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21. November 2020 | Dipl.-Met. Dr. Jens Bonewitz

Richardson sorgte für etwas Ordnung im Chaos

Richardson sorgte für etwas Ordnung im Chaos

Datum 21.11.2020

In der Reihe berühmter Naturwissenschaftler mit Link zur Meteorologie geht es im heutigen Tagesthema um den britischen Mathematiker, Physiker und Meteorologen Lewis Fry Richardson.

Lewis Fry Richardson (geboren am 11. Oktober 1881 in Newcastle upon Tyne, England, gestorben am 30. September 1953 in Kilmun, Argyll, Schottland) war ein englischer Mathematiker, Physiker und Meteorologe, der unter anderem Pionierarbeit auf dem Gebiet moderner mathematischer Methoden und Techniken zur numerischen Wettervorhersage leistete.

Richardson erarbeitete in seinem schöpferischen Tun wichtige Beiträge für Methoden zur Lösung bestimmter Arten von Problemen in der Physik und wandte so seine Ideen von 1913 bis 1922 verstärkt auch auf die Meteorologie an. Richardsons Interesse an der Meteorologie veranlasste ihn schließlich, ein Schema für die Wettervorhersage durch die Lösung von Differentialgleichungen vorzuschlagen, die heutzutage weithin verwendete Methode. Seine in "Weather Prediction by Numerical Process" veröffentlichte Arbeit in 1922 war zunächst nicht ganz erfolgreich. Der Hauptnachteil seiner mathematischen Technik zur systematischen Vorhersage des Wetters war die Zeit, die erforderlich war, um eine solche Vorhersage zu erstellen. Im Allgemeinen brauchte er drei Monate, um das Wetter für die nächsten 24 Stunden vorherzusagen. Mit dem Aufkommen elektronischer Computer nach dem Zweiten Weltkrieg wurde seine Methode der Wettervorhersage, die noch etwas verändert und angepasst wurde, nun praktisch anwendbar.


Strömungsverhältnisse in Fluiden unterschiedlicher Dichte
Strömungsverhältnisse in Fluiden unterschiedlicher Dichte


Lewis Fry Richardson hat sich für die Meteorologie ebenso verdient gemacht durch seine Arbeiten zur Grenzschichtmeteorologie, Turbulenz und anderen theoretischen Ansätzen. Auch aktuell findet z.B. die Richardson-Zahl in den einschlägigen Wettervorhersagemodellen Anwendung. Diese sagt etwas aus über den Turbulenzzustand bzw. die Schichtungsstabilität eines Fluids. Die Richardson-Zahl (Ri) wird als Verhältnis von vertikaler Windscherung (Änderung von Windgeschwindigkeit und Windrichtung mit der Höhe) zur Auftriebskraft berechnet.

Richardson leistete ebenso Beiträge zur Theorie der Analyse und Untersuchung der Diffusion (Vermischung von Molekülen oder anderen kleinen Teilchen durch zufällige thermische Bewegung).

Bekannt ist Richardson auch für seine Pionierarbeit in Bezug auf Fraktale (Teil der Chaostheorie) und eine Methode zur Lösung von linearen Gleichungssystemen, die als modifizierte Richardson-Iteration bekannt ist.

Im April 1912, kurz nach dem Untergang der Titanic, meldete Richardson ein Patent für die Erkennung von Eisbergen mittels akustischer Echolokalisierung in der Luft an. Einen Monat später meldete er ein ähnliches Patent für die akustische Echolokalisierung in Wasser an und nahm die Erfindung des Sonars durch Paul Langevin und Robert Boyle sechs Jahre später vorweg.

Richardson war von 1920 bis 1929 Vorsitzender der Physikabteilung am Westminster Training College in London und von 1929 bis 1940 Direktor des Paisley College of Technology in Paisley, Renfrewshire.

Seit 1997 wird die Lewis-Fry-Richardson-Medaille von der Europäischen Geowissenschaftlichen Union für "außergewöhnliche Beiträge zu Nichtlinearität" verliehen sowie zu "Geophysik im Allgemeinen".

Sein Leben und Werk ordnet ihm zu Recht einen Platz unter den berühmten Naturwissenschaftlern ein, die erheblich zur Weiterentwicklung der Meteorologie beigetragen haben.



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