Gedruckt in: Meteorol.Z., N.F. 5, 1966, H. 4, 156-158

Die Entwicklung der meteorologischen Meßtechnik im Spiegel der deutschen Polarforschung (1868 bis 1939)

Cornelia Lüdecke, München


Zusammenfassung: Anfangs dienten meteorologische Messungen während Polarexpeditionen zur Angabe der klimatischen Bedingungen in Polargebieten. Aerologische Aufstiege mit Drachen und Gummiballonen wurden hier in relativ kurzer Zeit eingeführt. Später informierten Radiosonden über die Verhältnisse in der unteren Troposphäre u.a. zur Wettervorhersage für wissenschaftliche Flüge. Die Entwicklung von wissenschaftlich begründeten Messungen an Bord der Expeditionschiffe, an temporären Stationen oder während der verschiedenartigen Pionierflüge bis hin zu den anwendungsorientierten Routinemessungen wird aufgezeigt.

Development of Techniques of Meteorological Measurements as Reflected in German Polar Research (1868 to 1939)

Summary

In the beginning, meteorological measurements during polar expeditions were used to describe the climatic conditions in polar regions. Here, aerological soundings with kites and ballons made of rubber were within a short time. Later, radiosondes informed about the conditions in the lower troposphere necessary, among others, for daily weather predictions for scientific flights. The development of scientifically-founded measurements during expeditions on board of a ship, at temporary stations or during various pioneer flights up to application-oriented routine measurements is shown.
 
 

Einleitung

Unter "Polarforschung" versteht man die Anwendung naturwissenschaftlicher Methoden in Polargebieten unter erschwerten Umweltbedingungen. Bei den kostenintensiven Polarexpeditionen wurden zur Sicherung der Daten nur bewährte Meßverfahren angewendet. Sie liefern stichpunktartig eine Übersicht über einzelne Entwicklungsschritte in der meteorologischen Meßtechnik. Für weitere Studienzwecke wird eine Zusammenfassung der relevanten Literatur gegeben.

1. Bodenmessungen

Als im Mai 1868 die 1. Deutsche Nordpolarexpedition unter der Leitung von Carl Koldewey (1837-1908) auf dem Schiff GRÖNLAND den Hafen von Bergen verließ, hatte sie die Anweisung, nach Anleitung des Wetterbuches der Norddeutschen Seewarte möglichst viele meteorologische und hydrothermische Beobachtungen anzustellen (Freeden 1869). Weil Grönland wegen vorgelagerter dichter Eisschollen nicht erreicht werden konnte, steuerte Koldewey Spitzbergen an. Fünf Monate später kehrte die Expedition mit einem reichhaltigen Wetterjournal nach Bremerhaven zurück. Alle vier Stunden waren Thermometer und Barometer abgelesen, die Windrichtung bestimmt, die Windgeschwindigkeit geschätzt und der Himmel beobachtet, sowie die Wassertemperatur gemessen worden (vgl. Abb.1). Solche "Schiffsmessungen" wurden während der nachfolgenden 2. Deutschen Nordpolarexpedition (1869-70), die unter Koldeweys Leitung mit den Schiffen GERMANIA und HANSA an die Ostküste von Grönland führte, durch "Stationsmessungen" ergänzt, als die GERMANIA im Winter zehn Monate vom Eis eingeschlossen war (Koldewey 1874). Auch die erste planmäßige Überwinterung an der Westküste Grönlands (1892-93) durch den Geographen Erich von Drygalski (1865-1949), bei der mit Registriergeräten eine vollständige Meßreihe der meteorologischen Elemente über ein Jahr aufgezeichnet wurde (Drygalski 1897), gehört in die Ära der "nulldimensionalen" Klimareihen (fester Ort).

Alle genannten Unternehmungen lieferten Klimadaten von mehr oder weniger hoher zeitlicher Auflösung, die mit anderen Messungen nicht koordiniert waren. Carl Weyprecht (1838-1881), ein deutscher Marineoffizier im österreichischen Dienst, stellte 1875 in seinen "Grundprinzipien zur arktischen Forschung" ganz klar den begrenzten Wert isolierter meteorologischer Messungen heraus und forderte in griffigen Worten "Forschungswarten statt Forschungsfahrten" (Weyprecht 1875). So initiierte er das Internationale Polarjahr 1882-83, für dessen Ausführung sich auch der Direktor der Deutschen Seewarte Georg von Neumayer (1826-1909) maßgeblich einsetzte (Corby 1982). 12 Nationen sandten 14 Expeditionen aus, die mit gleichen Meßgeräten gleichzeitige Bodenmessungen durchführten (Barr 1985). Deutschland beteiligte sich mit den Stationen in Kingua Fjord (Baffin Island) und auf Südgeorgien (Neumayer 1890, 1891). Aus heutiger Sicht war das erste Polarjahr allerdings kein Erfolg, weil die Dichte des arktischen Meßnetzes mit 12 Stationen viel zu gering war und die zwei Stationen der südlichen Hemisphäre ganz ohne Zusammenhang operierten. Auch ist einzusehen, daß mit den damals zur Verfügung stehenden technischen Mitteln keine zusammenfassende Bearbeitung der Ergebnisse möglich war, die übrigens bis heute noch aussteht. Dennoch konnte prinzipiell der Wert eines koordinierten Meßnetzes demonstriert werden.

Eine Fortsetzung von Weyprechts Bestrebungen fand unter Drygalskis Leitung während der ersten deutschen Südpolarexpedition mit der GAUSS (1901-1903) statt (Drygalski 1904). Drygalski hatte nämlich 1899 zu einer internationalen magnetischen und meteorologischen Kooperation (1901-1904) aufgerufen, an der sich sowohl Handelsschiffe und die Marine als auch die damals gleichzeitig in der Antarktis tätigen Expeditionen unter der Leitung von W.S. Bruce (1867-1921) mit der SCOTIA (1901-03), O. Nordenskjöld (1869-1928) mit der ANTARCTIC (1901-03) und R.F. Scott (1868-1912) mit der DISCOVERY (1901-04) beteiligten. Das Eis schloß die GAUSS 80 km von der antarktischen Küste entfernt bei 90°O ortsfest ein, so daß die meteorologische Station auf dem Meereis eingerichtet werden mußte. Das Ergebnis dieser internationalen Aktion waren erste synoptische Karten des Gebietes zwischen 30°S und 70°S (Meinardus und Mecking 1928).

2. Aerologie I (Drachen und Ballone)

Um die Jahrhundertwende wurden die Anfänge der Aerologie (Registrier- und Sondierballone, Drachenaufstiege) weiter ausgebaut. So erhielt auch Drygalskis Antarktisexpedition Drachen und einen bemannbaren Fesselballon mit auf die Reise (Drygalski 1904). Die Drachen versagten aber und der Fesselballon konnte nur einmal aufsteigen. Hierbei wurde eine Inversion der bodennahen Luftschicht in der Antarktis nachgewiesen. Erst Alfred Wegener (1880-1930), der 1905 zusammen mit seinem Bruder Kurt als Assistent am Aeronautischen Observatorium in Lindenberg tätig war, führte die Aerologie in die Polarforschung ein, indem er während seiner Teilnahme an der dänischen DANMARK-Expedition (1906-08) unter der Leitung von Ludwig Mylius-Erichsen (1872-1907) erfolgreich Drachen- und Fesselballonaufstiege an der Küste Ostgrönlands durchführte (Wegener 1911, Wegener und Brant 1912). Hier begann die Ära der "eindimensionalen" Vertikalprofile (fester Ort, Höhe).

Eine Fortsetzung der aerologischen Messungen fand 1911 statt. Die Studienreise der Deutschen Arktischen Zeppelin-Expedition nach Spitzbergen (1910) hatte nämlich ergeben, daß zuerst die meteorologischen Bedingungen für Luftschiffahrten in der Arktis erforscht werden müßten, bevor Forschungsflüge unternommen werden könnten (Miethe und Hergesell 1911). So gründete der Berliner Meteorologe Hugo Hergesell (1859-1938) das Geophysikalische Observatorium in Spitzbergen, an dem jährlich wechselndes Personal von 1911 bis zum Ausbruch des I. Weltkrieges aerologische Messungen durchführte (Dege 1962). Unter anderem war hier von 1912 bis 1913 Kurt Wegener (1878-1964) tätig. Als Wilhelm Filchner (1887-1957) mit der zweiten deutschen Antarktisexpedition unterwegs war (1911-12), wurde sein Schiff DEUTSCHLAND in der Weddellsee vom Meereis eingeschlossen und driftete mit der Strömung langsam nordwärts (Filchner 1922). Die während der 10monatigen Drift angestellten Drachen-, Fesselballon- und Pilotballonaufstiege bauten auf A. Wegeners Erfahrungen auf. Die Ergebnisse waren hochinteressant, da sie erstmals Daten von den Luftschichten über der Weddellsee lieferten (Barkow 1924 (posthum)). Während A. Wegeners Expedition nach Grönland (1930-31) sollte zusätzlich zu dem umfangreichen Bodenbeobachtungen einschließlich Strahlungsmessungen ein "Höhenprofil" (mehrere feste Orte entlang einer Linie, Höhe) durch die Atmosphäre über dem grönländischen Inlandeis gelegt werden, um die dort postulierte "glaziale Antizyklone" zu untersuchen (E. Wegener 1932). Dafür waren drei aerologische Stationen vorgesehen; am Westrand des Inlandeises, im zentralen Firngebiet und an der Ostküste. Weil es aber keine Funkverbindung zwischen den Stationen gab, konnten die aerologischen Messungen nicht koordiniert werden. So erstreckte sich die "Gleichzeitigkeit" der Messungen auf 11 Tage mit Doppelbeobachtungen und auf einen Tag, an dem alle drei Stationen zu verschiedenen Uhrzeiten Aufstiege durchführten. Eine stationäre glaziale Antizyklone war hierbei nicht nachweisbar (K. Wegener 1939). An dieser Stelle sei auch Wolfgang von Gronau (1893-1977) erwähnt, der am 15.8.1931 mit einem Dornier "Wal" Grönland in O-W Richtung überflog (Gronau (1974)). Die während des Fluges gemessenen Temperaturen und Feuchtigkeiten trugen vor allem zur Beschreibung der Meteorologie des Luftweges über Grönland bei (Becker und Baumann 1933).

3. Aerologie II (Radiosonden)

Ende Juli 1931 fand die sechstägige Zeppelinexpedition der Studiengesellschaft zur Erforschung der Arktis mit dem Luftschiff (Aeroarctic) mit dem LZ 127 GRAF ZEPPELIN statt, die ins russische Nordpolarmeer führte. Der Zeppelin wurde als universelle Meßplattform verwendet, um u.a. in Flughöhe kontinuierlich meteorologische Daten aufzuzeichnen und um gleichzeitig einen Startplatz für Radiosonden zu bieten (Weickmann 1933). Die dabei verwendeten Radiosonden waren erst ein Jahr zuvor einsatzreif geworden (Moltschanow 1933). Mit ihnen war es möglich, meteorologische Daten bis in die Stratosphäre zu erhalten. Während des II. Internationalen Polarjahres (1932-33) wurden neben Flugzeugaufstiegen ebenfalls Radiosonden verwendet. Hier beteiligten sich 44 Staaten mit Meßstationen und Polarexpeditionen, um in einem dichten Meßnetz um die Arktis das Wettergeschehen "dreidimensional" (über die Fläche verteilte feste Orte, Höhe) zu erfassen (Laursen 1982).

Vor dem zweiten Weltkrieg schließlich leitete Alfred Ritscher (1879-1963) die dritte deutsche Antarktisexpedition mit dem Katapultschiff SCHWABENLAND und den beiden für photogrammetrische Aufnahmen ausgerüsteten Meßflugzeugen BOREAS und PASSAT (Ritscher 1942). Hier dienten die Radiosondenaufstiege insbesondere der Flugwettervorhersage vor Ort (Regula 1954).

Literatur

Barkow, E., 1924 (posthum): Die Ergebnisse der meteorologischen Beobachtungen der Deutschen Antarktischen Expedition 1911/12. K. Knoch (Hrsg.). - Veröff. Preuß. Meteor. Inst. Berlin 325, Nr. 6, 166 S.

Barr, W., 1985: The Expeditions of the first International Polar Year, 1882-83. - The Arctic Institute of North America, University of Calcary, Technical Paper No. 29, 222 p.

Becker, R., G.H. Baumann, 1933: Beiträge zur Meteorologie des Luftweges über Grönland. - Archiv der Deutsche Seewarte 52, 48, S.

Corby, G.A., 1982: The first International Polar Year (1882/83). - WMO Bulletin 31, 197-214

Dege, W., 1962: Deutsches Observatorium Ebeltofthafen - Spitzbergen. Zur 50. Wiederkehr der 1. Überwinterung 1912/13. - Polarforschung 32, 136-140

Drygalski, E.v., 1897: Grönland-Expedition der Gesellschaft für Erdkunde zu Berlin 1891-1893. - W.H. Kühl Verlag, Berlin, Bd. II, 571 S.

Drygalski, E.v., 1904: Zum Kontinent des eisigen Südens. - Verlag Georg Reimer, Berlin, 668 S.

Filchner, W., 1922: Zum sechsten Erdteil, Ullstein Verlag, Berlin, 410 S.

Freeden, W.v., 1869: Die wissenschaftlichen Ergebnisse der ersten Deutschen Nordfahrt, 1868. - Peterm. Geogr. Mitt. 15, 201-219

Gronau, W. v., (1974): Pionierflüge mit dem Dornier "Wal". - Luftfahrt-Verlag Walter Zuerl, Steinebach-Wörthsee, 240 S.

Koldewey, K., 1874: Die zweite deutsche Nordpolarfahrt in den Jahren 1869 und 1870 unter der Führung des Kapitän Karl Koldewey. - Brockhaus, Leipzig, Bd. I: 699 S., Bd. II: 962 S.

Laursen, V., 1982: The second International Polar Year (1932/33).- WMO Bulletin 31, 214-222

Meinardus, W., L. Mecking, 1928: Das Beobachtungsmaterial der internationalen meteorologischen Kooperation und seine Verwertung nebst Erläuterungen zum meteorologischen Atlas. -In: E.v. Drygalski (Hrsg.): Deutsche Südpolar-Expedition 1901-1903 im Auftrage des Reichsamtes des Innern. - Verlag Georg Reimer, Berlin, Bd. III: Meteorologie Band I, 2. Hälfte, Heft 1, 1-42

Miethe, A., H. Hergesell (Hrsg.), 1911: Mit Zeppelin nach Spitzbergen. - Deutsches Verlagshaus Bong & Co., Berlin, 291 S.

Moltschanow, P., 1933: Einige ergänzende Ausführungen zu dem von Prof. Weickmann erstatteten Bericht über die meteorologisch-aerologischen Ergebnisse der Polarfahrt. - Peterm. Geogr. Mitt., Erghft. 216, 60-67

Neumayer, G. (Hrsg.), 1890, 1891: Die internationale Polarforschung. Die deutschen Expeditionen und ihre Ergebnisse. - Asher & Co. Berlin, Bd. 1: Kingua-Fjord, 737 S., Bd. 2: Südgeorgien, 523 S.

Regula, H., 1954: Die Wetterverhältnisse während der Expedition und die Ergebnisse der meteorologischen Messungen. Deutsche Antarktische Expedition 1938/39. - Geographisch-Kartographische Anstalt "Mundus", Helmut Striedieck, Hamburg, 16-40

Ritscher, A., 1942: Wissenschaftliche und fliegerische Ergebnisse der Deutschen Antarktischen Expedition 1938/39. - Hrsg. im Auftrag der Deutschen Forschungsgemeinschaft, Amelang & Koehler, Leipzig, Bd. I - Textteil, 304 S.

Schwerdtfeger, W., F. Selinger, 1982: Wetterflieger in der Arktis 1940-1944. Motorbuch Verlag, Stuttgart, 239 S.

Wegener, A., 1911: Meteorologische Terminbeobachtungen am Danmark-Havn. - In: Danmark-Ekspeditionen til Grønlands Nordøstkyst 1906-1908. - Meddelelser om Grønland 42, Nr. 4, 125-355

Wegener, A., W. Brant, 1912: Meteorologische Terminbeobachtungen der Station Pustervig. - In: Danmark-Ekspeditionen til Grønlands Nordøstkyst 1906-1908, Meddelelser om Grønland 42, Nr. 6, 447-562

Wegener, E. (Hrsg.), 1932: Alfred Wegeners letzte Grönlandfahrt. Die Erlebnisse der deutschen Grönlandexpedition 1930/1931 geschildert von seinen Reisegefährten und nach Tagebüchern des Forschers. - F.A. Brockhaus, Leipzig, 304 S.

Wegener, K., 1939: Vorläufige Zusammenfassung der meteorologischen Ergebnisse. - In K. Wegener (Hrsg.): Wissenschaftliche Ergebnisse der Deutschen Grönland-Expedition Alfred Wegener 1929 und 1930/31. - F.A. Brockhaus, Leipzig, Bd. IV, Meteorologie, 2. Halbband: Die Ergebnisse, 363-380

Weickmann, L., 1933: Die meteorologischen Aufgaben bei der 1. Polarfahrt des "Graf Zeppelin" Juli 1931. - Peterm. Geogr. Mitt., Erghft. Nr. 216, 48-59

Weyprecht, C., 1874, Vortrag im Tageblatt der 48. Versammlung Deutscher Naturforscher und Ärzte zu Graz vom 18.-24. September 1875. - Graz 1875, 38-42
 
 
 
 

Dr. Cornelia Lüdecke, Valleystr. 40, 81371 München

Eingereicht 23. Oktober 1995, in revidierter Form: 20. Februar 1996

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Abb.1: Die Entwicklung der meteorologischen Meßtechnik im Spiegel der deutschen Polarforschung (1868-1939)

Fig. 1: Development of techniques of meteorological measurements as reflected in German polar research (1868-1939)