Um sich einem Verständnis des Klimasystems wissenschaftlich anzunähern, werden zwei unterschiedliche Wege beschritten. Der eine besteht in der Modellierung des Klimas mit Hilfe leistungsfähiger Großrechner, basierend auf bekannten physikalischen Gesetzmäßigkeiten. Der andere, in dieser Diplomarbeit angewandte Weg, besteht in der statistischen Analyse von Beobachtungsdaten. Beide Strategien haben Vor- und Nachteile.
Die Klimamodellierung geht von bekannten Grundgesetzen wie z.B. der Strahlungsübertragung, den hydrodynamischen Bewegungsgesetzen oder den Thermodynamischen Hauptsätzen aus und versucht unter Vorgabe von Randbedingungen (dem ,,Anfangszustand``) die Entwicklung des Systems in der Zukunft zu berechnen. Hierfür ist es notwendig, die benutzten Gleichungen an möglichst vielen Raumpunkten zu integrieren, was selbst bei grober räumlicher Auflösung einen immensen Rechenaufwand (von ggf. mehreren Monaten) bedeutet. Subskalige Phänomene wie beispielsweise die Bewölkung müssen daher parametrisiert werden. Dies sowie die nur unvollständig erfaßbaren Rückkopplungen, z.B. mit der Biosphäre, führen zu erheblichen Unsicherheiten [31].
Die statistische Klimatologie erfordert dagegen keinen so großen Rechenaufwand und kann somit in kürzerer Rechenzeit und mit weniger finanziellen Mitteln zu befriedigenden Ergebnissen gelangen. Da aber kein physikalisches Modell angesetzt wird, ist es notwendig, im Vorfeld die ,, richtigen Fragen`` zu stellen, d.h. die zur Verfügung stehenden Methoden physikalisch sinnvoll einzusetzen und die Resultate in Orientierung an klimatologische Grundvorstellungen zu interpretieren. Da Zeitreihen von gemessenen Klimaelementen verwendet werden, stellt sich das Problem der Datenverfügbarkeit und -qualität, was im Hinblick auf die möglichst weit in die Vergangenheit zurückreichenden Datensätze eine nicht zu vernachlässigende Schwierigkeit darstellt. Die Abhängigkeit vom Datenmaterial ist somit oft ein limitierender Faktor, da viele Fragen aufgrund nicht vorhandener Meßreihen unbeantwortet bleiben.
Das in den letzten Jahren stark angestiegene Interesse an den Ergebnissen der Klimatologie liegt nicht zuletzt an dem zunehmend diskutierten menschlichen Einfluß auf das Klima. Hierbei liegt das Hauptaugenmerk neben der Konzentrationsabnahme des stratosphärischen Ozons über den Polargebieten bei dem zusätzlichen anthropogenen Treibhauseffekt durch erhöhte Emissionen von Treibhausgasen und die dadurch verursachte Erhöhung der bodennahen Weltmitteltemperatur [24]. Ein Problem bei der Quantifizierung dieses Effektes besteht im Abgrenzen anthropogener Einflüsse von natürlichen Variationen des Klimasystems, was auch als Signaltrennung bezeichnet wird.
Im Rahmen statistischer Analysen von Klimazeitreihen wird ganz allgemein versucht, die Variabilität des jeweils betrachteten Klimaelementes in Anteile aufzuspalten, die sich voneinander abgrenzbaren - seien sie nun vom Menschen verursacht oder natürlich - Einflüssen zuordnen lassen. Für die Beschreibung der Variationen z.B. der Weltmitteltemperatur (bezogen auf die Zeitskala der instrumentellen Periode, bei ausreichender räumlicher Abdeckung etwa ab 1860) sind nach heutigem Verständnis folgende, voneinander abgrenzbare Einflüsse verantwortlich: Schwankungen der Solarkonstante (die Energie der von der Sonne auf die Erde treffenden Strahlung), ENSO-Phänomen, Vulkanismus, anthropogene Einflüsse sowie stochastische Schwankungen, die sich bisher keiner physikalischen Ursache zuordnen lassen [46] [45].
Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich nun mit zwei dieser Einflüsse, dem ENSO-Phänomen und dem Vulkanismus. Das ENSO-Phänomen (El Niño/Southern Oscillation) ist ein Beispiel für interne Wechselwirkungen innerhalb der Subsysteme Hydrosphäre und Atmosphäre im Bereich des tropischen Pazifiks und ist charakterisiert durch quasiperiodische, etwa alle 3 bis 7 Jahre auftretende Zirkulationsanomalien im Ozean sowie in der Atmosphäre. Der Vulkanismus ist eine externe Wirkung, da er das Klimasystem durch den Eintrag von, die Strahlungsbilanz verändernden, Aerosolen in die Atmosphäre beeinflusst, das Klimasystem seinerseits jedoch weder den Ort noch die Stärke eines Vulkanausbruches modifiziert.
Das Ziel dieser Diplomarbeit bestand in einer bereits oben erwähnten Signaltrennung, um die Wirkungen dieser beiden Phänomene auf die Klimaelemnte Lufttemperatur in Bodennähe und Luftdruck in Meeresspiegelhöhe sichtbar zu machen, und somit ein ,,kleines Mosaiksteinchen`` zu dem ,,gigantischen Puzzle`` beizutragen, mit dem die Klimatologie konfrontiert ist.