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Veränderlichkeit und Wandel sind naturgesetzlich bestimmte Eigenschaften des Klimas der Erde. Eine Klimaänderung liegt vor, wenn sich großräumig und langfristig die Eigenschaften von Klimaelementen (Temperatur, Niederschlag, Luftdruck u. a.) deutlich verändern. Dadurch kommt es zu Wechselwirkungen und Rückkopplungen mit direkten Auswirkungen auf die festländische Landschaftssphäre (z. B. Kaltzeit-Warmzeit-Rhythmus). Natürliche Ursachen für Klimaänderungen sind Veränderungen der Strahlungsbilanz, von Elementen der Erdbahn oder plattentektonische Prozesse (Kontinent-Ozean-Verteilung, Gebirgsbildung, Vulkanausbrüche).

Zunehmend nimmt der wirtschaftende Mensch Einfluss auf das Klima. Hierzu tragen die Verstärkung der Spurengaskonzentration (Intensivierung des Treibhauseffektes, Ozonloch) und die großgebietlichen Waldzerstörungen maßgeblich bei.

Von den Klimaänderungen begrifflich zu unterscheiden sind Klimaschwankungen, die kurzfristiger (100 Jahre) und kleinräumiger wirken.

In der antarktischen und abgeschwächt auch in der arktischen Stratosphäre kommt es jedes Jahr am Ende des Winters bis ins Frühjahr hinein zu einem starken Abbau von Ozon. Diesen Prozess, der durch Abbauprodukte von Fluorchlorkohlenwasserstoff (hauptsächlich Chlor) ausgelöst wird und der von Jahr zu Jahr auf immer größere Flächen einwirkt, bezeichnet man als Ozonloch. Der Abbau von stratosphärischem Ozon führt zu einer verstärkten UV-Einstrahlung auf der Erdoberfläche, die beim Menschen vielfältige Gesundheitsschäden (z. B. Hautkrebs) auslösen kann.

In der bodennahen Luftschicht kann besonders im Sommer das Zusammenwirken von Stickoxiden und UV-Strahlung zur verstärkten Ozonbildung (Ozonsmog) führen. Diese bodennahe Ozonverstärkung ist ebenfalls gesundheitsschädlich. Außerdem steht sie in einem ursächlichen Zusammenhang mit Waldschäden.

Im engeren Sinne versteht man unter Satelliten künstliche Himmelskörper, die die Erde umrunden. Wettervorhersagen stützen sich heute in starkem Maße auf Daten von Wettersatelliten. Die Beobachtung der Erdatmosphäre und der Erdoberfläche vom Weltraum aus bietet die Möglichkeit, in globalem Umfang Informationen in hoher zeitlicher, räumlicher und spektraler Auflösung zu gewinnen. Die herkömmlichen Wetter-und Klimabeobachtungen vom Boden aus weisen dagegen große räumliche Lücken über den Ozeanen und unbewohnten Gebieten auf.