Phänologie beschreibt im Jahresverlauf periodisch wiederkehrende Erscheinungen in der Natur: das Aufblühen einer Pflanze, Fruchtreife, den Brutbeginn von Vögeln und so weiter. Gerade Pflanzen eignen sich gut als sensitiver Bioindikator für Klima- und Umweltveränderungen, da ihre Entwicklung direkt von sich verändernden Umweltbedingungen beeinflusst wird. Die Pflanzen der gemäßigten Breiten sind in ihrer Vegetationsrhythmik – Wachstumsperiode im Frühling und Sommer und Ruheperiode im Winter – an den jahreszeitlichen Wechsel ihrer Umweltbedingungen angepasst. Die Natur Hamburgs zeigt bereits Auswirkungen auf die sich verändernden klimatischen Bedingungen. So verändern sich beispielsweise die Eintrittszeiten der phänologischen Jahreszeiten.
Der Phänologische Kalender unterteilt sich in zehn physiologisch-biologisch begründete Jahreszeiten. Jeder phänologischen Jahreszeit werden bestimmte Zeigerpflanzen mit entsprechenden Entwicklungsphasen zugeordnet. So beginnt das phänologische Jahr mit dem Vorfrühling, dessen Beginn von der Blüte der Gemeinen Hasel (Corylus avellana) eingeleitet wird. In den Jahren 1991–2020 war die mittlere Eintrittszeit des Vorfrühlings 18 Tage früher als in der Periode 1961–1990. Der Vorfrühling endet mit dem Beginn der Forsythienblüte (Forsythiax indermedia), die den Erstfrühling einläutet. Hier kann eine Verfrühung der Eintrittszeit von 12 Tagen beobachtet werden. Dem Erstfrühling folgt der Vollfrühling, welcher durch das Erblühen der ersten Apfelbäume (Malus) beginnt. Auch hier trat die Blüte in den Jahren 1991–2020 im Mittel 12 Tage früher ein als in der Vergleichsperiode 1961-1990.
Mit der Blüte des Schwarzen Holunders (Sambucus nigra) setzt der Frühsommer ein, dessen Eintrittszeit sich im Zeitraum 1991–2020 um 11 Tage nach vorne verschoben hat. Der Hochsommer, welcher sich durch erste blühende Sommerlinden (Tilia platyphyllos) bemerkbar macht, weist eine Verfrühung von 9 Tagen auf. Nachdem bis zum Beginn des Hochsommers das Erblühen der Leitpflanzen als Indikator für den Beginn einer phänologischen Jahreszeit dient, rücken nun erste Früchte in den Fokus der Beobachtung. Die ersten frühreifenden Äpfel können zu Beginn des Spätsommers gepflückt werden. Diese phänologische Phase tritt im Mittel 6 Tage früher auf als im Referenzzeitraum. Beim Übergang zum Frühherbst wird nochmals der Schwarze Holunder als Leitpflanze herangezogen. Seine Früchte waren im Zeitraum 1991–2020 etwa 12 Tage früher reif.
Der Vollherbst beginnt mit den ersten reifen Früchten der Stieleiche (Quercus robur) und zeigt einen um 1 Woche verfrühten Eintrittstermin für die Fruchtreife. Beginnen die Blätter der Stieleiche sich zu verfärben, fängt der Spätherbst an. Dies ist, neben dem Beginn des phänologischen Winters, die einzige Phase, die eine Verspätung von 3 Tagen aufzeigt. Der Grund hierfür ist, dass höhere Temperaturen im Herbst den Chlorophyllabbau im Blatt verlangsamen und damit zu einer späteren Blattverfärbung führen. Wirft die Stieleiche ihre ersten Blätter ab, beginnt der phänologische Winter. Auch diese Phase hat sich 3 Tage nach hinten verschoben. Die Eintrittstermine der Frühjahrsphasen zeigen generell die stärksten Änderungen. Das liegt u.a. daran, dass diese Phasen wesentlich durch den Anstieg der Temperatur ausgelöst werden, während bei den späteren Phasen noch weitere Faktoren eine wichtige Rolle spielen.
Auch deutschlandweit lassen sich Verschiebungen der phänologischen Jahreszeiten feststellen. Bis auf die Eintrittstermine des phänologischen Spätherbstes und Winters, die keine markanten Veränderungen aufzeigen, rutschen alle phänologischen Jahreszeiten im Jahresverlauf nach vorne. Der Jahreszyklus der Pflanzen ist dahingehend optimiert, bei einer möglichst langen Wachstumsperiode das Frostrisiko gering zu halten. Ein im Jahr früher Anstieg der mittleren Tagestemperaturen verlängert zwar die Vegetationsperiode durch verfrühten Austrieb, ist aber auch möglicherweise mit einer erhöhten Spätfrostgefahr verbunden.
