Klimaindizes der Lufttemperatur
Klimaindizes der Lufttemperatur
- Anzahl der Frost- und der Eistage
- Anzahl der Sommertage und der Tropennächte
- Monatliche Extremwerte
- Überschreitung bestimmter Schwellenwerte (Perzentile)
- Täglicher Temperaturbereich
- Heizgradtage
- Dauer von Warm- und Kälteperioden
- Länge der Vegetationsperiode
Anzahl der Frost- und der Eistage
Die Anzahl der Frosttage (FD) ist die jährliche Anzahl von Tagen an denen es Frost gibt, das heißt an denen die tägliche Minimumtemperatur (TN) unter 0oC liegt.
Ist TNij die tägliche Minimumtemperatur am Tag i im Jahr j, dann wird die Anzahl der Tage gezählt, an denen:
TNij < 0oC.
Entsprechend ist die Anzahl der Eistage (ID) definiert als die jährliche Anzahl von Tagen an denen es durchgehend Frost gibt, das heißt die tägliche Maximumtemperatur (TX) unter 0oC liegt.
Ist TXij die tägliche Maximumtemperatur am Tag i im Jahr j, dann wird die Anzahl der Tage gezählt, an denen:
TXij < 0oC.
Anzahl der Sommertage und der Tropennächte
Die Anzahl der Sommertage (SU) gibt die jährliche Anzahl der Tage an, an denen die tägliche Maximumtemperatur (TX) über 25oC ansteigt.
Ist TXij die tägliche Maximumtemperatur am Tag i im Jahr j, dann wird die Anzahl der Tage gezählt, an denen gilt:
TXij > 25oC.
Entsprechend ist die Anzahl der Tropennächte (TR) definiert als die jährliche Anzahl der Tage, an denen die Minimumtemperatur (TN) nicht unter 20oC fällt.
Ist TNij die tägliche Minimumtemperatur am Tag i im Jahr j. Gezählt wird dann die Anzahl der Tage an denen:
TNij > 20oC.
Temperatur-Extremwerte in einem bestimmten Zeitraum
Unter Extremwerten versteht man hier Maximal- und Minimalwerte der Maximum- und Minimumtemperaturen. Dementsprechend sind folgende vier Fälle definiert:
Maximalwert der täglichen Maximumtemperatur (TXx):
TXx ist die tägliche Maximumtemperatur im Monat k im Zeitraum j. Der monatliche Maximalwert der täglichen Maximumtemperatur ist dann:
TXxkj=max(TXxkj)
Maximalwert der täglichen Minimumtemperatur (TNx):
TNx ist die tägliche Minimumtemperatur im Monat k im Zeitraum j. Das Maximum der täglichen Minimumtemperatur jedes Monats ist dann:
TNxkj=max(TNxkj)
Minimalwert der täglichen Maximumtemperatur (TXn):
Sei TXn die tägliche Maximumtemperature im Monat k im Zeitraum j. Das Minimum der täglichen Maximumtemperatur eines jeden Monats ist dann:
TXnkj=min(TXnkj)
Minimalwert der täglichen Minimumtemperatur (TNn):
Ist TNn die tägliche Minimumtemperatur im Monat k im Zeitraum j.
Das Minimum der täglichen Minimumtemperatur eines jeden Monats ist dann:
TNnkj=min(TNnkj)
Überschreitung bestimmter Schwellenwerte (Perzentile)
Zur Berechnung der Perzentile wird eine Basisperiode, z.B. 1961-1990, angenommen. Um mögliche Inhomogenitäten zwischen den Zeiträumen innerhalb und außerhalb der Basisperiode zu vermeinden, wird für die Berechnung der Basisperiode ein Bootstrap-Verfahren nach Zhang et al. (2004) empfohlen. Bestimmt wird dann z.B. der Prozentsatz der Tage mit
Minimumtemperatur niedriger als das 10. Perzentil (TN10p):
Sei TNij die tägliche Minimumtemperatur am Tag i im Zeitraum j und sei TNin10 das 10. Perzentil des Kalendertages in der Mitte eines 5-Tage-Fensters für die Basisperiode. Der Prozentsatz der Zeit für die Basisperiode wird bestimmt für
TNij < TNin10.
Minimumtemperatur höher als das 90. Perzentil (TN90p):
Sei TNij die tägliche Minimumtemperatur am Tag i im Zeitraum j und sei TNin90 das 90. Perzentil des Kalendertages in der Mitte eines 5-Tage-Fensters für die Basisperiode. Der Prozentsatz der Zeit für die Basisperiode wird bestimmt für:
TNij > TNin90.
Maximumtemperatur niedriger als das 10. Perzentil (TX10p):
Sei TXij die tägliche Maximumtemperatur am Tag i im Zeitraum j und sei TXin10 das 10. Perzentil des Kalendertages in der Mitte eines 5-Tage-Fensters für die Basisperiode. Der Prozentsatz der Zeit für die Basisperiode wird bestimmt für
TXij < TXin10.
Maximumtemperatur höher als das 90. Perzentil (TX90p):
Sei TXij die tägliche Maximumtemperatur am Tag i im Zeitraum j und sei TXin90 das 90. Perzentil des Kalendertages in der Mitte eines 5-Tage-Fensters für die Basisperiode. Der Prozentsatz der Zeit für die Basisperiode wird bestimmt für
TXij > TXin90.
Täglicher Temperaturbereich
Der tägliche Temperaturbereich (DTR) ist definiert als mittlere monatliche Differenz zwischen der Maximumtemperatur (TX) und der Minimumtemperatur (TN).
Seien TXij und TNij die täglichen Maximum- beziehungsweise Minimumtemperaturen am Tag i im Zeitraum j. Wenn I die Anzahl der Tage in j repräsentiert, dann gilt:
DTRj = ∑Ii(TXij - TNij) / I
Heizgradtage
Die sogenannten Heizgradtage (HDD) sind ein Maß für die benötigte Heizenergie bezeichnen die Anzahl der Tage unterhalb einer festgelegten Temperatur, ab der geheizt werden muss. Ein typischer Wert ist eine Außentemperatur von 17°C. Die zugehörigen Heizgradtage (HD17) berechnen sich dann als Summe der Temperatur von 17°C minus der Temperatur der Tage mit
T<17°C.
Dauer von Warm- und Kälteperioden
Es gibt Indizes für die Dauer von Warm- und Kälteperioden.
Der Index für die Dauer einer Warmperiode (WSDI) ist definiert als jährliche Anzahl der Tagemit wenigstens 6 aufeinander folgenden Tagen an denen die Maximumtemperatur TX größer als das 90. Perzentil ist.
Ist TXij die tägliche Maximumtemperatur am Tag i im Zeitraum j und sei TXin90 das 90. Perzentil des Kalendertags in der Mitte eines 5-Tage-Fensters der Basisperiode. Dann wird die Anzahl der Tage pro Zeitraum aufsummiert, für die es Intervalle von mindestens 6 Folgetagen gibt, in denen gilt:
TXij > TXin90.
Entsprechend ist der Index für die Dauer einer Kälteperiode (CSDI) definiert als jährliche Anzahl der Tagemit wenigstens 6 aufeinander folgenden Tagen an denen die Minimumtemperatur TN kleiner als das 10. Perzentil ist.
Ist TNijdie tägliche Minimumtemperatur am Tag i im Zeitraum j und sei TNin10 das 10. Perzentil des Kalendertags in der Mitte eines 5-Tage-Fensters der Basisperiode. Dann wird die Anzahl der Tage pro Zeitraum aufsummiert, für die es Intervalle von mindestens 6 Folgetagen gibt, in denen gilt:
TNij < TNin10.
Länge der Vegetationsperiode
Die Länge der Vegetationsperiode (GSL) ist die jährliche (1. Jan bis 31. Dez in der Nord-Hemisphäre (NH), 1. Juli bis 30. Juni in der Süd-Hemisphäre (SH)) Anzahl zwischen dem ersten Zeitraum von wenigstens 6 Tagen in denen die mittlere tägliche Temperatur (TG) über 5oC liegt und dem ersten Zeitraum nach dem 1. Juli (1. Jan in SH) von 6 Tagen, in dem die mittlere tägliche Temperatur unter 5oC liegt.
Sei TGij die mittlere tägliche Temperatur des Tages i im Jahr j. Die Anzahl der Tage zwischen dem ersten Auftreten von wenigstens 6 Folgetagen mit: TGij > 5oC und dem ersten Auftreten nach dem 1. Juli (1. Jan. in SH) von wenigstens 6 Tagen in Folge mit:
TGij < 5oC.
Referenzen
Diese Informationen stammen von:
http://etccdi.pacificclimate.org/list_27_indices.shtml
Dort sind folgende Referenzen angegeben:
- Karl, T.R., N. Nicholls, and A. Ghazi, 1999: CLIVAR/GCOS/WMO workshop on indices and indicators for climate extremes: Workshop summary. Climatic Change, 42, 3-7.
- Peterson, T.C., and Coauthors: Report on the Activities of the Working Group on Climate Change Detection and Related Rapporteurs 1998-2001. WMO, Rep. WCDMP-47, WMO-TD 1071, Geneve, Switzerland, 143pp. (pdf, nicht barrierefrei)