Interaktive Lernsoftware wird zu einem immer bedeutenderen Bestandteil der alltäglichen Unterrichtspraxis. Die Konzepte für diese Art der Software sind z.T. mehr als 30 Jahre alt.
Im Rahmen dieser Publikation wird anhand der Fachlichkeit Klimaklassifikation die Konzeption und Umsetzung einer zeitgemäßen Lernsoftware beschrieben.
Als Basis für die Fachlichkeit werden Grundlagen der Klimatologie und Klimaklassifikation wie z.B. der Planetarische Zirkulationsgürtel behandelt sowie die unterschiedlichen Systematiken der Klimaklassifikationen erläutert. Hierzu zählen die genetischen Ansätze von H. Flohn und die effektiven Ansätze von Lauer & Frankenberg oder W. Köppen.
Die unterschiedlichen Klimasystematiken werden auf; fachdidaktische Eignung und hinsichtlich Realisierbarkeit in einer Lernsoftware untersucht, sowie die Vor und Nachteile diskutiert.
Bei der fachlichen Konzeption der Lernsoftware werden neben der Auswahl des geeigneten Lernsoftwaretyps auch die didaktischen Grundlagen entwickelt.
Die praktische Umsetzung eines Konzepts in eine nutzbare Lernsoftware wird im zweiten Teil beschrieben. Im Stil eines Kochbuchs werden alle Schritte erläutert, die notwendig sind um ein Softwarekonzept zu erstellen und zu implementieren. Hierzu gehören neben dem fachlichen und technischen Konzept das Design als auch das Mensch Maschine Interface sowie die Klimadatenaufbereitung.
Am praktischen Beispiel werden Vor- und Nachteile von Technologien, Methoden und deren Umsetzung diskutiert. Die auf Basis dieser Überlegungen entstandene Lernsoftware „Klimastation“ kann kostenlos unter www.klimastation.com herunter geladen werden.
Als Referenz für diese Anwendung werden alle Funktionalitäten ausführlich erläutert und deren unterrichtliche Einsatzmöglichkeiten praktisch beschrieben.
Inhaltsverzeichnis
1. Einführung in die Thematik
2. Rahmenbedingungen für den Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologie im Unterricht
2.1. Politische Rahmenbedingungen
2.2. Informations- und Kommunikationstechnologie im Geographieunterricht
2.3. Hemmfaktoren für den Fortschritt im Klassenzimmer
2.3.1. Hemmfaktor Hardwareausstattung
2.3.2. Hemmfaktor Lehrerausbildung
2.3.3. Hemmfaktor Softwareausstattung
3. Ziele der Arbeit
3.1. Entwicklung einer interaktiven Lernsoftware
3.2. Anforderungen an die Lernsoftware
4. Klimatologie und Klimasystematik
4.1. Historische Entwicklung der Klimasystematik
4.2. Neuere Versuche der Klimaklassifikation
4.3. Die unterschiedlichen Ansätze bei der Klimaklassifikation
4.4. Die effektive Klimaklassifikation von W. Köppen
4.4.1. Klimazonen
4.4.2. Klimatyp
4.4.3. Klimauntertyp
4.5. Die genetische Klimaklassifikation von H. Flohn
4.5.1. Planetarische Zirkulationsgürtel
4.5.2. Klimatische Ausprägungen und Genese der Klimazonen nach H. Flohn
4.6 Effektive versus genetische Klimasystematik
5. Konzeption der Software
5.1.
Wahl einer geeigneten Klimaklassifikation unter Berücksichtigung fachdidaktischer Aspekte
5.1.1. Der genetische Ansatz von H. Flohn
5.1.2. Der effektive Ansatz von W. Köppen
5.1.3. Der effektive Ansatz von Lauer & Frankenberg
5.1.4. Abschließende Zusammenfassung
5.2. Verwendete Klimadaten
Kapitel Inhalt
5.2.1. Klimadatenquelle GHCN V2
5.2.2. Datenkonvertierung und Klimadatenstruktur der Lernsoftware „Klimastation“
5.3. Lernsoftwaretypologie
5.3.1. Simulationsprogramme
5.3.2. Informations- und Datenbanksysteme
5.3.3. Internet
5.3.4. Tutor- und Lernprogramme
5.3.5. Auswahl eines geeigneten Lernsoftwaretyps
5.4. Kartographische Darstellung
5.4.1. Praktische Umsetzung
5.4.2. Datenreduktion
5.5. Entwicklungsumgebung
5.6. Grundstruktur und Basisfunktionalität der Lernsoftware
5.6.1 Programmtechnische Grundstruktur
5.6.2 Prozedur „koeppen“
5.7 Benutzeroberfläche – Mensch Maschine Interface
5.7.1. Fenstertechnik
5.7.2. Pull - Down Menüs
5.7.3. Standardsteuerelemente
6. Funktionale Struktur, Installation und Bedienung
6.1. Funktionsübersicht
6.2. Programminstallation
6.2.1. Installation der Lernsoftware „Klimastation“
6.2.2. Installation des Programms „Klimastation“ innerhalb von Netzwerken
6.2.3. Programmstart
6.3. Hypermediales Kartensystem – Erdteilfenster
6.3.1. Toolbar Schaltfläche „Station wählen“
6.3.2. Toolbar Schaltfläche „Entfernung messen“
6.3.3. Toolbar Schaltfläche „Karte verschieben“
6.3.4. Toolbar Schaltfläche „nahe Stationen“
6.3.5. Visualisierungseffekte des Hypermedialen Kartensystems
Kapitel Inhalt
6.4. Benutzerdialog „Klimadiagramm“
6.4.1. Klimadiagramm nach Walter und Lieth
6.4.2. Klimadiagramm mit Niederschlagsäulen
6.5. Menütitel „Datei“
6.5.1. Menüpunkt „Datei -> Exportieren“
6.5.2. Menüpunkt „Datei -> Drucken“
6.5.3. Menüpunkt „Datei -> Einstellungen“
6.5.4. Menüpunkt „Datei -> Beenden“
6.6. Menütitel „Stationen“
6.6.1. Menüpunkt „Stationen -> Station wählen“
6.6.2. Menüpunkt „Stationen -> Suchen“ und „Station -> Auswahl bearbeiten“
6.6.3. Menüpunkt „Stationen -> Suche nach Klassifizierung“
6.6.4. Menüpunkt „Stationen -> Benutzerdefinierte Stationen“
6.7. Menütitel „Ansicht“
6.7.1. Menüpunkt „Ansicht -> Erdteilkarte Visualisierungseffekte“
6.7.2. Menüpunkt „Ansicht -> Globus, Erdteil öffnen, Klimakarte, Legende“
6.8. Menütitel „Klimathemen“
6.9. Menütitel „Trainer“
6.9.1. Menüpunkt „Datei -> Programmeinstellungen -> Trainingsstationen festlegen“
6.9.2 Menüpunkte „Klimaklassifikation Üben und Testen“
6.9.3 Menüpunkte „KlassiQuiz und Highscore“
7. Zusammenfassende Bewertung der unterrichtlichen Einsatzmöglichkeiten der Lernsoftware „Klimastation“
7.1. Lehrplanbezug der Software
7.2. Mögliche Unterrichts- und Organisationsformen
7.3 Stellung der Lernsoftware im Unterrichtsverlauf
8. Literaturverzeichnis
9. Abbildungsverzeichnis
10. Tabellenverzeichnis
1. Einführung in die Thematik
Die Entwicklung der Informations- und Kommunikationstechnologie (IuK) ist in den vergangenen Jahrzehnten entscheidend fortgeschritten. Wurden in den 60er und 70er Jahren Datenverarbeitungsgeräte noch vorwiegend in der Wirtschaft und der öffentlichen Verwaltung eingesetzt, so haben sich heute IuK Gerätschaften in allen Bereichen der Wirtschaft und Medien wie auch im privaten Bereich etabliert.
Bis vor etwa 20 Jahren wurde Informationstechnologie primär in Form von Großrechnern bzw. mittlerer Datentechnik (Mainframes) eingesetzt.
Aufgrund der technischen Entwicklung (u.a. Entwicklung von integrierten Schaltkreisen) konnten elektronische Geräte mit ähnlicher Funktionalität entwickelt werden, die zum einen kompakter in der Größe und zum anderen günstiger in der Herstellung waren.
Seit Anfang der 80er Jahre wurden beispielsweise Rechensysteme aufgrund des stark verbesserten Preis - und Leistungsverhältnisses auch für den privaten Nutzer interessant. Die ersten „Heimcomputergeräte“ kamen auf den Markt und wurden von interessierten Jugendlichen und Erwachsenen genutzt.
Parallel zu dieser Entwicklung im privaten Bereich entwickelte IBM 1982 den sog. Personal Computer (PC), der primär für den professionellen Einsatz entwickelt wurde und durch seinen modularen Hardwareaufbau dem Einsatzzweck entsprechend konfiguriert werden konnte. Auf der Softwareseite verwendete IBM als Betriebssystem ein bis dahin unbekanntes System mit dem Namen MS-DOS der Firma Microsoft, obwohl zu jener Zeit das Betriebssystem CP/M der Firma Digital Research die Rolle eines Quasi-Standards einnahm.
Seit Beginn der 90er Jahre ist die IuK gekennzeichnet von einem immer breiter werdenden Einsatzbereich der PC-Technologie, sowohl im privaten als auch im beruflichen und schulischen Umfeld. Die Nutzung von Computertechnologie hat sich zu einer Kulturtechnik entwickelt. Dieser Entwicklung trägt auch die Schulausbildung durch eine entsprechende, politische Rahmensetzung Rechnung.
2. Rahmenbedingungen für den Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologie im Unterricht
2.1. Politische Rahmenbedingungen
Bereits am 19. September 1983 hat der Europäische Rat übereinstimmend die Einführung von Informationstechnologien im Unterricht beschlossen[1].
Als ein Ergebnis dieser Bemühungen ist sicherlich die Einführung von Informatikunterricht in der Sekundarstufe II anzusehen, auch wurde im Fachunterricht der Einsatz von Informationstechnologie vorgesehen. In den Richtlinien und Lehrplänen des Landes Nordrhein Westfalens für das Fach Erdkunde des Gymnasiums Sekundarstufe I, findet sich beispielsweise folgender Bildungsauftrag:
„Die Vermittlung grundlegender Kenntnisse, Fähigkeiten und Fertigkeiten... Dazu bedarf es im Unterricht der Beschäftigung und Auseinandersetzung mit der menschlichen Kulturtätigkeit ... mit den Informations- und Kommunikationstechnologien“.[2]
Auch in den Richtlinien und Lehrplänen für die Sekundarstufe II des Fach(e)s Erdkunde lassen sich ähnliche Aufgabenstellungen finden:
„Die Gymnasiale Oberstufe soll Qualifikationen fördern, die sowohl für den Erwerb der allgemeinen Hochschulreife als auch für die Studien- und Berufswahl von Bedeutung sind ... die Fähigkeit die modernen Informations- und Kommunikationstechnologien nutzen zu können“.[3]
Um eine Informationstechnische Grundbildung (ITG) im Bereich der Schule zu ermöglichen, soll nach dem „Rahmenkonzept Neue Informations- und Kommunikationstechnologien“ des Kultusministeriums des Landes Nordrhein Westfalen diese ITG im Rahmen des Fachunterrichts erfolgen, für den sich „thematische Anknüpfungsmöglichkeiten ergeben...“[4]
2.2. Informations- und Kommunikationstechnologie im Geographieunterricht
Der Erdkundeunterricht „gilt als eines der medienfreundlichsten und medienreichsten Unterrichtsfächer“, [5] dieser Aussage folgend ergeben sich im Erdkundeunterricht eine Vielzahl von Anknüpfungsmöglichkeiten für den Einsatz der Informationstechnologie.[6]
Nach der Definition von Brucker sind Medien „als pädagogische Hilfsmittel notwendig, da sie als Träger von Informationen zwischen der Wirklichkeit und dem Empfänger vermitteln“.[7]
Ein technisches Medium, wie der Computer, kann eine Vielzahl von Darstellungsformen, von Animationen über Bilder bis hin zu Zahlen und Diagrammen, wiedergeben. Diese Universalität gibt dem Computer bzw. der Computersoftware, zusätzlich zur hohen außerschulischen Bedeutung, eine herausragende Stellung als Unterrichtsmedium.[8]
Neben der Integration verschiedener Darstellungsformen zu einer multimedialen Präsentation von Informationen ermöglicht Computersoftware u.a. eine dynamische Interaktion mit dem Benutzer. So kann sich durch interaktive hypermediale Software das Informationsangebot dem Informationsbedarf des Nutzers anpassen.
Das wohl bekannteste Beispiel für hypermediale Inhalte sind Webseiten mit Hyperlinks. Durch den Einsatz von Links können Nutzer auf andere Inhalte geleitet werden oder auch Zusatzinformationen zu den durch Links gekennzeichneten Begriffen erhalten.
Nicht nur bei textbasierten Dokumenten lässt sich das hypermediale Verfahren verwenden, auch bei Kartensystemen können z.B. durch Anklicken einer Stadt weiterführende Informationen, wie Bevölkerungszahl, Altersstruktur, Umsatz im Einzelhandel oder Kraftfahrzeuge pro Einwohner angegeben werden.
Diese Informationen könnten auch mit Hilfe einer herkömmlichen Karte übermittelt werden, die Vielzahl der verschiedenen Informationen würde jedoch diese Karte zwangsläufig unübersichtlich machen, so dass sie von didaktisch fragwürdigem Wert wäre.
Neben der Funktion als Medium im Sinne eines reinen Informationsträgers können Computerprogramme bei entsprechender Auslegung weit mehr.
„Die lange Jahre diskutierte Frage, welche geographischen Inhalte programmierbar seien, lässt sich nur in der Weise beantworten, dass alle Bereiche prinzipiell programmierbar sind, wenn sie in ein logisches System gebracht werden.“[9]
Auf diese Art und Weise lassen sich z.B. Prozesse visualisieren, die im Gegensatz zum klassischen Film bzw. Trickfilm interaktive Eingriffsmöglichkeiten gestatten, die in Abhängigkeit vom Eingriff den Prozess verändern und so zu anderen Ergebnissen führen.
Weitere Einsatzmöglichkeiten für Computer im Geographieunterricht bieten Lernprogramme an, die das Lernen mit Hilfe der Technik des operanten Konditionierens unterstützen.
2.3. Hemmfaktoren für den Fortschritt im Klassenzimmer
Bei der Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten des Computers im Unterricht
stellt sich die Frage, warum die Einführung im Unterricht so schleppend vorangeht, obwohl bereits 1983 die politische Willensbekundung für die Einführung abgegeben wurde ?
Um diese Frage zu beantworten, sollen im Folgenden einige wichtige Faktoren benannt werden, die einen breiteren Einsatz von Computern im Unterricht hemmen.
Die wichtigsten Hemmfaktoren für den Einsatz von Informationstechnologie sind:
- Unzureichende Hardwareausstattung in der Schule
- Unzureichende Hardwareausstattung der Lehrer
- Unzureichende Lehrerausbildung
- Unzureichende Softwareausstattung
2.3.1. Hemmfaktor Hardwareausstattung
Der Hemmfaktor Hardwareausstattung entsteht neben dem chronischen Mangel an finanziellen Mitteln im Bildungsbereich auch durch fehlende Investitionssicherheit bei der Anschaffung von Computerhardware.
In dem von kurzen Produktzyklen gekennzeichneten Hardwaremarkt ist es schwer, Technik zu beschaffen, die auch noch in einigen Monaten mit der neuesten Software kompatibel sein wird.
So sind z.B. erschwingliche Heimcomputer, wie der Atari ST oder Commodore Amiga, die in ihrer Leistungsfähigkeit Ende der 80er Jahre dem Personal Computer überlegen waren, vom Markt verschwunden. Mit der Generation der 32Bit Prozessoren i368 hat sich auch im PC Bereich die grafische Benutzeroberfläche durchgesetzt.
Die Liste der technischen Entwicklungen ließe sich noch beliebig lang fortsetzen, da auch heute das Ende von qualitativ großen Sprüngen bei der Hard- und Softwareentwicklung noch nicht abzusehen ist.
Diese rasante Entwicklung hemmt nicht nur die Anschaffung im Schulbereich, sondern auch im privaten Bereich. Ein Lehrer, der Computersoftware im Unterricht einsetzen will, muss sich zuerst selbst mit dem Programm vertraut machen. Da die Unterrichtsvorbereitung in der Regel im privaten Umfeld stattfindet, erweist sich eine mangelnde Ausstattung an PC im privaten Bereich als wichtiger Hemmungsfaktor.[10]
In den letzten Jahren zeichnet sich jedoch eine größere Investitionsfreudigkeit seitens der Politik ab, so führen Initiativen wie „Schulen ans Netz“ etc. zu einer deutlich besseren Hardwareausstattung an den Schulen.
Auch die Industrie hilft mittlerweile mit kostenlosen PCs, ISDN- und Online-Anschlüssen den Ausstattungstand in den Schulen zu verbessern.[11]
2.3.2. Hemmfaktor: Lehrerausbildung
Der zweite Hemmfaktor ist die unzureichende Lehrerausbildung im Bereich der Computertechnik und Computeranwendung.
„Auch 1999 wird nur an wenigen Universitäten und Pädagogischen Akademien der Computer in die Ausbildung integriert.“[12]
Auch wenn das Zitat von einem österreichischen Autor stammt, lässt es sich auch auf die deutsche Hochschullandschaft übertragen.
Dieses Defizit der Lehrerausbildung kann vor allem für junge Lehrer ein Problem darstellen da ihre älteren Kollegen zu Recht erwarten, dass sie mit der vergleichsweise jungen IuK Technologie besser vertraut sind als sie selbst.
Ein Grossteil der hierzulande im Einsatz befindlichen Lehrer haben, aufgrund ihres Alters während ihrer Ausbildung keinen Zugang zum Computer erhalten.
Eine mögliche Lösung des Kompetenzproblems könnten Fort- und Weiterbildungsmaßnahmen sein. Wie die Dissertation „Die Diffusion und Adoption von Software für den Erdkundeunterricht“ von Albert Seidl zeigt, ist das Angebot von Fortbildungsmaßnahmen ein entscheidender Faktor für den Einsatz von Computer bzw. Computersoftware:
„Dabei ist ein enges Netzwerk von Fortbildungsträgern auf regionaler Ebene erkennbar effektiver und nachhaltiger in seiner Wirkung als zentral organisierte Kurse, die nicht in dem für das Erlernen des Umgangs mit der neuen Technologie erforderlichen Maß Rückfragen, informelle Kontakte und gegenseitige Hilfen ermöglichen. Der amtlichen Lehrerfortbildung kommt also in Zusammenhang mit der Übernahme von Lernsoftware in den Unterricht eine hohe Bedeutung zu.“[13]
2.3.3. Hemmfaktor Softwareausstattung
Ein weiterer Hemmfaktor ist die unzureichende Softwareausstattung an vielen Schulen. Hierbei ist nicht die Ausstattung mit Standardsoftware, wie z.B. Microsoft Office gemeint, sondern vielmehr der Mangel an unterrichtsbezogenen Informations-, Simulations-, Übungs-, Tutor- und Lernprogrammen.
Im Gegensatz zu anderen Fächern ist die Geographie, oder besser ausgedrückt, war die Geographie, bevorzugt. Wegen des traditionell hohen Medieneinsatzes in diesem Fach wurden zu Beginn der 90er Jahre zahlreiche Produkte zu geographischen Themenfeldern entwickelt.
Aufgrund der langsamen Verbreitung des Einsatzes von Lernsoftware im Unterricht und der hohen Raubkopierquote stellte z.B. der Westermann Verlag zwischenzeitlich die Entwicklung von Geographiesoftware ein. Auch die Firma Hubita - Geosoftware hat in den letzten zwei Jahren keine neue Software auf den Markt gebracht. Andere Verlage reduzierten ihr Angebot deutlich.[14]
Der Grund hierfür sind Rentabilitäts-Überlegungen seitens der Hersteller.
„die Produktion von schulischer Lernsoftware ... für die Hersteller große Risiken darstellt, da der Schulmarkt sehr begrenzt ist.“[15]
Erschwerend kommt neben dem begrenzten Markt die in diesem Bereich rasante Entwicklung der softwaretechnologischen Möglichkeiten hinzu. Durch immer leistungsfähigere Hardware wird die Erwartung der Nutzer an Lernsoftware immer höher. Dies treibt die Entwicklungskosten in die Höhe, was aufgrund des kleinen Marktes für die Hersteller immer geringere, wenn überhaupt vorhandene Margen bedeutet. Eine Vielzahl der gegenwärtig erhältlichen Softwaretitel sind daher älteren Datums, was in der Praxis bedeutet, dass es sich um MS DOS Programme handelt, die für die heutige Schülergeneration unattraktiv wirken und daher Motivation eher ab- als aufbauen, was jedoch den didaktischen und thematischen Wert dieser Programme nicht schmälern muss.[16]
Die Politik versucht das Problem durch Subventionen zu lösen, so hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Herbst 2000 das Projekt „ Neue Medien in der Bildung“ mit der Gesellschaft für Mathematik und Datentechnik (GMD) als Projektträger im Rahmen des Aktionsprogramms "Innovation und Arbeitsplätze in der Informationsgesellschaft des 21. Jahrhunderts" aufgelegt, es subventioniert die Entwicklung u.a. im Bereich von schulischer Software mit bis zu 50% der Entwicklungskosten.
3. Ziele der Arbeit
Wie im Kapitel 2. erläutert, ist ein wichtiger Hemmfaktor für den Einsatz von IuK im Unterricht das mangelnde Angebot an Lernsoftware.
Ein adäquater Ansatz zur Lösung dieses Problems ist die Entwicklung von Lernsoftware im Rahmen von Examens- und Diplomarbeiten zu ermöglichen und zu fördern, da hier der Aspekt der kommerziellen Verwertbarkeit nicht im Vordergrund steht.
3.1. Entwicklung einer interaktiven Lernsoftware
Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Lernsoftware zum Thema Klimaklassifikation, die bei der Vermittlung des komplexen Themas Klima im Geographieunterricht Hilfestellung bieten soll. Der gewählte Inhalt, die Klimaklassifikation hat eine besonders hohe Bedeutung, da sie z.B. als Grundlage bei der Erstellung von Klima- bzw. Geozonenkarten dient und diese wiederum eine große Bedeutung für die Herausbildung einer naturgeographischen Vorstellung über die Welt haben.[17]
Die Grundlage für jede kartographische Darstellung des Klimas ist eine Klassifikation, da nur mit ihrer Hilfe die grenzenlose Variation der Ausprägung von Klimaelementen und -faktoren systematisiert werden kann.
Klassifikationen werden jedoch nicht nur in der Klimatologie vorgenommen,
sondern auch in anderen Bereichen der Geographie, wie z.B. bei der Stadtgröße und den Bodentypen. Aber auch in anderen, vor allem exakten naturwissenschaftlichen Disziplinen werden Klassifikationen eingesetzt.
Insbesondere zwei Gründe sprechen für ein exemplarisches Behandeln von Klassifikationen im Geographieunterricht:
- Die Kenntnis der regelhaften räumlichen Verteilungsmuster der Klimate leistet einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung der „Räumlichen Handlungskompetenz“
- Das Klima ist für jeden Schüler ständig erfahrbar und hat daher eine sehr hohe Anschaulichkeit.
Dieses Thema ließe sich natürlich auch mit „klassischen“ Medien, wie z.B. Wandkarte und Tafel unter Einsatz der „klassischen“ Methode des Frontalunterrichts vermitteln. Doch unter dem Gesichtspunkt zeitgemäßer Unterrichtsmethoden und einem handlungsorientierten Medieneinsatzes (learning by doing)[18] können die Kenntnisse über die weltweiten Klimaverhältnisse, auch aufgrund der großen Datenmenge, die für eine möglichst wirklichkeitsgetreue Darstellung des Klimas der Erde notwendig sind, am effektivsten mit Hilfe des Computers und einer entsprechender Lernsoftware vermittelt werden.
3.2. Anforderungen an die Lernsoftware
Bei der Entwicklung der Software sollte eine zeitgemäße grafische Benutzeroberfläche genutzt werden, deren Bedienung sich an die Standards des verwendeten Betriebssystems hält. Nur wenn die Bedienung der Software sich an gängigen Betriebssystemen orientiert, kann der Anspruch, die Informationstechnische Grundbildung (ITG) im Fachunterricht zu unterstützen, erfüllt werden. Beim Einsatz eines propretären Bedienungskonzepts können zwar die fachlichen Inhalte vermittelt werden, es werden jedoch keine ITG unterstützenden instrumentellen Lernziele gefördert.
Die zu entwickelnde Software soll zum einen über Karten verfügen, die alle Kontinente abdecken und zum anderen über Klimadaten informieren, die ein möglichst gleichmäßig verteiltes, weltumspannendes Stationsnetz abbilden.
Zur Förderung der räumlichen Handlungskompetenz sollte ein hypermediales Kartensystem zum Einsatz kommen, das es dem Schüler erlaubt, die in der Karte gewählte Klimastation direkt mit den entsprechenden Klimadaten zu assoziieren.
Aus fachwissenschaftlicher Sicht müssen die verwendeten Daten aus einem 30jährigen Beobachtungszeitraum stammen, um dem Begriff Klima gerecht zu werden, da von Klima im erst bei einer Betrachtung von 30 Jahren gesprochen werden kann.[19]
Damit Klimadaten einzelner Stationen übersichtlich dargestellt werden können, ist der Einsatz von Klimadiagrammen zweckmäßig, diese Möglichkeit soll die Lernsoftware ebenfalls bieten. Diesbezüglich sollen auch neben den „klassischen“ Diagrammformen mit Temperaturkurve und Niederschlagssäulen die neueren Darstellungsformen, wie z.B. die von Walter berücksichtigt werden.
Neben dem Entdecken und Erforschen der Klimate der Erde soll das Programm ausreichende Informationen über die Systematik einer Klimaklassifikation und die Herkunft der verwendeten Andauer-, Grenz- und Schwellenwerte bieten um dem Nutzer zu ermöglichen, diese Informationen zu verstehen und sie anwenden zu können.
Das Ziel dieses Prozesses des Entdecken, Erforschen, Informieren und Erkennen ist das ausbilden einer Vorstellung über die räumlichen Verteilungsmuster der Klimate. Das Programm sollte auch eine Möglichkeit bieten, den Nutzer beim Überprüfen seiner Kenntnisse und Fähigkeiten zu unterstützen und ihn zu einer Selbstoptimierung motivieren.
Die Software soll verschiedene Einsatzmöglichkeiten unterstützen. Neben dem Einsatz als Medium im „normalen“ Klassenraum und im Rahmen von computerunterstütztem Unterricht im „Computerraum“, soll die Software dem Nutzer die Möglichkeit bieten auch, unabhängig von der Einbindung im Hochschul- oder Schulunterricht die Systematik einer Klimaklassifikation zu erlernen und anzuwenden.
Bei der Einbindung einer diesen Anforderungen entsprechenden Software können im Rahmen der Unterrichtsplanung, je nach Einsatzzweck, der Software eine Vielzahl von Lernzielen aus dem kognitiven, instrumentellen und affirmativen Bereich abgeleitet werden.[20]
Affektive und soziale Lernziele können nicht bzw. nur indirekt berücksichtigt werden können, da sie mit Hilfe von Lernprogrammen nur schwer vermittelbar sind. Es ist jedoch möglich, durch einen entsprechende Sozialform wie z.B. durch Teamarbeit bzw. Kleingruppenarbeit beim Einsatz von Lernsoftware im Unterricht diese Lernzielkategorie zu berücksichtigen.[21]
4. Klimatologie und Klimasystematik
Die Klimatologie wird „als Lehre vom Klima und dessen räumlicher und zeitlicher Veränderung“[22] bezeichnet, sie ist vor allem ein Teilbereich der physischen Geographie und der Meteorologie. Aus geographischer Sicht definiert Blüthgen das Klima als:
„...die für einen Ort, eine Landschaft oder einen größeren Raum typische Zusammenfassung der erdnahen und die Oberfläche beeinflussenden Zustände und Witterungsvorgänge während eines längeren Zeitraums in charakteristischer Häufigkeitsverteilung[23]
Neben dieser geographisch orientierten Definition steht die theoretische Klimatologie, die vor allem im Bereich der Meteorologie behandelt wird und sich auf physikalisch-mathematische Modelle stützt, um als Fernziel die Vorhersage des Klimas für einen begrenzten Raum zu ermöglichen.[24]
Aufgrund der zahlreichen Auswirkungen des Klimas auf den Menschen und seinen Lebensraum wird die Klimatologie auch in anderen Disziplinen unter dem jeweiligen Gesichtspunkt behandelt, Agrarwirtschaft, Forstwirtschaft und Medizin sind hierfür nur einige Beispiele. Die klimatischen Bedingungen können häufig Erklärungsansätze für soziale, kulturelle und wirtschaftliche Entwicklungen von Kontinenten, Ländern und Regionen liefern. Diese hohe Bedeutsamkeit der Klimatologie rechtfertigt die Behandlung im Schulunterricht, was sich auch in den entsprechenden Lehrplänen niederschlägt. So findet sich in den Lehrplänen und Richtlinien des Landes Nordrhein-Westfalen für die Sekundarstufe II der obligatorische Inhaltsbereich „Klima- und Vegetationszonen in ihrer unterschiedlichen Bedeutung für die Entwicklung von Räumen“[25]. Doch nicht nur in der Sekundarstufe II wird dieses Thema behandelt, der Bereich Geofaktoren und Geozonen ist auch in den Richtlinien und Lehrplänen der Sekundarstufe I (NRW) zu finden. Er ist dort als verbindlicher Inhalt für die Jahrgangstufen 5, 7/8 und 9 vorgesehen.
4.1. Historische Entwicklung der Klimasystematik
Der älteste Teilbereich der Klimaforschung ist sicherlich die Klimasystematik, bereits um 500 v. Chr. versuchte Parmenides von Elea die ihm damals bekannte Welt in Klimazonen einzuteilen. Er sprach von einer verbrannten Zone und einer gemäßigten Zone, die seinen Lebensraum einschlossen sowie einer kalten Zone nördlich davon.
Erst durch die Erfindung des Thermometers (vermutlich Galilei 1622) konnte eine Klimaforschung entstehen, die auf einem Netz von Messstationen beruhte, in dem zu einem festen Termin an verschiedenen Orten mit vergleichbaren Instrumenten Messungen durchgeführt wurden.[26]
Die Klimaaufzeichnungen, bis ins 18. Jahrhundert hinein, wurden mangels geeigneter Instrumente für eine objektive Erfassung der Klimaelemente, auf der Grundlage von eigenen Beobachtungen des Forschers, tradierten Erzählungen und Schriften durchgeführt.
Im Laufe der Jahrhunderte wurden immer neue Klassifikationen bis in die heutige Zeit unternommen. Der entscheidende qualitative Sprung wurde jedoch erst im
18 Jahrhundert möglich.
Als Startschuss für die Klimaforschung der Neuzeit kann die Gründung der Societas meteorologica palatina (Meteorologische Gesellschaft der Pfalz) im Jahre 1780/81 auf Initiative von Kurfürst Karl Theodor unter der wissenschaftlichen Leitung von
Abt J.J. Hemmer angesehen werden. Es entstand ein internationales Messnetz von 39 Stationen, das von Nordamerika über Europa bis in den Ural reichte. Dieses Klimanetzwerk lieferte die Messwerte für klimatologische Fragestellungen und nicht für meteorologische, da die Zeiträume für die Übermittlung der Daten von einigen Tagen bis zu mehreren Wochen dauerten. Dieses Messnetz wurde nach dem Tod des Initiators (1795) nicht mehr in dieser Form weitergeführt.[27]
Es entstanden neue Stationsnetze, deren Daten z.T. heute noch im Global Historical Climatology Network zu finden sind, wie z.B. die Messwerte der französischen Station Marseille-Marignane, deren Daten seit 1749 fast lückenlos vorhanden sind.
Wie bereits geschildert ist die Idee, die Erde aufgrund des Klimas in Klimazonen zu unterteilen, bereits sehr alt.
„Das Ziel solcher Klassifikationen ist es letztlich in Kartenform und global, eine Typisierung der charakteristischen geographischen Unterschiede des Klimas vorzunehmen“[28]
Wenn man berücksichtigt, dass jedes Klima so wie jeder Ort auf der Erde ein Individuum ist, das ständig von einer ändernden Ausprägung bestimmt wird, zeigt sich welches Unterfangen es ist, dieses Individuum zu typisieren und in einer allgemeingültigen Klassifikation zu beschreiben bzw. zu erklären.
Bei dem Entwurf einer Klimaklassifikation treten entsprechend der geschilderten Problematik folgende Fragen auf: Welche Klimaelemente und Klimafaktoren sollen berücksichtigt werden? Wie weit soll die Generalisierung gehen? Ist ein Mehr an Klassen wünschenswert oder reicht eine Beschränkung auf wenige Klassen aus? Gehen bei einem zu großem Maß an Generalisierung Regionen mit abweichenden Klimaten vollkommen verloren ?
In der Komplexität dieses Unterfangens liegt sicherlich der Grund für die zahlreichen unterschiedlichen Versuche der Klimaklassifikation, die es bis heute gibt. Die allgemeingültige, alle Ausprägungen und mögliche Fragestellungen berücksichtigende Klimaklassifikation wird es nie geben, es sind immer kompromissbehaftete Konstrukte, die häufig fachspezifischen Anliegen folgen.[29]
Dieser offensichtlich kompromissbehaftete Weg der Klimaklassifizierung ist jedoch notwendig, da nur eine Klassifizierung und damit räumliche Abgrenzung des Klimas aufgrund der Klimaelemente und Klimafaktoren eine Beschreibung, Bewertung und Interpretation und damit die Prognose möglich macht. Oder anders ausgedrückt: erst die Klimaklassifikation macht den grenzenlosen Variantenreichtum des Klimas für den Erkenntnisgewinn handhabbar.
Auf der Grundlage einer Klassifizierung „lassen sich dann Wechselbeziehungen zu anderen Raummustern, wie etwa der Vegetationsgeographie, der Hydrogeographie, aber auch der Wirtschafts- und Verkehrsgeographie herstellen, aus denen die Geographie Einsichten in das komplexe Wirkungsgefüge der verschiedenen natürlichen und antropogenen Teilaspekte des irdischen Lebens gewinnen kann.“[30]
4.2. Neuere Versuche der Klimaklassifikation
Als eine der ersten Klimaklassifikationen der Neuzeit kann die von Supan aus dem Jahr 1879 gelten. Er versuchte aufgrund von Jahresmitteltemperaturen die Erde in drei Zonen zu unterteilen, es entstand eine kalte Zone < 0°C, eine gemäßigte Zone 0-20°C und eine warme Zone >20°C. Eine weitere Differenzierung wurde nach der Temperatur des kältesten bzw. wärmsten Monats vorgenommen.
Dieser erste Versuch wurde zwar bis ins Jahr 1927 von einigen Autoren verbessert, es gelang jedoch nicht, das schematische und rein temperaturorientierte System entscheidend zu verbessern. Dieser rein deskriptive Versuch erlaubt keine Vergleichsmöglichkeit zwischen den Klassen und ist, „was die genetische Begründung betrifft, der unergiebigste“[31]
W. Köppen veröffentlichte 1884 seine erste Klimaklassifikation, die jedoch ebenfalls wie Supans System rein temperaturorientiert war.[32] Erst 1900 hat W. Köppen diese reine Temperaturorientierung aufgegeben, nicht zuletzt aufgrund der Tatsache, dass es für eine weltweite Klassifikation kein ausreichendes Netz von Klimastationen gab. Köppen verwendete stattdessen die Vegetation als Klimaanzeige um so das Fehlen der Stationen zu kompensieren. Er verbesserte sein System in den laufenden Jahren kontinuierlich und veröffentlichte 1931 in seinem Werk „ Klimate der Erde “ seine eigene Klimaklassifikation, die heute noch als die „klassische“ Klimaklassifikation nach W. Köppen bekannt ist.[33] Diese Klassifikation nach W. Köppen wurde in den laufenden Jahren einige Male von anderen Autoren überarbeitet, jedoch ohne dass eine gravierende Verbesserung erzielt werden konnte.
Der grundsätzliche Ansatz blieb der gleiche: man versuchte anhand der gemessenen Daten eines dichten weltweiten Netzes von Klimastationen, mittels wissenschaftlich mehr oder weniger sinnvoll begründeter Andauer-, Grenz- und Schwellenwerten das Klima zu klassifizieren.
Bereits im Jahre 1911 veröffentlichte Alfred Hettner eine Klimaklassifikation, die einen anderen Ansatz verfolgte.
„Zunächst wird über 2/3 des Buchumfangs dargelegt, wie von der Sonnenstrahlung und ihrer unterschiedlichen Wirkung auf Land und Wasser in der Atmosphäre der rotierenden Erde letztlich die atmosphärische Zirkulation als selbständige Naturerscheinung hervorgerufen wird. Von ihr hängen einerseits Bewölkung, Feuchtigkeit und Niederschläge, andererseits namentlich wegen des Unterschieds von Strahlung- und Wolkenwetter zusammen mit den Einflüssen der breitenabhängigen Ein- und Ausstrahlung, die thermischen Bedingungen und deren Abstufung auf der Erde ab.“[34]
Der Ansatz von A. Hetter wurde aufgrund einiger umstrittenen Annahmen über die atmosphärische Zirkulation und speziell aufgrund falscher Annahmen im Bereich der Passat und Monsunkreisläufe nicht weiter gewürdigt. H. Flohn griff dennoch 1950 diesen Ansatz auf und entwickelte ihn weiter.
4.3. Die unterschiedlichen Ansätze bei der Klimaklassifikation
Prinzipiell lassen sich also drei Ansätze unterscheiden, der genetische Klassifikationsansatz von A. Hetter, der u.a. von H. Flohn aufgegriffen wurde, und der effektive Klassifikationsansatz, wie ihn u.a. W. Köppen, Troll/Pfaffen und Lauer/ Frankenberg verfolgten sowie der Klassifikationsansatz von A. Supan. Supan verfolgte den deskriptiven Ansatz, der jedoch nur in den Anfängen der Klimaklassifikationen verwendet wurde und aufgrund der beschriebenen Mängel ungeeignet ist. In Abb. 1 wird noch einmal in Kurzform die Vorgehensweise der einzelnen Ansätze dargestellt. Die in Abbildung 1 genannten Faktoren der jeweiligen Klassifikationsansätze sind nur typisch für den jeweiligen Ansatz, sie werden jedoch nicht zwingend alle verwendet.[35]
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 1. Klimaklassifikationsansätze
Quelle: Eigene Darstellung nach Schönwiese (1994)
Eine Klassifikation, die sowohl deskriptive als auch effektive Ansätze vereint, ist die Klassifikation von Köppen, die, wie sie von Blüthgen und Weichelt bezeichnet wurde, zur Gruppe der „vorwiegend effektiven Klassifikationen“[36] gehört. Diese Klassifikation hat im Laufe der Jahre eine enorme Verbreitung nicht nur im Deutschsprachigen Raum erfahren, da sie „ausgerichtet an den beobachteten Klimawirkungen, in seinen Grenzen konsequent durchdacht und in seinen Bestandteilen klar definiert“[37] ist.
Modifikationen anderer Autoren am Köppenschen System wurden meist aufgrund der Unstimmigkeiten in bestimmten Regionen durchgeführt, beispielsweise stellte V. Wissmann wegen der Unstimmigkeiten in Ostasien in Zusammenhang mit den Höhenstufen der Tropen eine neue Gliederung auf, die sich jedoch an der Systematik Köppens orientiert. Auch C.W. Thornthwaite erstellte eine neue Klassifikation, indem er die von W. Köppen modifizierte. Der Antrieb hier war wiederholt die Unstimmigkeiten bezüglich der Köppenschen Klassifikation im Bereich von Nordamerika.[38]
Wie bereits beschrieben, fand die Klimaklassifikation von W. Köppen große Beachtung, sie wird auch heute, 67 Jahre nach ihrer „Endfassung“ (von W. Köppen), noch in vielen Lehrbüchern aus dem Hochschul- und Schulbereich behandelt.
Beispielsweise findet sich die Klassifikation von W. Köppen neben dem genetischen Ansatz von Flohn im Geographischen Grundbuch für die Sekundarstufe II, „ Fundamente“ aus dem Klett Verlag (Auflage 1 von 1985), wie auch im Diercke Weltatlas von 1974 (Auflage 1 / Farbige Weltkarte nach W. Köppen und R. Geiger).
In der neubearbeiteten Ausgabe des Diercke Weltatlas aus dem Jahr 1988 wurde die Klassifikation nach W. Köppen durch die neuere ebenfalls effektive Klimaklassifikation von W. Lauer und P. Frankenberg ersetzt. Nach Protesten zahlreicher Erdkundefachleiter und -lehrer nahm der Westermann Verlag bei der folgenden Neuauflage neben der Klassifikation von W. Lauer und P. Frankenberg auch die von W. Köppen wieder auf.
Wie bereits erläutert sind für den Schulunterricht vor allem die Klassifikationen von W. Köppen und H. Flohn von Bedeutung, sie werden aus diesem Grund im folgenden Kapitel näher vorgestellt und ihre Vor- und Nachteile unter besonderer Berücksichtigung der Eignung für den Unterricht sowie unter Einbeziehung neuerer Klassifikationsversuche diskutiert. Eine dieser neueren Klassifikationen ist die Klassifikation von W. Lauer und P. Frankenberg.
Auf der Grundlage dieser Diskussion kann dann eine Wahl für die zu entwickelnde Lernsoftware getroffen werden.
4.4. Die effektive Klimaklassifikation von W. Köppen
Wie bereits im Abschnitt 4.2.erläutert, befasste sich W. Köppen seit 1884 mit der Entwicklung von Klimaklassifikationen. Nach seinem ersten rein deskriptiven Klassifikationsansatz veröffentlichte er 1931 eine effektive Klimaklassifikation, die bis heute leicht modifiziert wurde.
„Wegen der verschiedenen Verteilung der Sonnenstrahlung und der Rotationsmomente der Erdumdrehung auf die geographischen Breite beherrschen die letzteren nicht nur die Temperatur der Atmosphäre und ihre Unterlage, sondern auch Luftdruck, Wind und Niederschlag und damit auch den ganzen Charakter der Witterung, des organischen Lebens und der Kultur. Schon die alte Einteilung der Erde auf astronomischer Grundlage in eine heiße, zwei gemäßigte und zwei Polarzonen lieferte viele der bezeichnendsten klimatischen Züge der Erde. Für die Klimakunde bedarf sie aber einer Ergänzung...“.[39]
Ausgehend von der Feststellung, dass die astronomische Einteilung einer Ergänzung bedürfe, entwickelte W. Köppen eine Klimaklassifikation, die, ausgehend von fünf Klimazonen durch weitere Kriterien elf Klimatypen unterscheidet, diese lassen sich wiederum durch sog. Untertypen weiter untergliedern.
4.4.1. Klimazonen
Die fünf Klimazonen leitete W. Köppen aus den Arbeiten von A. De Candoll aus dem Jahre 1874 ab. A. De Candoll unterteilte die Pflanzenwelt, wie aus der Tabelle 1 zu ersehen ist, in fünf Vegetationsgruppen:
Tabelle 1. Pflanzengruppen nach A. De Candolle
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Quelle: W. Köppen (1931), S.116
In Anlehnung an die in Tabelle1 beschriebene Einteilung der Pflanzenwelt gliederte W. Köppen die Erde in fünf verschiedene Klimagürtel:
Tabelle 2. Klimazonen der Erde nach W.Köppen
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Quelle: W. Köppen (1931), S. 123, abgewandelt nach J. Blüthgen (1980) S. 668
Wie an den Bezeichnungen Regengürtel, Trockengürtel etc. erkennbar, ist sich W. Köppen, wie er auch anhand seiner Karten zur Atmosphärischen Zirkulation zeigt, der genetische Zusammenhänge bei der Klimabildung durchaus bewusst. Er entwickelte seine Klimaklassifikation jedoch im Gegensatz zu A. Hettner nicht unter genetischen Gesichtspunkten.
Die von W. Köppen beschriebenen Klimagürtel werden von ihm auch als Klimazonen bezeichnet, es entstehen die fünf Klimazonen.[40] Leider wird der gedankliche Schritt von Klimagürteln zu Klimazonen von W. Köppen nicht präzise beschrieben, so dass sich die Bezeichnung Klimazone nicht bei allen Autoren durchsetzte. Auch lässt sich in der Literatur keine einheitliche Linie finden, Blüthgen beispielsweise[41] bezeichnet die Klimazonen als Haupttyp, alle weiteren Untergliederungen als Untertypen, W. Lauer bezeichnet die Klimazonen als Hauptklimate.
Im Verlauf dieser Arbeit sollen die Bezeichnungen u.a. von Heyer[42] verwendet werden, sie lauten: Klimazonen, Klimatyp und Klimauntertyp.
Bei der Anzahl der Klimazonen lässt sich jedoch keine Übereinstimmung erkennen: Blüthgen[43] geht von sechs Klimazonen aus, Heyer[44] und Köppen von fünf. Diese „Verwirrung“ ist möglicherweise darauf zurückzuführen, dass Köppen ursprünglich von sechs Zonen ausging und in der überarbeiteten Auflage von 1932 die beiden Zonen E und F auf E verkürzte, indem er die Differenzierung mit Hilfe der beiden Buchstaben F und T bei den Klimatypen vornahm.[45]
Die Abgrenzung der fünf Klimate erfolgt mit Ausnahme der B-Klimate thermisch, die B- Klimate werden hydrisch definiert. „Der Grund für diese scheinbare Inkonsequenz der Gliederung dürfte das Liebigsche Gesetz vom Minimum “ sein, das besagt, dass es in den „höheren Breiten das Minimum der Temperatur, in niederen das der Feuchtigkeit ist, welches den Ausschlag gibt und vor allem die Vegetation beherrscht“[46]
Die Kriterien für die Abgrenzung der jeweiligen Klimazonen, Klimatyp und Klimauntertypen von W. Köppen wurden in dieser Arbeit, soweit nicht anders angegeben, der Interpretation von Manfred Sträßer folgend verwendet. Er hat in seinem Buch „Klimadiagramme zur Köppenschen Klimaklassifikation“ die Kriterien für die Abgrenzung der einzelnen Klimazonen, Klimatypen und Klimauntertypen präzise beschrieben. W. Köppen hat hier teilweise Spielräume für Interpretationen gelassen.
„Eine Schwäche der Köppischen Klassifikation besteht darin, dass keine quantitativen Kriterien dafür angegeben werden“[47]
Als Beispiel soll hier der Begriff „Sommerregen“ dienen: er wird für die Auswahl der richtigen Formel bei der Bestimmung der B- Klimate benötigt, bei Köppen wird er jedoch nicht exakt definiert. Demzufolge ergeben sich zwei Fragen: zum einen, wann ist „Sommer“ zum anderen, wann ist „Regen im Sommer“ ?
Bei der Definition des Bestimmungsworts „Sommer“ könnte man davon ausgehen, dass der jeweilige astronomische Sommer der jeweiligen Halbkugel gemeint ist. Dies ist in diesem Kontext, d.h. bei der Auswahl der Trockenheitsformel im B – Klimat jedoch falsch.
Vielmehr ist mit dieser Bezeichnung das gesamte Halbjahr gemeint, in dem der astronomische Sommer der betreffenden Halbkugel liegt. Dies ist von Bedeutung wenn das Grundwort „Regen“ bestimmt werden soll. In diesem Zusammenhang schlägt Strasser vor, dass der Niederschlag der betreffenden Station als „Sommerregen“ zu bezeichnen sei, wenn 2/3 der Niederschläge in dem entsprechenden Halbjahr fallen.[48]
Bei Blüthgen[49] wird eine Abgrenzung von 70 % vorgeschlagen. Die meisten anderen Autoren schweigen sich über solche Details aus, ihnen geht es offensichtlich nicht um eine präzise und anwendbare Beschreibung der Köppenschen Klimaklassifikation, sondern nur um eine schematische Darstellung.
Es ergeben sich für die Abgrenzung der Klimazonen nach M. Sträßer folgende Regeln:
Tabelle 3. Abgrenzung der Klimazonen
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Quelle: Eigene Darstellung nach W. Köppen (1931), S. 123, abgewandelt nach
M. Sträßer (1998), S. 13 und J. Blüthgen (1980)
4.4.2. Klimatyp
Die Unterteilung der Erde in fünf Klimazonen ist zwar mit den in Tabelle 2 angegebenen Kriterien möglich, sie reicht jedoch nicht aus um die einzelnen Klimate der Erde ausreichend differenziert beschreiben zu können. Aus diesem Grund hat W. Köppen sich nicht auf die Definition von Klimazonen beschränkt, sondern weitere Untergliederungsmöglichkeiten in Form von Klimatypen und Klimauntertypen vorgesehen.
Ein Grund für die weite Verbreitung und Verwendung der Köppenschen Klimaklassifikation im Unterricht sind die kurzen prägnanten Bezeichnungen für die Beschreibung der jeweiligen Klimate. Diese Kurzbezeichnungen werden auch Klimaformel genannt.[51]
Die Klimaformel setzt sich aus der Klimazone und den Kürzeln der weiteren Untergliederungen zusammen. So kann bei der Untergliederung der Klimazone von Klimatypen gesprochen werden, diese werden von einer Klimaformeln mit zwei Buchstaben repräsentiert.
Abbildung 2. Die Klimaformel nach W. Köppen
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Quelle: Eigene Darstellung nach M. Sträßer (1998), S. 13
Die Vorgehensweise für die Bildung von Klimatypen ist nicht für alle Klimazonen einheitlich, in Abhängigkeit von der Klimazone lassen sich drei Verfahren unterscheiden.
- Bei A-, D- und C- Klimaten werden aufgrund der Verteilung und der Menge der Niederschläge Klimatypen gebildet.
- Bei den ariden B- Klimaten werden Semiarid- und Vollarid-Gebiete unterschieden. Die Effektivität der Niederschläge für die Vegetation dient hier als Abgrenzungskriterium. Der entsprechende Klimatyp wird durch das Anfügen eines Grossbuchstaben an die Klimazone gekennzeichnet.
- Die E-Klimate werden aufgrund thermischer Kriterien in ein Tundren- und ein Frostklima unterteilt.
Für die Bestimmung des Klimatyps der A-, C- und D- Klimate werden die in Tabelle 4 angegeben Kriterien verwendet:
Tabelle 4. Abgrenzung der Klimatypen bei A, C und D Klimaten
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Quelle: Eigene Darstellung nach M. Sträßer (1998), S.13ff
Bei der Definition von Sommer- und Wintertrockenheit werden, anders als bei der Definition von Sommer- und Winterregen, nicht das Halbjahr, sondern die astronomisch definierten Jahreszeiten der jeweiligen Halbkugel berücksichtigt.[52]
Abbildung 3. Jahreszeiten im Zusammenhang mit dem Umlauf der Erde
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Quelle: C-D. Schönwiese (1994), S. 125
Die Untergliederung der Trockenklimate (B) wird ähnlich wie die Trockenklimate (B) selbst, hydrisch definiert, d.h. es wird anhand der Niederschlagmenge im Bezug auf die Temperatur die Verwertbarkeit des Niederschlags für die Vegetation errechnet, und so die Trockenklimate in die Klimatypen BS und BW unterteilt.
Tabelle 5. Abgrenzung der Klimatypen innerhalb der B – Klimate (Trockenklimate)
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Quelle: Eigene Darstellung nach M. Sträßer (1998), S. 13ff
Die verbleibenden Klimazonen, die sog. Kaltenklimate werden aufgrund thermischer Kriterien in ebenfalls zwei Klimatypen differenziert, zum einen in den ET- und zum anderen in den EF- Klimatyp.
Tabelle 6. Abgrenzung der Klimatypen innerhalb der E – Klimate (Kalteklimate)
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Quelle: Eigene Darstellung nach M. Sträßer (1998), S. 13ff
M. Strässer folgend ergeben sich insgesamt 14 Klimatypen. Köppen geht von elf Haupttypen aus, die das „As“, „Am“ und „Ds“ nicht umfassen. Bei der Berücksichtigung von 2.464 Klimastationen, die sich über den Globus verteilen, ist das Vorkommen dieser Klimatypen sehr gering, sie liegen jeweils unter 1% . Es lassen sich absolut fünf Stationen mit dem Klimatyp „As“, 19 Stationen mit dem Klimatyp „Am“ und 23 Stationen mit dem Klimatyp „Ds“ finden. Vor diesem Hintergrund ist es verständlich, dass Köppen um eine Generalisierung bemüht, diese Klimatypen nicht zu den Hauptklimatypen zählte.[53]
4.4.3. Klimauntertyp
Die Bildung des Klimauntertyps erfolgt ausschließlich über thermische Kriterien, sie werden für die C- und D- Klimate einerseits und für die B-Klimate andererseits durch unterschiedliche Andauer- und Schwellenwerte definiert. Die A-Klimate (tropische Klimate) und die E-Klimate (kalte Klimate) werden nicht weiter differenziert.
Folglich ergeben sich 24 Klimauntertypen im Bereich der C- (warmgemäßigte) und D- Klimate (boreal). Diese werden durch zwei Klimauntertypen im Bereich der B – Klimate (Trockenklimate) ergänzt. Sie werden durch den Buchstaben „h“ und „k“ gekennzeichnet und stehen für „h“ wie heiß und „k“ wie kalt.
Tabelle 7. Abgrenzung der Klimauntertypen innerhalb der C- und D – Klimate
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Quelle: Eigene Darstellung nach M. Sträßer (1998), S.13ff
Wie bereits erwähnt, werden sie auch thermisch abgegrenzt und zwar mit Hilfe der Jahresmitteltemperatur. Auf dieser Weise ergibt sich für alle B-Klimatypen mit einer Jahresmitteltemperatur über 18°C die Kennung „h“, z.B. „BWh“ für ein heißes Wüstenklima. Die übrigen B-Klimatypen mit einer geringeren Jahresmitteltemperatur als 18°C werden mit der Kennung „k“ gekennzeichnet, wie z.B. „BSk“ für ein kaltes Steppenklima.[54]
Die Systematik von W. Köppen erlaubt eine noch feinere Untergliederung der Klimate, die in der Klimaformel durch weitere Buchstaben repräsentiert werden, z.B.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Dies ist nur ein Teil der weiteren Möglichkeiten, die W. Köppen beschrieben hat. In der Praxis werden diese Feingliederungen nicht genutzt, man beschränkt sich auf die ausführlich beschriebene Differenzierung, die von der Klimaformel mit drei Buchstaben repräsentiert wird.[55]
W. Köppen veröffentlichte in Zusammenarbeit mit R. Geiger verschiedene Varianten der kartographischen Darstellungen seiner Klimaklassifikation. In Abbildung 4 ist eine solche Weltkarte aus dem Jahr 1936 abgebildet, sie wurde entsprechend der Farbgebung aus dem Diercke Weltatlas (1. Auflage 1974, S.176/177) coloriert.
Die Karte in Abbildung 4 unterscheidet grafisch, wie die meisten Karten von W. Köppen, nur die Klimazone und den Klimatyp. Der Klimauntertyp wird bei einigen Varianten, wie z.B. im Diercke Weltatlas durch Beschriftung mit der Klimaformel des jeweiligen Gebiets ergänzt. Einige Varianten der Karten von W. Köppen und R. Geiger verfügen über zusätzliche Informationen, so sind in der Karte im Diercke Weltatlas auch die klimabeeinflussenden Meeresströmungen, wie z.B. der Golfstrom, eingezeichnet. Die Ansammlung dieser zahlreichen Informationen führt jedoch zwangsläufig zu einer gewissen Unübersichtlichkeit.
[...]
[1] Kommission der Europäischen Gemeinschaft (1986), S. 1
[2] Kultusministerium des Landes Nordrhein-Westfalen (1993), S. 15
[3] Kultusministerium des Landes Nordrhein-Westfalen (1999), S. XIV
[4] Ritter, Markus (1995) ,S. 26
[5] Haubrich, Hartwig / Kirchberg, Günter / Brucker, Ambros u.a. (1988), S. 223
s Siehe Einführung Kapitel 1., Stichwort: “Informationstechnische Grundbildung”
[7] Haubrich, Hartwig / Kirchberg, Günter / Brucker, Ambros u.a. (1988), S. 224
[8] Vgl. Ritter, Markus (1995), S.67
[9] Haubrich, Hartwig / Kirchberg, Günter / Brucker, Ambros u.a. (1988), S. 216
[10] Vgl. Seidl, Albert (1998), S. 11ff
[11] Siehe Pressemitteilung der Firma Mobilcom vom 24.2.2001
[12] Koller, Alfons (http://gw.eduhi.at/didaktik/woess/gwcomp.htm), S. 5
[13] Seidl, Albert (1998), S. 7
[14] Vgl. Püschel, Lothar (1999), Kapitel 3
[15] ebd.
[16] Siehe: http://www.lernsoftware.de (Lernsoftware Server des Fachhandels)
[17] Vgl. Siegmund, Alexander (1995), S. 84ff
[18] Vgl. Ritter, Markus (1995), S. 90ff
[19] Busch, Paul / Kuttler, Wilhelm (1990), S. 5
[20] Vgl. Haubrich, Hartwig / Kirchberg, Günter / Brucker, Ambros u.a. (1988), S.32ff
[21] Seidel, Christoph / Lipsmeier, Antonius (1989), S.115
[22] Lauer, Wilhelm (1995), S. 8
[23] Blüthgen, Joachim / Wolfgang Weischet (1980) , S. 5
[24] ebd.
[25] Kultusministerium des Landes Nordrhein-Westfalen (1999), S. 12
[26] Vgl. Blüthgen, Joachim / Wolfgang Weischet (1980) , S. 11
[27] Vgl. Schönwiese, Christian-Dietrich (1994), S. 12ff
[28] Vgl. Schönwiese, Christian-Dietrich (1994), S. 261
[29] Vgl. Blüthgen, Joachim / Wolfgang Weischet (1980) , S. 649
[30] Siegmund, Alexander (1995), S. 84
[31] Blüthgen, Joachim / Wolfgang Weischet (1980) , S. 649
[32] Vgl. ebd. , S. 651ff
[33] ebd. S.667
[34] Blüthgen, Joachim / Wolfgang Weischet (1980) , S. 660
[35] Schönwiese, Christian-Dietrich (1994), S. 262
[36] Blüthgen, Joachim / Wolfgang Weischet (1980) , S. 667
[37] ebd., S.671
[38] Vgl. ebd., 674ff
[39] Köppen, Wladimir (1931), S. 105
[40] Köppen, Wladimir (1931), S. 125
[41] Blüthgen, Joachim / Wolfgang Weischet (1980) , S. 669
[42] Heyer Heyer, Ernst (1972), S.236
[43] Blüthgen, Joachim / Wolfgang Weischet (1980) , S. 669
[44] ebd.
[45] Heyer, Ernst (1972), S.237
[46] Blüthgen, Joachim / Wolfgang Weischet (1980) , S. S668
[47] Sträßer, Manfred (1998), S.13
[48] ebd.
[49] Blüthgen, Joachim / Wolfgang Weischet (1980) , S. 657
[50] Bei den C – Klimaten wird von der Beschreibung M. Sträßers abgewichen. Er definiert zwar ebenfalls die Grenzen 18° und –3°, jedoch fordert er nicht, dass der wärmste Monat über 10 Grad liegen muss. Dies mag aufgrund der Tatsache, dass es keine Station gibt, die ein Monatsminimum von –3 Grad hat und nicht in mindestens einem Monat 10 Grad erreicht, zwar richtig sein, der Vollständigkeit halber soll diese Bedingung jedoch berücksichtigt werden, wie sie. u.a. bei J. Blüthgen zu finden ist.
[51] Vgl. Köppen, Wladimir (1931), S. 127
[52] Vgl. Sträßer, Manfred (1998), S.14
[53] Köppen, Wladimir (1931), S. 125
[54] Vgl. Sträßer, Manfred (1998), S.13
[55] Vgl. Köppen, Wladimir (1931), S. 127ff
- Arbeit zitieren
- Zvezdan Djekic (Autor:in), 2001, Entwicklung einer interaktiven Lernsoftware zur Klimaklassifikation mit einer Bewertung ihrer Einsatzmöglichkeiten im Unterricht, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/7480
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