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Das Thermoisoplethendiagramm ist eine spezielle Art von Klimadiagramm und wurde 1943 von Carl Troll entwickelt. Es eignet sich aufgrund seiner Einteilung sehr gut zur Feststellung, ob ein Standort ein Jahres- oder Tageszeitenklima aufweist, da es sowohl den Tages- als auch den Jahresgang der Lufttemperatur einer Station sichtbar macht.
Als Überschrift eines Thermoisoplethendiagrammes dient der Name des Ortes mit der genauen Koordinatenangabe desselben, sowie der Angabe seiner Höhenlage. Das Diagramm selbst ist wie folgt eingeteilt: Auf der x-Achse sind die zwölf Monate eines Jahres, hingegen auf der y-Achse die 24 Stunden eines Tages eingetragen. Nun wird zu fast jedem Zeitpunkt die betreffende Lufttemperatur angegeben, wobei die mittleren Stundentemperaturen des gesamten Tages als Grundlage dienen. Anschließend werden benachbarte Punkte der gleichen Temperatur mit Linien, den sogenannten Isoplethen verbunden, ähnlich den Höhenlinien auf einer topographischen Karte. Der Übersichtlichkeit wegen werden die unterschiedlichen Temperaturbereiche mittels farblicher Hervorhebung unterteilt und einige, dann meist fett gedruckte Isoplethen, werden beschriftet.
Zusätzlich lassen sich auch noch andere Informationen aus einem Thermoisoplethendiagramm herauslesen. So geben Strich-Punkt-Linien bei außertropischen Stationen den jeweiligen Zeitpunkt des Auf- und Unterganges der Sonne an; in den Polarzonen hingegen die Dauer von Polartag und -nacht. Ist die Station zwischen den Wendekreisen gelegen, so geben senkrecht gestrichelte Linien den Zenitstand der Sonne an. Die waagerecht gestrichelten Linien bei 6, 12 und 18 Uhr dienen allerdings nur der Erleichterung des Ablesens.
Bei der Interpretation des Diagrammes ist der Verlauf der Isoplethen entscheidend. Ist dieser nahezu parallel zur Tageszeitenachse, so lässt sich daraus schließen, dass sich die Temperatur am Tage kaum verändert, jedoch im Jahr größeren Schwankungen unterliegt. Deswegen spricht man hier von einem thermischen Jahreszeitenklima. Verlaufen sie hingegen weitestgehend parallel zur Monatsachse, so ist es genau umgekehrt: Am Tage treten die größten Temperaturschwankungen auf, während über das Jahr hinweg die Temperaturen fast konstant bleiben. Wenn dem so ist, spricht man von einem Tageszeitenklima. Doppelt ellipsenförmige Isoplethen ("liegende Acht") lassen auf einen zweimaligen Durchlauf des Zenitstands schließen, wie er nur in den inneren Tropen vorkommt. Kreisähnliche Isoplethen bedeuten tages- als auch jahreszeitliche Temperaturunterschiede (Gemäßigte Breiten).
Ein Indiz für die Stärke der Schwankung stellt die Isoplethendichte dar, wobei gilt: Je mehr Isoplethen vorhanden sind, umso größer ist natürlich die Schwankung der Temperatur.
