Für die kartographische Darstellung von Klima­elementen ist eine solide Datenbasis aus abgesicher­ten Daten vonnöten. Schliesslich kann eine Klima­karte immer nur so gut sein wie das ihr zu­grundeliegende Datenmaterial. Darüber darf auch eine noch so perfekte Kartengestaltung nicht hin­wegtäuschen.

Die meisten Klimaelemente hängen von einer Reihe von Einflussgrössen (z.B. geographische Breite, Höhenlage, Geländeform, Landnutzung) ab. Neben Klimadaten sind deshalb auch topogra­phische Daten eine notwendige Voraussetzung für die Berechnung der flächendeckenden Verteilun­gen der Klimaelemente, die direkt nur an einzel­nen Stützstellen, d.h. den Messstationen, vorlie­gen. Oft erlauben auch landschaftsbezogene Da­ten erst eine genauere Zuordnung der dargestellten Strukturen eines Klimaelementes zu ihren geographischen Positionen. Mit einer als Kartenhin­tergrund aufgedruckten Zusatzinformation wie Schummerung, Lage der Orte, Gewässer- oder Strassennetz wird die Orientierung auf den Karten wesentlich erleichtert. In diesem Klimaatlas ist daher zur Herstellung der Klimakarten von der Verknüpfung der direkt gemessenen Daten und modernen, hochaufgelösten Datensätzen, wie bei­spielsweise der Geländehöhen und der Landnut­zung, intensiv Gebrauch gemacht worden.

Das zur Erstellung der Karten für die einzelnen Klimaelemente benutzte Datenmaterial wird in den entsprechenden Kapiteln näher beschrieben. Die Lage der Messstationen ist in Karte 2 darge­stellt, wobei die zu den verschiedenen Messnetzen gehörenden Stationen mit unterschiedlichen Far­ben kenntlich gemacht sind. Zusätzlich ist eine Liste der verwendeten Beobachtungsstationen mit Angaben der Betreiber und der jeweiligen, dort beobachteten Klimaelemente im Anhang A beige­fügt.

Klimakarten zeigen die auf einen Zeitpunkt bezogene oder über einen Zeitabschnitt (z.B. Monat) statistisch aufbereitete Verteilung klimatischer Grössen. Vor deren Entwurf müssen das Datenmaterial genau analysiert und die räumliche und zeitliche Abhängigkeit der einzelnen Klima­elemente von ihren Einflussgrössen bestimmt wer­den. Dies geschieht mit Hilfe statistischer Verfah­ren. Zur Weiterverarbeitung der für die Stations­standorte vorhandenen Klimaelemente zu flächen­deckenden Karten gibt es im Wesentlichen drei Methoden:

• Interpolationsverfahren,
• Regressionsmethoden,
• Modellrechnungen.

Bei den Interpolationsverfahren wird zwischen den nur punktuell vorhandenen Stationswerten interpoliert. Die Anwendung dieser Verfahren al­lein eignet sich nur für ebenes oder topographisch wenig gegliedertes Gelände, besonders bei Kli­maelementen mit einer relativ schwachen Abhän­gigkeit von weiteren Einflussgrössen. Oft wird ein Interpolationsverfahren (z.B. Kriging) mit einer Regressionsrechnung verknüpft.

Bei den Regressionsmethoden wird nach der Abhängigkeit des darzustellenden Klimaelemen­tes von seinen Einflussfaktoren (z.B. Topographie, Landnutzung) gesucht. Dies geschieht mit geosta­tistischen Analyseverfahren, beispielsweise mit der Regressionsanalyse, der Hauptkomponenten­analyse, der Aurelhy-Methode oder auch mit der Cluster-Analyse. Die gefundene Abhängigkeit wird als Regressionsfunktion dargestellt. Unter der Vor­aussetzung, dass die topographischen Einflussgrössen flächendeckend bekannt sind (als Raster mit genü­gend grosser Auflösung), lässt sich das nur an diskreten Punkten bekannte Klimaelement flächen­deckend darstellen, indem für jedes Flächenele­ment mit der Regressionsfunktion der entsprechende Wert berechnet wird.

Die Analyse der Klimadaten eines Ortes oder auch die Unterschiede von Ort zu Ort werden oft durch Inhomogenitäten oder gar Lücken in den Beobachtungsreihen erschwert. Ursachen für die­se zeitlichen oder auch räumlichen Inhomogenitä­ten sind z.B. Stationsverlegungen, Beobachter und Instrumentenwechsel, Änderungen in der Stationsumgebung oder in der Mess- und Auswertetechnik (KALB 1980, SCHIRMER et al. 1987, PAESLER 1983). Eine weitere Quelle für Inhomogenitäten ist die Verwendung von Datensätzen aus verschie­denen Ländern, wie im vorliegenden Fall aus den drei Anliegerstaaten des mittleren und südlichen Oberrheingrabens. Diese verwenden zum Teil unterschiedliche Methoden und richten sich nach unterschiedlichen Vorschriften für die Datenerhe­bung und Datenbearbeitung. So sind beispielswei­se die Ablesetermine nicht einheitlich. Ausserdem wurden im Laufe der Zeit in den einzelnen Län­dern zur Mittelbildung einzelner Klimaelemente abweichende Formeln (KALB & NOLL 1980) einge­führt.

Um vergleichbare Datensätze zu erhalten, müs­sen die Daten erst homogenisiert, d.h. von witte­rungsfremden Einflüssen befreit werden. Durch zum Teil aufwendige Umrechnungen (Reduktio­nen) unter Einbeziehung der Daten vergleichbarer Nachbarstationen können brauchbare Datensätze für die weitere Bearbeitung gewonnen werden. Als allgemeines Verfahren wird dazu die Regres­sionsrechnung verwendet. Zur Vereinfachung der Reduktion wird bei Temperaturdaten oft auf die Differenzenmethode und bei Niederschlagsdaten auf die Quotientenmethode zurückgegriffen (PAESLER 1983).

Die Klimadaten einer Station lassen sich nur auf ein begrenztes Gebiet in ihrer Umgebung über­tragen, da sie von dessen Orographie und Land­nutzungsart abhängen. So sind beispielsweise Mes­sungen an Stationsorten in Ebenen im Allgemeinen für ein grösseres Gebiet repräsentativ als solche in Tälern. Daher sollten für kartographische Darstel­lungen in Abhängigkeit vom Massstab ausreichend viele verschiedenartige Geländeformen, Höhenbe­reiche und die wichtigsten Landnutzungen durch Messstationen repräsentiert werden.

Die für einen vorgegebenen Kartenmassstab er­forderliche Stationsdichte wächst mit der räumli­chen Variabilität der betreffenden klimatischen Grösse, zum Beispiel besonders beim Niederschlag. Sie kann verringert werden, wenn wie bei der Lufttemperatur eine enge Beziehung zu bekannten Einflussgrössen besteht, z.B. zu topographischen Daten, die für eine räumliche Extrapolation be­nutzt werden können.

Die für klimatologische Zwecke erforderliche Mindestlänge von Beobachtungsreihen ist von der Schwankungsbreite des betrachteten Klimaele­mentes abhängig (SCULTETUS 1969). Dabei muss ein genügend langer Zeitraum berücksichtigt wer­den, damit statistisch gesicherte Werte abgeleitet werden können. Zusätzlich müssen die Daten der einzelnen Beobachtungsreihen aus einem ver­gleichbaren Zeitraum stammen (HÖSCHELE & KALB 1988). International wurde - abgesichert durch entsprechende Untersuchungen - die Länge von 30 Jahren als für solche Arbeiten ausreichend fest­gelegt, damit einzelne Beobachtungsabschnitte, beispielsweise ein extremes Jahr, möglichst kei­nen sichtbaren Einfluss auf die Gesamtdarstellung haben. Häufig sind diese Bedingungen jedoch nicht vollständig erfüllbar. In solchen Fällen müs­sen homogene Teilreihen auf den Gesamtzeitraum reduziert werden.

Wie bei anderen, neueren Klimaatlanten wird in diesem Atlas für die meisten Parameter auf die Beobachtungsperiode 1951-1980 zurückgegrif­fen. Für einzelne Klimaelemente reichen jedoch kontinuierliche Messungen an etlichen Stationen nur bis in die siebziger Jahre zurück, so dass erst durch Hinzunahme auch von kürzeren Klimarei­hen aus der jüngsten Vergangenheit genügend viele Klimareihen zur Verfügung stehen, um eine ausreichende räumliche Auflösung im Hinblick auf die Regionalklimatologie zu gewährleisten. So greifen die Karten für die Klimaelemente Glo­balstrahlung und Sonnenscheindauer auf Beo­bachtungsmaterial aus den Jahren 1976-1989 zu­rück, und für die des Windes wurde ein gegen­wartsnaher, für viele Stationen unterschiedlicher Zeitraum von ein bis zehn Jahren Länge benutzt.

Während sich die Mittelwerte von Klimaele­menten über einen 30 jährigen Zeitraum durchaus noch etwas verändern können, bleibt aber die Struktur ihrer Verteilung (etwa die örtliche Lage der Maxima und Minima eines Klimaelementes) über einen wesentlich längeren Zeitraum unverän­dert. Diese hängt hauptsächlich von den örtlichen Einflussfaktoren ab. Solange sich letztere nicht wesentlich ändern, bleibt dementsprechend auch die Verteilungsstruktur der Klimaelemente erhal­ten.

Der Entwurf von Klimakarten setzt spezielles Fachwissen voraus. Der Klimatologe muss sich durch gründliche Analyse der Messreihen, durch Informationen über lokale Einflussgrössen und durch Einbeziehung neuester Ergebnisse aus Wissen­schaft und Forschung die zur Erstellung notwendi­gen Kenntnisse erwerben. Jede Karte enthält also nicht nur statistisch ausgewertete Messdaten, son­dern trotz ihrer EDV-gestützten Erstellung auch ein gewisses Mass an Subjektivität des Klimatolo­gen, der das Kartenbild infolge der Auswahl seiner Mittel bei der Bearbeitung und Gestaltung beein­flusst.