Krümmung“ sich auf die Kugelkrümmung der Erde bezieht. Die Wissenschaft, die sich mit dem Klima befasst und es erforscht, heißt Klimatologie.

Zeitliche und räumliche Dimensionen

Im Gegensatz zum Wetter, das sich auf einen Zeitrahmen von wenigen Stunden bis Wochen bezieht, und der Witterung, die für einige Tage bis Wochen oder selten auch für einen Monat gilt, beschreibt das Klima den aus Statistiken ermittelten Zustand der Atmosphäre der Erde von mehreren Jahrzehnten, zumeist von 30 Jahren. Daten für diese Statistiken liefern Wetter- und Umweltsatelliten und Wetterstationen. Ein Problem, das den Klimaforschern entgegen tritt, ist die Bestimmung der Referenzzeiträume, denn Schwankungen des Wetters können sich je nach Beobachtungszeiträume stark auf das Endergebnis auswirken. Die Weltorganisation für Meteorologie hat deshalb Klimanormalperioden von einem festgelegten Zeitraum über 30 Jahre bestimmt. Die Zeiträume, die bereits erfasst sind, liefen 1931-1960 sowie 1961-1990. Die aktuelle Klimanormalperiode läuft noch bis zum Jahr 2020. Viele Prognosen, wie sich das Klima zukünftig entwickeln wird, beziehen sich aber bereits auf den Endpunkt der nächsten Periode im Jahr 2050.

Obwohl der Begriff „Klima“ häufig mit Weltklima oder auch globalem Klima gleichgesetzt wird, müssen die Ergebnisse jedoch nicht für alle einzelnen Standorte gelten. Wenn eine Erhöhung der globalen Temperatur von beispielsweise einem Grad festgestellt wird, muss das nicht heißen, dass es überall auf der Welt ein Grad wärmer geworden ist. Vielmehr können an einem einzelnen Standpunkt viel größere Schwankungen, ob wärmer oder kälter, der Fall sein. Diese sogenannten lokalen Effekte bringen etwa der Landwirtschaft wichtige Auskünfte. Die Maßstäbe, die beobachtet werden, wurden in drei Stufen aufgeteilt: Das Mikroklima beschreibt das Klima auf wenigen Metern und Kilometern, etwa einer Wiese oder einer Straße. Das Mesoklima wird in Landschaften oder Ländern bis einige hundert Kilometer erforscht. Das Makroklima schließlich beschreibt globale und kontinentale Zusammenhänge.

Mikroklima

Das Mikroklima wird in einem nur sehr kleinen, bodennahen Bereich erfasst. Entscheidend dafür sind die Nähe zum Boden und den dortigen Reibungen des Windes. Je nachdem, wie der Boden beschaffen ist und das Gelände oder der Pflanzenbewuchs des zu beschreibenden Mikroklimas ausgeprägt ist, können auch auf diesem kleinen Raum große Gegensätze des Klimas herrschen. Auch der Faktor Mensch trägt zu Veränderungen durch Bebauung z.B. mit Straßen bei, wodurch die regionaltypischen Gegebenheiten stark abweichen können. Außerdem kann er das Mikroklima z.B. durch das Abreißen eines Hauses schlagartig ändern. Im Mesoklima werden einzelne Klimate zwischen ein paar hundert Metern und wenigen Kilometern zusammengefasst. Als Beispiel eines Mesoklimas sei etwa ein Stadtklima oder auch das Regenwaldklima genannt. Ab mehr als 500 Kilometern Ausdehnung spricht man von einem Makroklima. Das Weltklima an sich zählt hier ebenfalls dazu. Es werden aber vor allem alle kontinent- und ozeanweit wirksamen Effekte, aber auch Effekte überregionalen Ausmaßes wie Monsune oder El Niño zu den Makroklimata gezählt.

Klimafaktoren, -systeme und –elemente

Klimafaktoren sind Prozesse, durch die das Klima entsteht oder es auch verändert wird. Sie werden nach primären Klimafaktoren von elementarer Natur und den sich daraus ableitenden sekundären Klimafaktoren unterschieden. Zu den primären Faktoren gehören die Einstrahlung der Sonne, die Höhe, die Verteilung von Land und Meer und den Gegebenheiten, wie die Erdatmosphäre zusammengesetzt ist. Zu den sekundären Klimafaktoren zählen Zirkulationssysteme und Kreisläufe der Erde, die sich aus den bereeits genannten primären Faktoren ergeben. Bedeutend sind etwa die Meeresströmungen und der Wasserkreislauf, die Zirkulation der Atmosphäre, aber auch regionale Systeme wie Monsune oder El Niño. Außerdem kann in einigen Fällen auch danach differenziert werden, ob die Faktoren einen anthropogenen oder einen natürlichen Ursprung haben. Eine Erweiterung der Klimafaktoren stellen die Klimasysteme dar. Die fünf Haupt-Geosysteme, aus denen sich das Erd-Klimasystem zusammensetzt, sind: Landoberfläche, Biosphäre, Kryosphäre, Hydrosphäre und Atmosphäre.

Unter Klimaelementen versteht man alle messbaren Eigenschaften des Klimasystems, wobei es sich bei den meisten um meteorologische Messgrößen handelt. Sie werden in Budget- Elemente und Nichtbudget-Elemente unterschieden. Budget-Elemente gehören dabei zu den verschiedenen Haushalten des Systems, Nichtbudget-Elemente dementsprechend nicht. Budgetelemente sind: Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, Lufttemperatur, Wind, Niederschlag, Verdunstung (potentielle und reale), Ein- und Ausstrahlung, Salzgehalt der Meer, Meeresströmungen, Wassertemperatur und Eisdicke bzw. Schneehöhe. Zu den Nichtbudget-Elementen zählen: Albedo, Sonnenscheindauer, Bewölkung, Rauhigkeitshöhe und Zirkulationsindizes.

Das Klima ist wandelbar

Über lange Zeiträume gesehen ändert sich das Klima. Das lässt sich z.B. anhand von Sedimenten, Fossilien, Eisbohrkernen oder an den Jahresringen versteinerter Bäume untersuchen. Naturgemäß gibt es immer weniger Datenmaterial, je weiter man in der Erdgeschichte zurückgeht. Deshalb werden bei der Arbeit an weit entfernten Klimazuständen Faktoren stärker berücksichtigt, die bei kurzfristigen Prozessen des Klimawandels sonst weniger beachtet werden. Das können etwa die Änderung an der Solarkonstante sein, aber auch die Variabilität der Erdbahn oder Kontinentaldrift. Dies führt häufig zu Missverständnissen zwischen den Forschungsrichtungen der Paläontologie bzw. Geologie auf der einen Seite und der Klimatologie auf der anderen Seite. Veränderungen wie Unterschiedlichkeiten der Sonneneinstrahlung oder der Vulkanaktivität sowie Ereignisse wie Meteoriteneinschläge gehören zu den bedeutendsten Ursachen von Klimaveränderungen.

Aber auch der Klimafaktor Mensch trägt seit dem 19. Jahrhundert wesentlich zu einer Veränderung des Klimas bei. Durch das Verbrennen fossiler Brennstoffe hat sich der Kohlendioxid-Anteil in der Erdatmosphäre stark erhöht. Hinzu kommen vermehrte Methangase durch Massentierzucht sowie weitere Treibhausgase. Gleichzeitig fallen immer mehr Waldflächen weg. In Folge dessen hat erhöht sich die globale Durchschnittstemperatur stetig. Zusammen mit der veränderten Zusammensetzung der Erdatmosphäre führt das zu weitreichenden Folgen für den Menschen und den Planeten. Die Meeresspiegel steigen und immer mehr Tierarten sterben aus.