Semi-objektive Klassifikation und statistische Auswertung von Wetterlagen Südpatagoniens

The thesis describes a weather type classification for Patagonia. The full German summary is provided below:

Das Klima des südlichen Patagoniens ist geprägt von dessen Lage in der Westwindzone und gleichzeitig der Andenkordillere, die eine ausgeprägte Wetterscheide darstellt. Diese Wetterscheide macht sich vor allem in einem hygrischen Ost-West-Profil bemerkbar. Über den Anden gehen ergiebige Stauniederschläge nieder, während im Osten weitgehend Trockenheit herrscht. Das Temperaturregime weist im Tages- wie im Jahresverlauf aufgrund hoher Ozeanität eine geringe Amplitude auf. Für den Bereich des südlichen Südamerika wurden von den Autorinnen Compagnucci und Salles (1997) mit Hilfe einer Hauptkomponentenanalyse sechs Wetterlagen identifiziert. Bedeutsamer für den Bereich Südpatagonien sind allerdings sechs von Endlicher (1991) beschriebene
Wetterlagen: Westlage, Nordwestlage, Südwestlage, Ostlage, Lage mit schwachem Druckgradienten und Hochdrucklage.
Die Datengrundlage dieser Wetterlagenklassifikation waren zum einen Daten des amerikanischen Wettervorhersagesystems von NCEP/NCAR, zum anderen Stationsdaten dreier Wetterstationen um den 53. Breitengrad Süd. Die Station Gran Campo Nevado befindet sich am Hauptkamm der Andenkordillere, die Station Skyring an einer Förde am Ostrand des Gebirgszuges und die Station Jorge C. Schythe in Punta Arenas im ostpatagonischen Tiefland. Bei einem Abgleich der beiden Datenquellen waren gute Übereinstimmungen mit den Daten des reanalyseprojektes NCEP/NCAR für die Parameter Bodenluftdruck, Temperatur und
Windgeschwindigkeit festzustellen, die Daten für relative Luftfeuchtigkeit wichen jedoch stark voneinander ab.
Ziel dieser Arbeit war es, Wetterlagetypen zu identifizieren, deren Häufigkeit des Auftretens festzustellen und Auswirkungen auf bestimmte Klimaparameter zu analysieren. Vier gängige Methoden sind dazu möglich: eine manuelle Klassifikation, eine korrelationsbasierte Klassifikation bzw. Quadratsummenmethode, eine Hauptkomponentenanalyse und eine Clusteranalyse. Jede dieser Methoden hat Vor- und Nachteile, die sich jedoch durch Kombination von automatischer Klassifikation und subjektivem Eingreifen verringern lassen. Für die vorliegende Wetterlagenklassifikation wurde eine semi-objektive Korrelationsmethode
verwendet. Zehn Wetterlagetypen konnten identifiziert und für einen Zeitraum von zwei bzw. zwanzig Jahren eine Klassifikation vorgenommen werden. Vier der Wetterlagen, die Westlage, die Südwestlage, die Nordwestlage und der Tiefdrucktrog über dem Pazifik nehmen zusammen 60,2 % aller Tage ein. Sie sind alle geprägt durch eine stark ausgeprägteWestwinddrift. Drei weitere Typen, die von Hochdruckgebieten charakterisiert werden (Hochdruckkeil, Hochdruckbrücke und Südlage), haben einen Anteil von 17,3 %. Von einem starken Hoch im Osten dominiert sind die Ost- und die Nordlage mit einer Häufigkeit von 6,4 %. Schließlich nimmt eine Wetterlage mit generell schwachem Druckgradienten 5,8 % ein. Ein relativ kleiner Anteil von 10,3 % kann nicht klassifiziert werden. Im Jahresverlauf können eindeutige Sommerwetterlagen wie Westlage, Hochdruckkeil und Lage mit schwachem Druckgradienten, Winterwetterlagen wie Nordwestlage, Tiefdrucktrog und Nordlage, und Lagen der Übergangsjahreszeiten wie Hochdruckbrücke und Ostlage erkannt werden. Die Klimaparameter Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Niederschlag, Globalstrahlung, Temperaturabweichung vom Monatsmittel und relative Feuchte weisen trotz großer Spannweiten deutliche Unterschiede zwischen den einzelnen Wetterlagen auf. Obwohl die zur Verfügung stehende Datenreihe nur einen sehr kurzen Zeitraum von zwei Jahren erfasst, sind die Ergebnisse der Häufigkeitsanalyse im Vergleich mit der 20jährigen Reihe statistisch abgesichert. Ebenso ist sichergestellt, dass sich die Wetterlagen in ihren Auswirkungen tatsächlich unterscheiden. Nachteilig wirkt sich jedoch der kurze Zeitraum auf die Aussagen über die konkreten Auswirkungen der Wetterlagen auf die einzelnen Klimaparameter aus. Durch zu kleine Datensätze sind besonders für die Station Skyring nur unzureichende Schätzungen möglich.
Jede der zehn Wetterlagen wird geprägt von einer Kombination der Faktoren zyklonale bzw. antizyklonale Dominanz, zugeführte Luftmassen, Anströmrichtung und Topographie und kann mit den Parametern Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Niederschlag, Globalstrahlung, Temperaturabweichung vom Monatsmittel und relative Feuchte charakterisiert werden. Bei einem Vergleich der Ergebnisse mit den Großwetterlagen nach Endlicher (1991) zeigt sich, dass alle sechs Endlicher-Wetterlagen auch bei der vorliegenden Klassifikation gefunden wurden. Sie weisen weitgehende Übereinstimmungen auf. Vier Wetterlagen wurden durch die
vorliegende Arbeit zusätzlich gefunden und definiert.