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18. April 2012 | Dipl.-Met. Peter Hartmann

Geschichte der synoptischen Meteorologie

Teil 2: Entwicklung der theoretischen Grundlagen, Fortsetzung vom 14.
April

Bis zur die Wende ins 20. Jahrhundert war die synoptische
Meteorologie vor allem eine empirische Wissenschaft. Das bedeutet,
dass Beobachtungen die hauptsächliche Grundlage der Wettervorhersage
waren und aus diesen Beobachtungen meist recht einfache Regeln für
die kurzfristige Prognose abgeleitet wurden. Das umfangreiche
theoretische Wissen aus der Physik, z.B. die Strömungsmechanik und
die Wärmelehre, war zwar längst bekannt, konnte aber für die
Wettervorhersage noch nicht genutzt werden. Dies änderte sich aber zu
Beginn des 20. Jahrhunderts.

Der norwegische Physiker und Meteorologe Vilhelm Bjerknes schlug
bereits 1904 vor, eine Wettervorhersage auf Basis physikalischer
Gleichungen zu berechnen. Zu diesem Zeitpunkt waren aber die dazu
nötigen Messdaten aus höheren Atmosphärenschichten noch gar nicht
verfügbar, zudem hatte er auch keine Vorstellung, wie die Berechnung
praktisch durchgeführt werden könnte.

Diese Idee griff ab 1915 der britische Meteorologe Lewis Fry
Richardson auf und entwickelte auch das dazu notwendige
Gleichungssystem. Zu Forschungszwecken wurden damals an bestimmten
Terminen gleichzeitige Messungen der höheren Atmosphäre mittels
Wetterballons durchgeführt. Auf diese Messungen griff Richardson
zurück und nutzte sie, um eine Vorhersage zu berechnen. An einer
Vorhersage für 6 Stunden rechnete er mehrere Monate, bis er am Ende
zu einem Ergebnis kam. Dieses war zwar falsch und sogar vollkommen
unrealistisch, dennoch hatte er gezeigt, dass eine sogenannte
numerische Wettervorhersage prinzipiell möglich ist. Seine Ergebnisse
veröffentlichte er im Jahr 1922 als Buch. Dort präsentierte er auch
seine Vorstellung, wie man mit einer ausreichend großen Anzahl an
(menschlichen) Rechnern eine Vorhersage so schnell berechnen könnte,
dass diese auch tatsächlich brauchbar wäre. Da Richardsons Ideen
allerdings als unpraktikabel galten, wurden sie nicht weiter
verfolgt.

Als wesentlich praktikabler erwiesen sich die Theorien, die ab 1917
an der Universität von Bergen (Norwegen) von Vilhelm Bjerknes und
seinen Mitarbeitern Jacob Bjerknes (seinem Sohn) und Halver Solberg
entwickelt wurden. Bis zu dieser Zeit waren die Wetterkarten reine
Isobarenkarten gewesen, das heißt, sie hatten neben den
Wettermeldungen nur Linien gleichen Luftdrucks enthalten. Durch die
sorgfältige Analyse von Wettermeldungen fanden die Mitarbeiter der
sogenannten "Bergener Schule" (oder Norwegische Schule) heraus, dass
die Eigenschaften der Luft über große Bereiche ähnlich sind, sich
aber andererseits auf geringen Distanzen stark ändern. Darauf
aufbauend entwickelten sie die Vorstellungen von Luftmassen und
Fronten, sowie deren Entstehung und Entwicklung. Auch der Lebenslauf
der Tiefdruckgebiete ("Idealzyklonen") wurde beschrieben, dieser ist
auch heute noch in sämtlichen Lehrbüchern der Meteorologie enthalten.
Zwar wurden viele der Ideen der Bergener Schule später
weiterentwickelt und verfeinert, sie sind aber auch im 21.
Jahrhundert aus der Arbeitsweise der Synoptiker nicht wegzudenken.

Entwicklung und Aufbau eines dynamischen Tiefdruckgebietes nach Vilhelm Bjerknes (1862-1951)
Entwicklung und Aufbau eines dynamischen Tiefdruckgebietes nach Vilhelm Bjerknes (1862-1951)


Ab den dreißiger Jahren wurden die Ideen aus Bergen nach und nach von
den Wetterdiensten übernommen. In dieser Zeit wurden dann auch
regelmäßige Messungen von Radiosonden verfügbar, so dass das Bild der
Atmosphäre langsam dreidimensional wurde. In Deutschland wurde die
Entwicklung vor allem von Richard Scherhag vorangetrieben, der zu
dieser Zeit beim "Reichsamt für Wetterdienst" tätig war. Zunehmend
konnten auch Höhenwetterkarten erstellt werden. Scherhag entwickelte
auch eine Methode, mit der 24-stündige Bodenvorhersagekarten
gezeichnet werden konnten. Später kamen Vorhersagekarten für höhere
Luftschichten hinzu. Diese Techniken waren auch lange Zeit beim
Deutschen Wetterdienst im Einsatz, bis die Entwicklung von Computern
Richardsons Idee wieder aktuell werden ließ. Mehr darüber erfahren
Sie im dritten und letzten Teil unseres Ausflugs in die Geschichte
der Synoptik, der voraussichtlich morgen erscheint.




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