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G l o b a l e    K a r t o g r a m m e

Die Erde ist nicht flach. Zur Darstellung von Karten auf flachen Oberflächen sind Projektionen erforderlich, und eine Verzerrung von Formen ist unvermeidlich. Kartogramme sind thematische Karten, bei denen Verzerrung gezielt eingesetzt wird, um Informationen zu transportieren. Genauer gesagt werden Polygone, für die Daten vorliegen, so verzerrt, dass die Flächen der verzerrten Polygone proportional zu einem numerischen Polygoneigenschaft sind. Um beispielsweise zu visualisieren, wieviel CO2 von den Ländern der Erde ausgestoßen wird, werden die Umriss-Polygone aller Länder so verzerrt, dass die Flächen der Länderpolygone proportional zu den Emissionen sind. Auf dem Kartogramm hat das Polygon des Landes A mit halb so viel CO2-Ausstoß wie Land B auch nur eine halb so große Fläche wie das Polygon von Land B. Im Deutschen werden Kartogramme auch als anamorphe, d.h. verzerrte, Karten bezeichnet.

Kartogramme können eingesetzt werden, um zwei Eigenschaften von Polygonen gleichzeitig darzustellen. Zum Beispiel können Gitterzellen von 0,5° geographische Länge x 0,5° geographischer Breite, was der räumlichen Auflösung vieler globaler hydrologischer Modelle entspricht, entsprechend der Bevölkerungszahl innerhalb der Gitterzelle verzerrt werden, während die Farbe der Zelle die Wasserressourcen innerhalb der Zelle anzeigt. In solchen Kartogrammen werden Regionen mit einer hohen Bevölkerung größer dargestellt als weniger dicht besiedelte Gebiete. Da ein solches Kartogramm den Blick auf Gebiete lenkt, in denen viele Menschen leben, ist es besser als als eine normale thematische Karte geeignet, Wasserressourcen für Menschen zu zeigen anstatt Wasserressourcen auf Landflächen.

Auf dieser Webseite stellen wir eine Reihe globaler Kartogramme zur Verfügung, die über Wasserressourcen sowie über Risiken durch und Verantwortlichkeiten für den Klimawandel informieren. Mit einer Ausnahme basieren sie auf Ergebnissen und Input-Werten des globalen hydrologischen Modells WaterGAP, das Wasserressourcen und Wassernutzung für alle Kontinente der Erde (außer der Antarktis) mit einer räumlichen Auflösung von 0,5° x 0,5° berechnet.

Kartogramme und ihre Beschreibung zum Download


Wasserressourcen für Menschen

Erneuerbare Wasserressourcen [mm/Jahr] (links) und erneuerbare Wasserressourcen pro Kopf [m3/(Kopf Jahr)] (rechts) für 1981 - 2010. Oben: flächentreue Behrmann-Projektionen, unten: Kartogramme mit der Bevölkerung im Jahr 2010 als Verzerrer.

Der Vergleich der normalen mit den anamorphen Karten zeigt, dass 1) Menschen bevorzugt dort leben, wo die Wasserressourcen vergleichsweise groß sind (links), und 2) mit normalen Karten die Wasserknappheit für Menschen unterschätzt wird (rechts).

(Döll und Herbert 2018)

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Verteilung von Wasser und Bevölkerung

Länderpolygone, verzerrt durch
(oben) erneuerbare Grundwasserressourcen 1981 - 2010 in 0,5°-Gitterzellen,
(Mitte) Bevölkerung im Jahr 2010 in 0,5°-Gitterzellen und
(unten) Bevölkerung im Jahr 2085 in 0,5°-Gitterzellen.
Entsprechend der angenommenen Zunahme der Weltbevölkerung von 6,9 Mrd. im Jahr 2010 auf 9,9 Mrd. im Jahr 2085 ist die gesamte Landfläche im unteren Kartogramm um 45% größer dargestellt als im mittleren Kartogramm.

(Döll und Herbert 2018)

Wenn das obere und das mittlere Kartogramm gleich aussähen, bedeutete das, dass die erneuerbaren pro-Kopf-Grundwasserressourcen für alle Menschen auf der Welt gleich groß wären.

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Zukünftige Änderung der Grundwasserressourcen

Mögliche Änderung
der erneuerbaren Grundwasserressourcen (oben) und
der Grundwasserressourcen pro Kopf der Bevölkerung (unten)
von 2010 bis zum Ende des 21. Jahrhunderts infolge des Klimawandels (Szenario RCP 8.5 mit hohen Treibhausgasemissionen) und der Veränderungen der Bevölkerungsanzahl (Bevölkerungsszenario SSP2). Mittelwert von fünf WaterGAP-Läufen auf Basis der Ergebnisse von fünf globalen Klimamodellen.

(Döll und Herbert 2018)

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Komponenten der Risiken des Klimawandels

Kartogrammsatz "Risikokomponenten": Visualisierung von Risiken des Klimawandels infolge einer Abnahme der erneuerbaren Grundwasserressourcen. Die Verzerrervariablen sind in geschweiften Klammern angegeben.

Visualisierung der Gefahr allein, in Farbe, durch eine flächentreue Weltkarte (a), wobei die Gefahr eine Abnahme der Grundwasserressourcen um mehr als 10% zwischen den Perioden 1971-2000 und 2070-2099 ist (Mittelwert der prozentualen Änderungen,berechnet von WaterGAP auf Basis von fünf globalen Klimamodellen unter RCP8.5 mit hohen Treibhausgasemissionen; Portmann et al., 2013). Visualisierung von Gefahr und Exponiertheit, indem 0,5°-Zellen gemäß ihrer Bevölkerungsanzahl im Jahr 2010 verzerrt werden (b), und von Gefahr, Exponiertheit und Vulnerabilität, indem Gitterzellen gemäß der Bevölkerungsanzahl 2010 mal einem Vulnerabilitätsindikator verzerrt werden (Döll, 2009) (c, d). In (c) variiert der Vulnerabilitätsindex zwischen 1 und 5, während in (d) derselbe Index über den Bereich zwischen 1 und 21 aufgespannt wird. Zusätzlich wird für die Karten (a) (d) ein Zoom auf Westeuropa und Nordafrika gezeigt (e).

(Döll 2017)

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Natürliche Ressourcen unter Stress

Kartogrammsatz "Natürliche Ressourcen unter Stress": Visualisierung der jetzigen und zukünftigen erneuerbaren pro-Kopf-Grundwasserressourcen unter dem Einfluss von Klimawandel und Bevölkerungswachstum. Die Verzerrervariablen sind in geschweiften Klammern angegeben.

Die linke Spalte zeigt pro-Kopf-Grundwasserressourcen in [m3/(Kopf Jahr)] unter gegenwärtigen Bedingungen (1971 2000, Bevölkerung im Jahr 2010) mittels einer flächentreuen Weltkarte (a) und mittels eines gerasterten globalen Kartogramms mit der Bevölkerung im Jahr 2010 als Verzerrer (b), und pro-Kopf-Grundwasserressourcen unter zukünftigen Bedingungen unter dem Einfluss von Klima- und Bevölkerungswandel (2070 2099, Bevölkerung im Jahr 2085), mit der Bevölkerung im Jahr 2085 als Verzerrer (c). Die rechte Spalte zeigt die prozentuale Änderung der pro-Kopf-Grundwasserressourcen zwischen gegenwärtigen und zukünftigen Bedingungen infolge von Klima- und Bevölkerungswandel (d) und von Klimawandel allein (e).

Die Kartogramme (c), (d) und (e) verwenden die Bevölkerungszahlen im Jahr 2085 gemäß SSP2 für die Berechnung der pro-Kopf-Grundwasserressourcen im Jahr 2085 als Verzerrer, und die Gesamtfläche der Karten ist um 45% vergrößert gegenüber den Karten (a) und (b), proportional zum Anwachsen der Weltbevölkerung von 6,9 auf 9,9 Mrd. Grundwasserressourcen berechnet von WaterGAP auf Basis von fünf globalen Klimamodellen, Szenario RCP 8.5 mit hohen Treibhausgasemissionen.

(Döll 2017)

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Verantwortlichkeiten für den Klimawandel

Kartogrammsatz "Verantwortlichkeiten für den Klimawandel": Visualisierung der Beziehung zwischen Bevölkerungszahlen, CO2-Emissionen und Wohlstand der Länder durch Verzerrung der Länderpolygone durch

  • Bevölkerung im Jahr 2010 (a),
  • CO2-Emissionen aus fossilen Brennstoffen im Jahr 2010 (b),
  • kumulierte CO2-Emissionen aus fossilen Brennstoffen von präindustrieller Zeit bis 2010 (c), und
  • Bruttoinlandsprodukt im Jahr 2010 (d).
Die Verzerrervariablen sind in geschweiften Klammern angegeben.

(Döll 2017)

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Wie Kartogramme funktionieren

Prinzip der Generierung von bivariaten Kartogrammen.
Aus einer flächentreuen Karte A, die Variable 1 (z.B. die Pro-Kopf-Kohlendioxidemissionen) in Farbe zeigt (links), wird ein bivariates Kartogramm B, in der die Variable 2 jeder Zelle (z.B. die Bevölkerung) als Verzerrer zusätzlich dargestellt ist (rechts). Die Zellpolygone werden so verzerrt, dass die Flächen aller Polygone z.B. proportional zu der darin wohnenden Bevölkerung sind (in B) und damit die Dichte der Verzerrervariable 2 in allen verzerrten Polygonen gleich ist.

(Döll 2017)

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Publikationen zu Kartogrammen
Döll, P., Herbert, C. (2018): Wasserressourcen und Wasserknappheit: Visualisierung mit anamorphen Weltkarten. Geographische Rundschau, 1/2-2018, 44-50.
Döll, P. (2017): Cartograms facilitate communication of climate change risks and responsibilities. Earth’s Future, 5, 1182-1195. doi:10.1002/2017EF000677