02.12.2002 · Die Abhängigkeit vom Wetter war den Menschen schon sehr früh bewußt. Kein Wunder, daß sie alles daransetzten, Sturm, Regen und Hitze vorauszusagen.
Die Abhängigkeit vom Wetter war den Menschen schon sehr früh bewußt. Kein Wunder, daß sie alles daransetzten, Sturm, Regen und Hitze vorauszusagen. Erste Versuche sind schon aus dem Zwischenstromland um 6000 v.Chr. bekannt, zum Beispiel die uns auf Tontäfelchen überlieferte Regel: Wenn eine Wolke dunkelt, regnet es bald. Einen späteren Versuch unternahm u.a. der griechische Philosoph Aristoteles. Er war der Meinung, die Winde entstünden, weil die Erde ausatme. Zudem hatte er den Eindruck, daß es von Westen her kälter blase, da dort die Sonne untergeht.
Daneben kamen auch einige astrologische Vorstellungen mit einem geozentrischen Weltbild ins Spiel: Alles außerhalb der Erde war auf die Planeten bezogen und für die Erde da. Dieses aus der Antike übernommene griechisch-ägyptische Weltsystem des Claudius Ptolemäus galt bis dahin als das allein richtige: Die Erde stand fest im gemeinsamen Mittelpunkt von sieben Kreisen. Geordnet nach ihren Umlaufzeiten fanden sich dort Mond, Merkur, Venus, Sonne, Mars, Jupiter und Saturn, der der oberste war.
Bis zum Beginn des 16. Jahrhunderts war man sogar der festen Überzeugung, daß die sieben damals bekannten Planeten eine Art Wetterregentschaft ausübten und über das Wetter auf der Erde entschieden. Die Herrschaft eines Planeten dauerte ein volles Jahr und begann am 21. März eines Jahres. Saturn war beispielsweise für kalte und feuchte Wetterlagen verantwortlich. Der Merkur war kalt und trocken, während die Sonne natürlich für die Wärme stand. Die einzelnen Wetterlagen konnten dementsprechend abgeleitet werden.
Vom Beobachten zum Messen
Eine echte Wetterprognose erhält man aber nicht dadurch, daß man vor die Tür tritt, einige Messungen anstellt und das Walten der Elemente als Stimmungsbild festhält. Nach zahlreichen und aufwendigen Erfindungen waren schließlich immer genauere Meßinstrumente in der Lage, verschiedene Wetterausprägungen mit großer Sorgfalt zu dokumentieren, was dann zu zuverlässigen Aus- und Vorhersagen führte.
Erst Mitte des 17. Jahrhunderts, mit der Erfindung des Quecksilberbarometers durch Evangelista Torricelli (1643) und des Thermometers durch Gallileo Gallilei (ca. 1593), begann das Zeitalter des objektiven Messens und Beobachtens. Lange Zeit hat es gedauert, bis sich dabei eine halbwegs einheitliche Meßskala auf der ganzen Welt durchgesetzt hat. Noch zu Torricellis Zeiten konnte man unter 35 Skalen wählen. Die Temperaturangabe nach Fahrenheit ist die älteste, die noch heute - beispielsweise in Nordamerika - verwendet wird. Wo kommt dieser merkwürdige Begriff eigentlich her?
Wie so oft steht ganz einfach nur ein Name dahinter: Gabriel Daniel Fahrenheit (1686-1736). Er war Physiker und offensichtlich ein Freund des Weines. Wie sonst hätte er 1709 das erste mit Weingeist gefüllte Thermometer erfinden können? Als Nullpunkt wählte er die Temperatur einer Mischung aus Wasser, Eis und Salmiak - das kälteste Kunstwetter, das sich zu seiner Zeit unter Laborbedingungen erzeugen ließ. Und so kommen wir auf die für uns Europäer so schwer nachvollziehbare Skalierung: 32°F entsprechen dann nämlich 0°C, und bei 212°F kocht Wasser.
Was aber bedeudet »Celsius«? Auch dahinter verbirgt sich ein Name: Anders Celsius (1701-1744) definierte 1742 eine hundertteilige Temperaturskala, die den Nullpunkt am Siedepunkt des Wassers und den Gefrierpunkt mit 100 Grad festlegte. Erst der Botaniker Carl von Linne kehrte diese ursprüngliche Skala später in die uns bekannte Celsius-Thermometerskala um. In der Wissenschaft aber wird keine der beiden Skalen verwendet. Dort orientiert man sich ausschließlich an der Kelvin-Skala, benannt nach einem britischen Physiker namens Baron William Thomson Kelvin of Largs (1824-1907), die mit 273,15°C den absoluten Nullpunkt ausweist.
Poetische Meteorologie
In den »Tag- und Jahresheften« von Johann Wolfgang von Goethe finden sich bis ins Jahr 1822 viele Aufzeichnungen, aus denen seine intensive Betätigung als Wetterforscher hervorgeht. »Meteorologie ward fleißig betrieben«, heißt es da. Eine meteorologisch-poetische Arbeit behandelt sowohl das »aufsteigende wie niedersteigende Spiel« der Wolken. Die Wolken- und Luftbewegungen interpretiert Goethe dabei als das Pulsieren der Erde. Er vermutet, daß die Schwerkraft der Erde Bewegungen verursacht, die für die Wetterbildung verantwortlich sind. So richtig weit hatte er sich damit noch nicht von der Sicht des Aristoteles entfernt.
Wo wird gemessen?
Aber auch die Skala ist in der Meteorologie nicht alles. Wichtig ist zudem, wo gemessen wird. Der im Wetterbericht genannte Temperaturwert wird nämlich in zwei Metern Abstand vom Boden am trockenen Thermometer gemessen. Zur Messung des Taupunktes wird ein Thermometer ganz einfach mit einem angefeuchteten Baumwollstrümpfchen überzogen. Wichtig dabei ist, daß das Thermometer immer in einem konstanten Luftstrom stehen muß, der meist mit einem Ventilator erzeugt wird. Aus der Temperaturdifferenz beider Anzeigen läßt sich der Anteil von Wasser in der Luft berechnen.
Erinnern wir uns an die Definition für Luftfeuchte: Die Luftfeuchte ist ein Maß für die Menge an Wasserdampf (also gasförmigem Wasser) in der Atmosphäre. Die Menge an Wasserdampf, den die Atmosphäre maximal (also bei Sättigung mit Wasserdampf) aufnehmen kann, hängt von der Temperatur ab.
Warme Luft speichert mehr Wasserdampf als kalte. Wer sein Brillenglas zum schnellen Putzen anhaucht, nutzt diesen Effekt. Die warme, mit Wasserdampf stark angereicherte Atemluft kühlt sich am Brillenglas etwas ab, dabei kondensiert der Dampf. Das funktioniert bei kaltem Wetter erheblich besser als bei warmem.
Neben den wichtigen Werten Temperatur, Luftdruck und -feuchte oder der Windstärke und -richtung gibt es noch zahlreiche andere Eigenschaften, die heute ebenso präzise wie automatisch bestimmt werden. Zum Beispiel die Sonnenscheindauer, für die früher im Sonnenscheinautographen (Sunshine Recorder) der Herren John Francis Campbell (1821-1885) und George Gabriel Stokes (1819-1903) eine Schusterkugel Löcher in einen dahinterliegenden Papierstreifen brannte. Die Länge der Löcher ergab die Sonnenscheindauer. Einfach und zweckmäßig.
Ein weltweites Wetterbeobachtungsnetz entsteht
Ein wichtiger Fortschritt in der Meteorologie war die Erkenntnis, daß Beobachtungen an einem Ort nicht ausreichen, um die Wettervorgänge begreifen zu können. So begann man schon in der zweiten Hälfte des 17. Jahrhunderts damit, Temperaturen und Luftdruck an mehreren Orten gleichzeitig zu messen und miteinander zu vergleichen. 1780 wurde deshalb das erste weltweite Wetterbeobachtungsnetz durch die Pfälzische Meteorologische Gesellschaft gegründet. Für die 39 Stationen dieses Netzes gab es dann auch eine einheitliche Anleitung zur Beobachtung des Wetters. Die so gewonnenen Daten wurden in der Mannheimer Zentrale gesammelt, ausgewertet und publiziert.
Der Telegraf erleichtert die Datenvernetzung
Nach 15 Jahren zerbrach dieses bedeutende wissenschaftliche Unternehmen in den Wirren der Französischen Revolution. Immerhin waren bis dahin wertvolle Erkenntnisse über Wetter und Klima gesammelt worden. Allein eine brauchbare Wettervorhersage war immer noch nicht möglich. Dazu fehlte noch eine wichtige technische Erfindung: der Telegraf. Durch seine Verbreitung in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts wurde der rasche Austausch von Wetterdaten über Gebiets- und Ländergrenzen hinaus möglich. Meteorologen vieler Länder waren nun in der Lage, direkt und zeitnah zusammenzuarbeiten.
In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts nahm die Wetterforschung weiteren Aufschwung durch die Arbeiten von Forschern wie dem Norweger Vilhelm Bjerknes (1862-1951), der maßgeblich an der Aufklärung der inneren Struktur von Stürmen beteiligt war, und dem Schweden Carl Gustav Rossby (1898-1957), der die Instabilität des Wetters in den mittleren Breiten erklärte. Der britische Mathematiker Lewis Fry Richardson (1881-1953) machte sich während des Ersten Weltkrieges daran, den Globus in Tausende von Planquadraten zu unterteilen, die er durch ausgetüftelte Formeln miteinander verband. Das erste Wettervorhersagemodell war geboren. Mit Stift und Papier benötigte er allerdings bis zu drei Monate für eine 24stündige Vorhersage. Dieses Rechenproblem wurde erst vom Amerikaner John Louis von Neumann (1903-1957) gelöst, der nach dem Zweiten Weltkrieg die Möglichkeiten der elektronischen Datenverarbeitung für die Wettervorhersage erkannte und die ersten Ansätze auf den neu entwickelten Computern implementierte.
Ein wichtiger Schritt. Zur Lösung der komplexen Vorhersageprobleme mußte man die Atmosphäre der Erde schließlich als einen zusammenhängenden Organismus betrachten, dessen großräumige Vorgänge eine ständige und vollständige Überwachung er- fordern. So entstand auch sehr bald der großartige Plan einer Weltwetterwacht (World Weather Watch), der seit 1967 verfolgt und ausgebaut wird. Ein Netzwerk, das aus über 10.000 Bodenstationen, mehr als 700 aerologischen Stationen sowie aus Flugzeug-, Schiffs- und Satellitenbeobachtungen besteht.
