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Es kann davon ausgegangen werden, dass sich Wettermuster im Laufe der Zeit wiederholen. In diesem Fall ist es möglich, für jeden Ort eine ähnliche Sequenz in der Vergangenheit zu lokalisieren.

Wenn angenommen wird, dass das Klimamuster sich langsam verändern, kann gefolgert werden, dass das Segment, das dem gefundenen Segment folgt, eine gewisse Ähnlichkeit mit der Fortsetzung des aktuellen Klimamusters aufweisen wird.

Auf diese Weise ist es möglich, auf der Grundlage dessen, was in der letzten Zeit passiert ist, abzuleiten, wie sich das Klima in den kommenden Monaten verhalten wird, und historische Daten, um nach einem ähnlichen Zeitraum zu suchen.

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Mit der Modusanalyse können Sie die Zeitreihe rekonstruieren und ihre Zukunft vorhersagen:

- Abschätzung des Trends,
- Schätzen und Summieren der glatten Schwingungen und
- Schätzung und Addition der Jahresschwingungen

Was wir nicht abschätzen können und einen Prognosefehler darstellen, ist der Teil der Schwankungen. Auf diese Weise ergibt sich eine Kurve, die weitgehend der allgemeinen Form folgt, sich aber in kleinerem Maßstab unterscheidet:

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Klimazeitreihen weisen im Allgemeinen hochfrequente Schwankungen (Tagesperioden) auf, die meteorologischen Phänomenen entsprechen, insbesondere im Zusammenhang mit atmosphärischen Turbulenzen. Wenn sie extrahiert werden, haben sie die Form wie folgt:

in denen eine bestimmte Struktur nicht erkannt wird.

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Wenn die hochfrequenten Komponenten gefiltert werden, erhalten wir eine Zeitreihe, die eine gewisse Periodizität beibehält, aber ein harmonischeres Erscheinungsbild aufweist:

Grundlage dieser Reihe ist eine charakteristische Schwankung, die sich regelmäßig zu wiederholen scheint. Sie entspricht der jährlichen Schwankung der Reihe, die sich aus der Rotation der Erde um die Sonne ergibt.

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Das Klima wird durch eine Reihe von Parametern beschrieben, die auf der Oberfläche des Planeten mit einer definierten Periodizität gemessen werden.

Wenn ein bestimmter Ort genommen wird, kann die Entwicklung des Parameters über die Zeit untersucht werden. Somit erhält man eine Zeitreihe:

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Die jährliche Komponente stellt die Periodizität der 12 Monate dar, in denen sich die gleiche Kurve immer wieder wiederholt:

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Der Jahresabschnitt kann ohne seine Sequenz extrahiert und beobachtet werden:

In diesem Fall wird um die ersten Monate herum ein Anstieg beobachtet, der für Phänomene auf der Südhalbkugel typisch ist. In ähnlicher Weise werden auf der Nordhalbkugel Kurven beobachtet, die um die Mitte des Jahres zentriert sind.

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Wenn die Komponenten der jährlichen Oszillationen gefiltert werden, erhalten wir am Ende eine Zeitreihe, die eine glatte Oszillation plus einen Trend beibehält:

Die glatte Oszillation entspricht Phänomenen mit Perioden von mehreren Jahren, wie den Oszillationen des Südpazifik (Periode von 1 bis 3 Jahren des El Niño- und La Niña-Phänomens) und Sonnenflecken (Periode von 10 bis 12 Jahren).

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Entfernt man den Anteil der glatten Schwingungen, so sind die Phänomene von mehrjährigen Perioden besser zu erkennen:

Aus dieser Art von Kurven lässt sich erkennen, inwieweit und in welcher Weise beispielsweise die Phänomene des Jungen und/oder des Mädchens wirken.

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Eine der mehrjährigen Schwingungen ist die sogenannte Südpazifik-Oszillation, die die Phänomene El Niño und La Niña hervorruft. Die Oszillation existiert seit Tausenden von Jahren und wird seit vielen Jahren überwacht, wie das folgende Bild zeigt:

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Eine der Schwingungen mit Perioden von mehreren Jahren nennt man Sonnenflecken. Diese nehmen alle 10 bis 12 zu und bedeuten eine klimawirksame Zunahme der Sonneneinstrahlung. Die Oszillationen existieren seit Tausenden von Jahren und wurden lange Zeit überwacht, wobei sie Kurven ergeben, wie die Kurven zeigen:

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Zieht man alle Schwingungen heraus, reduzieren sich die Klimareihen auf die Trends, die allgemein mit dem Klimawandel in Verbindung gebracht werden:

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Der Anstieg des Kohlendioxids hat zu der sogenannten Keeling-Kurve zu Ehren von Charles Keeling geführt, der 1958 am Mauna-Loa-Observatorium auf Hawaii mit der CO2-Messung begann:

Kohlendioxid in der Atmosphäre ist eine der Ursachen der Erwärmung. Dieser Effekt wird in einer Reihe weiterer klimatischer Parameter visualisiert, die in den Trends dargestellt werden.

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