Wladimir Peter Köppen

25.09.1846 - 22.06.1940

Wladimir Peter Köppen byl jedním ze zakladatelů moderní meteorologie a klimatologie. Formuloval klasifikaci podnebí, kterou poprvé představil roku 1900 a která přečkala do dnešních dnů, je tak užívána více jak jedno století. Essenwanger, zpracoval roku 2001 publikaci o vývoji a pokusech zpracovat klasifikaci podnebí z období před i po představení Köppenovy práce, přičemž došel k závěru, že nejvíce těchto pokusů proběhlo od poloviny 19. století zhruba do roku 1950. Je zajímavé, že po roce 1960, kdy došlo k technickému pokroku a bylo možné začít využívat moderní způsoby zpracování dat (např. počítače), zájem o podrobnější klasifikace podnebí či vývoj nových značně poklesl. O to více však získávala na pozornosti a oblíbenosti Köppenova klasifikace.

Köppen svou inspiraci k vytvoření mapy klasifikace podnebí z velké části čerpal v práci Grisebacha, který roku 1866 publikoval mapu vegetace ve světě a práci Wilcocka zabývající se botanikou. Thornthwaite pak roku 1943 uvedl názor, že první písmena označující podnebná pásma Köppen převzal z vegetačních skupin, jak je představil na konci 19.století francouzsko-šýcarský botanik Alphonse De Candolle, který pro změnu toto označení převzal z prvních klimatickým map z období starověkého Řecka. Je nepředstavitelné, aby Köppen mohl jeho dílo vytvořit bez studia a užití ostatních přírodních a krajinných prací, které mají vztah ke klimatu (především v oblasti botaniky), neboť s množstvím stanic měřících úhrn srážek a teplotu vzduchu v na počátku 20.století by získané údaje ani zdaleka nestačily na vytvoření mapy podnebí. O to více je však jeho dílo pozoruhodnější, a přestože došlo mnohými vědci k vytvoření nových klimatických map, je Köppenova klasifikace stále tou nejpoužívanější. Nevyužívá se však pouze ke studiu, ale například i k zařazení vodních toků dle podnebí ve světě, aby mohly být porovnávány odtokové charakteristiky (McMahon et al, 1992, Peel et al, 2004). Mnohé práce se zabývají i porovnáním klimatu v různých obdobích a jako základ je tak využívána tato skvělá Köppenova práce (např. studie Lohmanna (1993) nebo Kalvova (2003) o vlivu globálního oteplování na vegetaci a Kleidon (2000) pro tyto účely užil jako základ pro srovnání Köppenovy mapy z roku 1923).

Wladimir Köppen také podporoval vznik synoptické meteorologie a sám se aktivně podílel na rozšiřování sítě meteorologických stanic. V roce 1884 také založil meteorologický časopis "Meteorologische Zeitschrift", kam po více jak 50 let přispíval svými odbornými články. V roce 1924 publikoval rozsáhlý průzkum o historii a změnách podnebí Země a je tak považován za zakladatele moderní paleoklimatologie. Seznam jeho více jak 500 knih a odborných článků jej řadí mezi vědce s jedním z nejdelších seznamů odborných textů, přičemž první publikace byla vydána v roce 1868 a jeho poslední v roce 1940.

Dětství a vzdělání

Köppen se narodil v Petrohradu 25. září 1846 a v Rusku také vyrůstal. V době vlády Kateřiny II. jeho dědeček emigroval z Německa, aby v Rusku pomohl vytvořit systém veřejného zdraví. Otec byl hejtman a epidemiolog ve službách cara, navíc byl členem Císařské akademie věd. A Köppenův strýc, bratr jeho otce, se později stal vychovatelem mladého cara Alexandra III. Köppen se tak stal součástí dědičné kasty (kulturně a jazykově) německých vědců a občanských úředníků s trvalým pobytem v Rusku. Se svým otcem žili v Petrohradě, odkud se ve věku 67 let rozhodl jeho otec odejít a spolu se přestěhovali na Krym. Zde také zřejmě začíná jeho zájem o změnu vegetace v důsledku změny podnebí, jelikož při cestě vlakem z Petrohradu na Krym se zaujetím sledoval změnu vegetace a klimatu - od boreálních jehličnatých lesů v okolí Petrohradu až po vyprahlé subtropické podnebí, které panuje na Krymu. Při mnoha dalších cestách mezi Krymem a Petrohradem si následně potvrdil výsledky svého pozorování, že vegetace je závislá na zeměpisné šířce. Po dokončení středoškolského vzdělání, které získal na Krymu, se vrátil do Petrohradu, kde absolvoval univerzitní vzdělání. V něm následně pokračoval při cestě získat titul Ph.D. (Philosophiæ doctor, u nás známý i jako velký doktorát) na univerzitě Heidelbergu (Německo). Roku 1870 však přešel na univerzitu v Lipsku, kde obhájil svou disertační práci na téma vlivu tepla na klíčení rostlin.

Práce na observatoři

Po krátkém období, kdy pracoval jako učitel, začal Köppen roku 1872 pracovat na Centrální observatoři v Petrohradě, kde pomáhal připravovat denní synoptické mapy pro předpověď počasí a ve větším měřítku zahájil korespondenci se svými protějšky po celé Evropě. Synoptické mapy poprvé zobrazovaly souběžně stav počasí na mnoha stanicích, tedy jak je obvyklé v moderní meteorologii. V roce 1873 se zúčastnil prvního meteorologického kongresu ve Vídni, kde také začalo celoživotní přátelství mezi Köppenem a rakouským meteorologem Julliusem Hannem. Vyhlídky na získání trvalého pracovního uplatnění v Petrohradu nebyly velké a proto využil nabídky Georga Neumayera, aby nastoupil do vedení nově založené "Deutsche Seewarte", přímořské observatoře v Hamburku. Od roku 1879 do roku 1919 zastával pozici meteorologa na observatoři, což mu umožnilo získat široký přehled, aby mohl pokračovat v teoretickém i praktickém výzkumu.

Kromě své praktické práce v oblasti mořské meteorologie a ve snaze vytvořit mezinárodní síť stanic, jeho publikace ze 70. a 80. let 19. století prozrazují jeho zájem o výzkum periodických změn v počasí, především v úhrnu srážek, rychlosti a směru větru a vývoje atmosférického tlaku v denních, měsíčních, ročních i víceletých obdobích. Také pracoval, i když neúspěšně, na stanovení vlivu Měsíce a jedenáctiletého slunečního cyklu na vývoj a jevy počasí

Köppenova klasifikace podnebí

Ihned po založení vědeckého časopisu "Meteorologische Zeitschrift" v něm uveřejnil první schéma podnebí ("Die Wärmezonen der Erde, nach der Dauer der heissen, gemässigten und kalten Zeit, und nach der Wirkung der Wärme auf die organische Welt betrachtet"). Téměř současně však s jeho textem vyšly i další práce týkající se klimatologie (Julius Hann v roce 1883 vydal "Příručka klimatologie" a v roce 1884 Alexandr Ivanovič Vojejkov "Podnebí naší planety a zejména Ruska").

Köppenovo původní schéma podnebí se stalo základem pro všechny následující úpravy, které prováděl až do roku 1936. Celé schéma bylo založeno na zeměpisných šířkách, které vycházely z teploty v nejteplejším měsíci v roce. Stejně tak využil své doktorandské práce v oblasti botaniky a zkušenosti z dětství při jeho pobytu v Rusku, kdy sledoval změnu vegetace závislé do jisté míry na zeměpisné šířce. Je sice mnoho metod, jak lze určit klimatická pásma a typy, jako je topografie, druh zemského povrchu nebo dle povahy mas vzduchu, ale Köppen dal přednost určení klimatu na základě svých znalostí botaniky. Díky tomu pak mohl např. určit nejsevernější šířky, kde mohou růst stromy, a to dle teploty vzduchu v nejteplejším měsíci v roce (pokud průměrná teplota dosahuje 10°C nebo méně, pak se v takové oblasti nedaří růstu stromů). Kromě toho definoval dle vegetace oblasti, kde teplota přesahuje 10°C nebo 20°C po dobu 1, 4 nebo 12 měsíců v roce a tím získal izotermy, dle kterých definoval 7 skupin podnebných pásem pokrývajících celou planetu. Původní verze tak měla 7 pásem: jedno tropické, jedno subtropické, tři mírné, jedno chladný a jedno polární.

V průběhu 80. a 90.let 19.století Köppen dále pracoval na určení každého aspektu klimatu a s ním spojeného počasí, více se zaměřil na oblaky a režim srážek na celé planetě, neustále informace a data spojoval a třídil, aby bylo možné je vzájemně propojit pro všechny kontinenty. V roce 1887 ve spolupráci Juliusem Hannem vydal "Atlas der meteorologie" (tedy "Atlas meteorologie") a o tři roky později (1890) spolu Neumayerem a Hugem Hildebrandem mladším vydal "Wolkenatlas" (tedy "Atlas oblaků").

Po roce 1890 Köppen nabyl přesvědčení, že podnebná pásma nejsou rozlišena pouze dle teploty vzduchu, ale celkovým rázem počasí, přičemž dával důraz především na množství a sezónní rozložení srážek. Díky tomu vytvořil nový a složitější podobu klasifikace podnebí, než ta, která byla zveřejněna roku 1901 pod názvem "Versuch einer Klassifikation der Klimate. Vorzugsweise nach iheren Beziehungen zur Pflanzenwelt" (tedy "Pokus o klasifikaci podnebí, především ve vztahu k vegetaci"). Köppen tak rozeznal celkem 6 podnebných pásem, pět v závislosti na teplotě a jedno založené na velmi suchých oblastech. V kombinaci s různým množstvím srážek bylo možné uvést celkově 24 rozdílných klimatických typů, s přesným uvedením limitů na základě průměrné teploty vzduchu v nejteplejším a nejchladnějším měsíci v roce a dle množství srážek.

Köppen a Wegener

Přestože si Köppen dal jako hlavní předsevzetí dokončit práci na popisu klimatu Země, neváhal se zabývat i dynamickou meteorologií, pro kterou se stal velkým patronem. V prvních letech 20. století si již byl Köppen dobře vědom, že fyzika a studium naší planety ve všech jeho aspektech jsou vzájemně provázány. Po dva roky (1908-1910) pracoval s mladým fyzikem jménem Alfred Wegener, zabývajícím se atmosférou Země, kterému pomáhal napsat učebnici termodynamiky atmosféry a současně neustále na mladého vědce naléhal, aby se zaměřil na reálné plyny v atmosféře. Jeho práce "Thermodynamik der Atmosphäre" (tedy "Termodynamika atmosféry") se stala základním textem v oboru po následujících dvacet let. Tento mladý autor se nakonec oženil s Köppenovou dcerou Elsou a Wegenera s Köppenem spojila vzájemná spolupráce v oblasti vědy a zájmu o ní, založená na bystrosti, znalostech textů a odborné literatury Wladimira Köppena s jistou energií a dravostí jeho mladšího společníka Wegenera.

Paleoklimatologie

V těžkém období po 1. světové válce se domácnosti Wegenera a Köppena sloučily. Köppen využil svého vlivu a domluvil pro Wegenera schůzku na univerzitě v Hamburku. V období let 1920 - 1924 pak spolupracovali na velmi významné práci v oblasti paleoklimatologie "Die Klimate der geologischen Vorzeit". Köppen s Wegenerem si uvědomili, že v geologické historii Země došlo k posunu kontinentů, čímž si vysvětlili tropickou flóru nacházející se ve vyšších zeměpisných šířkách. Provedli tak rekonstrukci historie posunu kontinentů, což však nepředkládali jako důkaz, ale pouze jako předpoklad jejich vývoje. Celá práce "Die Klimate der geologischen Vorzeit" vycházela z Köppenovy klasifikace podnebí se sedmi pásmy - tropickým rovníkovým pásmem, suchým pásmem na severu i na jihu, mírně vlhkým pásmem nacházejí se severně, resp. jižně od pásma tropického a každá polokoule byla zakončena polárním podnebným pásmem.

K rekonstrukci historie klimatu použili geologické složení Země, tedy:

útesové vápence pro rovníkové klima
pískovce a evapority (sedimentární horniny vzniklé odpařením vody z roztoků) pro aridní oblasti
rašeliny, uhlí a rostlinné fosílie pro mírná pásma
ledovcové podloží pro polární oblasti

V roce 1924 Wegener získal profesuru v oblasti meteorologie a geofyziky na Univerzitě ve Štýrském Hradci a obě rodiny se přestěhovaly do Rakouska. Köppen s sebou přestěhoval i jeho poměrně velkou knihovnu, složenou z mnoha tisíc svazků a pokračoval v práci na jeho systému rozdělení podnebí. Po roce 1920 se začala ve větší míře využívat dynamická meteorologie s reálnou předpovědí počasí a tak se posunul i zájem z klimatologie popisné ke kauzální a dynamické, což bylo využito jako zdroj pro výpočty v meteorologii. A tak došlo i posunu v klimatologii, kde z dřívějších konečných výsledků v podobě klimatických map se postupně začalo přecházet ve výsledky v podobě matematických vzorců. Tato abstraktní podoba klimatu byla pro Köppena velmi zajímavou výzvou a k jejímu řešení využil dynamickou meteorologii. Nepřemýšlel nad tímto problémem v podobě neustále se měnícího klimatu, ale vytvořil si model ideálního klimatu na ideálním kontinentu a poté sledoval změny reálného podnebí od tohoto modelu.

Köppen svou klasifikaci podnebí i nadále rozšiřoval a upravoval, hlavní změny byly provedeny v letech 1918, 1923, 1930, 1931, 1936 a 1939, poslední dvě změny se staly součástí vydání "Handbuch der Klimatologie". Jeho poslední publikací byla revidovaná a rozšířená verze "Die Klimate der geologischen Vorzeit". Jak uvedla Köppenova dcera Elsa v životopisu jejího otce vydaného v roce 1955, před svou smrtí poslal do vydavatelství telegram s textem: "Prosím, pošlete opravy okamžitě, umírám". Zemřel o týden později ve věku 93 let.

Köppenova popisná klasifikace podnebí, založená na základě teplot a srážek a jejich vlivu na vegetaci přežila více než sto let. Stala se tak zřejmě nejlepším systémem, který byl založen na jasně definovaných podmínkách a srozumitelný laické i odborné veřejnosti, který bylo možné sestavit. Při jeho sestavení tak lze nahlédnout do Köppenova dětství, průběhu zaměstnání i do jeho pracovních návyků, lze z něj vyčíst Köppenův zájem o botaniku, zázemí a zkušenosti získané v Rusku, ale i jeho vztah k jeho zeti Wegenerovi. Jeho práce je moderní a po celý jeho život aktualizované dílo, které si získalo své místo ve světě klimatologie a přírodních věd.