Nova Acta Leopoldina Band 110 Nummer 377

Zusammenfassung In diesem Beitrag werden die Begriffe Klima, Klima- und Erdsystem sowie Klimavorhersage erläutert. Dabei wird auf die in der Klimaphysik übliche Definition des Klimas über zustand und Statistik des Klimasystems oder Erdsys- tems eingegangen. Die Begriffe Klimasystem und Erdsystem werden oft synonym gebraucht, wobei der Begriff Erd- system die Wechselwirkung zwischen unbelebter und belebter Welt, einschließlich des Menschen, betont. Die Werkzeuge der Klima- und Erdsystemanalyse werden vorgestellt, wobei der Schwerpunkt auf den mathematischen Modellen liegt, deren Entwicklung ohne den Einsatz von Höchstleistungsrechnern undenkbar ist. Komplexe Klimamodelle werden oft als quasi-realistische numerische Labore genutzt. Deswegen wird hier insbe- sondere auf die Herausforderung der Validierung solcher Modelle eingegangen. Die realitätsnahe Beschreibung des gegenwärtigen Klimas reicht als Kriterium nicht aus, wenn mögliche Klimaentwicklungen berechnet werden sollen, die das Spektrum gegenwärtiger Klimaschwankungen verlassen oder die durch relativ langsam ablaufende interne Prozesse bestimmt werden. Hier gelingt mit zunehmendem Erfolg die qualitative überprüfung der Modelle anhand einer Vielzahl paläoklimatologischer Archive aus verschiedenen Klimaepochen. Abstract In this contribution, the terms “climate”, “climate system”, “Earth system” and “climate prediction” are explained. This includes the definition of climate in a wider sense in terms of state and statistics of the climate system or Earth system. The latter terms are often used synonymously where the term Earth system is used to highlight the interaction between the abiotic, physical and the living world including humankind. The tools of climate system and Earth system analysis are presented with a focus on mathematical models which could not have been developed without the use of supercomputers. Comprehensive climate system models are often used as quasi-realistic numerical laboratories. Therefore, the chal- lenge of validating such models is discussed. The realistic description of contemporary climate will not suffice as a determining criterion if possible climate developments which go beyond the actual climate range, or which are caused by relatively slow-running internal processes are to be calculated. In this case, the qualitative comparison of models with an increasing number of data from palaeo-climate archives seems to be a promising approach. Nova Acta Leopoldina NF 110, Nr. 377, 83–97 (2011) Martin Claußen 84