Im heutigen Thema des Tages widmen wir uns weiterhin wissenschaftlichen Erkenntnissen des 19. Jahrhunderts. Dabei werden Persönlichkeiten vorgestellt, die wesentliche Beiträge zur Meteorologie als Wissenschaft selbst vorangetrieben haben.

Im 19. Jahrhundert fanden in der Wissenschaft der Meteorologie viele Entwicklungen statt. In diesem Thema des Tages werden Wissenschaftler vorgestellt, die durch Grundlagenforschung, Konzepte zu bedeutenden Theorien oder der Entwicklung von Wetterkarten Bekanntheit erlangten.

Der preußische Theologe und Meteorologe Karl Ludwig Gronau (1742−1826) begann in seiner Jugend, Wetterbeobachtungen aufzuzeichnen. Von 1756 bis 1826, also über eine Zeitdauer von 70 Jahren, führte er mit Thermometer und Barometer in Berlin regelmäßig Wetterbeobachtungen durch und zeichnete diese auf. Aus eigenen Analysen über die arktische Meereisbedeckung, die für Walfang und Robbenjagd bedeutend war, beschrieb Gronau 1811 die Zusammenhänge zwischen außergewöhnlichen Wintern in Grönland und Deutschland für weite Zeiträume des 18. Jahrhunderts.

Der Physiker, Meteorologe und Astronom Heinrich Wilhelm Brandes (1777−1834), der aus der hamburgischen Exklave Amt Ritzebüttel an der Elbmündung stammte, fertigte 1816, nach anderen Quellen 1820, mit Wetterdaten aus 1783 die erste Wetterkarte an. Damit gilt er als Begründer der Synoptischen Meteorologie. Er schrieb außerdem eine beachtliche Zahl an Lehrbüchern zur Mathematik.

Der US-amerikanische Meteorologe James Pollard Espy (1785−1860) begann, beeindruckt von meteorologischen Schriften unter anderem von Dalton (siehe Teil 11 der Serie zur Geschichte der Meteorologie), eigene Experimente durchzuführen und Theorien zu entwickeln. 1830 erklärte er, dass aufsteigende Luft sich durch Expansion abkühlt. Espy widmete sich ab etwa diesem Jahr hauptsächlich der Meteorologie: beispielsweise der Entstehung von Regen, Wirbelstürmen, Polarlicht oder Gezeiten. Er untersuchte bekannte Phänomene wie die Wolkenbildung an Bergketten und erklärte sie anhand seiner Theorien. 1834 konnte er ein Netz von Stationen zur Sturmbeobachtung aufbauen. Erste Beschreibungen von Stürmen sorgten dafür, dass der US-Staat Pennsylvania 4000 US-Dollar zur Verfügung stellte, um in jedem County einen Mann mit Barometer, Thermometer und Niederschlagsmesser auszustatten.

Espy war einer der ersten, der den Telegraphen für die Sammlung meteorologischer Beobachtungen nutzte. 1838 forderte Espy den Kongress auf, einen nationalen Wetterservice einzuführen – es war das erste Mal, dass die Meteorologie in den Aufzeichnungen des Kongresses auftaucht. 1843 wurde er vom US-amerikanischen Kriegsministerium eingestellt, um seine meteorologischen Forschungen fortzuführen. Dabei erstellte er die erste Serie von Wetterkarten für die Vereinigten Staaten. Espy gelang es 1843, erstmals die Thermodynamik der Wolkenbildung weitgehend korrekt zu beschreiben, indem er die Rolle der latenten Wärme bei der Kondensation (Kondensationsenthalpie) einbezog, lange bevor die Thermodynamik in der Meteorologie Berücksichtigung fand. Er entwickelte eine Theorie der Konvektion und die erste Beschreibung des Land-See-Windsystems. Er forschte auch zu Ursachen der Tornados.

Bei Reisen durch Neuengland nach dem verheerenden Sturm „Great September Gale“ 1821 bemerkte der US-amerikanische Unternehmer und Naturforscher William Charles Redfield (1798−1857) anhand umgestürzter Bäume in Connecticut, dass der Wind im Osten der Region aus Südosten, weiter westlich jedoch aus Nordwesten geweht hatte. Seine Erkenntnisse veröffentlichte er im Jahr 1831 im American Journal of Science and Arts. Er stellte fest, dass Stürme keine geradlinigen Luftströme, sondern rotierende Wirbel sind, die sich gleichzeitig als Ganzes vorwärtsbewegen, während die Winde im Kreis um das Zentrum herumwirbeln. Redfield erkannte als einer der Ersten, dass Hurrikane in den Tropen entstehen und auf ihrem Weg nach Norden eine charakteristische Kurve nach Osten beschreiben.

Der preußische Physiker und Meteorologe Ludwig Friedrich Kämtz (1801−1867) aus Pommern gilt als einer der Begründer der modernen Meteorologie. Er schlug 1840 vor, den Begriff „Cumulustratus“ aus der Wolkenklassifikation von Howard (siehe Teil 12 der Serie zur Geschichte der Meteorologie) durch „Stratocumulus“ zu ersetzen. Mit Stratocumulus bezeichnete Kämtz eine überwiegend abgelöste, niedrig liegende Wolkengattung mit begrenzter Konvektion. Dieser Begriff ist bis heute in Gebrauch. Sein 1831 erschienenes Lehrbuch der Meteorologie wurde ein Grundlagenwerk für die Wetterforschung. Ab 1832 führte er in den Alpen Untersuchungen an Gletschern durch. Spätere Forschungsarbeiten befassten sich mit Fragen des Erdmagnetismus.

Der US-amerikanische Diplomat und Philologe George Perkins Marsh (1801−1882) vertrat die Ansicht, dass Menschen die Umwelt, die ihnen Lebensgrundlage bietet, beeinflussen können und dass einige dieser Auswirkungen negativ sind. Seine Ideen zum Klima waren ihrer Zeit weit voraus. Er war ein Verfechter dessen, was man heute als „nachhaltige Entwicklung“ bezeichnen würde. Marsh setzte sich mit Konzepten auseinander, die man heute als städtischen Wärmeinseleffekt, Treibhauseffekt und Klimawandel benennen würde. Außerdem war ihm der Wert der Wälder für das Klimasystem klar bewusst. Äußerungen von Marsh beinhalten auch erste Formulierungen der Begriffe „Bodendegradation“ und „Desertifikation“ (Wüstenbildung). Marsh veröffentlichte seine Ideen 1864 in seinem Buch „Man and Nature: Physical Geography as Modified by Human Action“.

Der preußische Physiker und Meteorologe Heinrich Wilhelm Dove (1803−1879) aus Schlesien gilt als Begründer der heutigen Wissenschaft der Meteorologie und der Wettervorhersage. 1828 stellte Dove fest, dass sich tropische Wirbelstürme auf der Nordhalbkugel gegen den Uhrzeigersinn drehen, auf der Südhemisphäre hingegen im Uhrzeigersinn. Das von ihm aufgestellte und nach ihm benannte Gesetz der Drehung der Winde, das sogenannte Dovesche Gesetz, galt lange Zeit als allgemeine Windtheorie. Es beschreibt das Rechtdrehen des Windes beim Durchzug eines Tiefdruckgebietes. Buys Ballot formulierte 1860 das allgemeinere Barische Windgesetz, welches das Dovesche Winddrehungsgesetz ablöste (siehe Teil 20 der Serie zur Geschichte der Meteorologie). Dove übernahm 1849 die Leitung des Preußischen Meteorologischen Instituts in Berlin.

Der britische Marineoffizier, Meteorologe und Politiker Robert FitzRoy (1805−1865) befehligte die HMS Beagle auf ihrer zweiten Vermessungsexpedition von 1831 bis 1836, bei der das Schiff die Welt umsegelte. Sein Interesse an der Meteorologie wuchs aufgrund der Wetterbedingungen, denen die Beagle ausgesetzt war. Insbesondere ein „Pampero“ (starke Südwinde, begleitet von einem starken Temperaturabfall) vor der südamerikanischen Küste hätte sein Schiff beinahe zum Sinken gebracht. Dieser Vorfall sollte FitzRoy für den Rest seines Lebens begleiten. Sein 1839 veröffentlichter Bericht über die Expedition enthält zahlreiche Hinweise auf das Wetter. Mit Unterstützung von Sir Francis Beaufort befehligte FitzRoy die HMS Beagle auch auf ihrer dritten Vermessungsreise, während der er die Beaufort-Windskala für Windbeobachtungen verwendete. Zwischen 1843 und 1845 diente er als Gouverneur von Neuseeland. FitzRoy schied 1850 aus der Marine aus und widmete sich fortan dem Studium der Meteorologie. Im Jahr 1854 verfasste er eine Abhandlung, in der er die Ideen von Maury (siehe unten) zur internationalen Zusammenarbeit bei der Erfassung von Wetterdaten unterstützte. Darin bezog sich FitzRoy auf Wetterkarten, die einen „synoptischen“ Überblick über das Wetter geben würden (eine Übersicht über das Wetter in einem großen Gebiet zu einem bestimmten Zeitpunkt), und prägte damit einen Begriff, der unter Meteorologen bis heute weit verbreitet ist. Im Jahr 1854 beschloss die britische Krone, eine Behörde zu gründen, die die Erhebung und Auswertung von Wetterdaten auf See beaufsichtigen sollte, und auf Empfehlung des Präsidenten der Royal Society wurde FitzRoy zum meteorologischen Statistiker der Wetterbehörde des Board of Trade (dem Vorläufer des heutigen britischen Wetterdienstes) ernannt. Er verfügte über drei Mitarbeiter. Sofort lud er die Kapitäne von Schiffen ein, an einem Programm zur Wetterbeobachtung auf See mitzuwirken. Zu diesem Zweck verlieh das Board Beobachtungsinstrumente an die Royal Navy und an Kapitäne der Handelsmarine, und bis Mai 1855 waren etwa fünfzig Handelsschiffe und dreißig Schiffe der Royal Navy mit den erforderlichen Instrumenten ausgestattet worden. Anfangs befasste sich die Arbeit der Abteilung ausschließlich mit maritimen Wetterdaten. FitzRoy entwarf ein robustes, praktisches und kostengünstiges Barometer und sorgte dafür, dass es in jedem Hafen zur Verfügung stand. Es sollte von Seeleuten vor dem Auslaufen auf See konsultiert werden, und tatsächlich sind die steinernen Sockel für diese Barometer noch heute in vielen Fischereihäfen zu sehen. 1858 verfasste er ein Handbuch mit Vorhersageregeln, die auf dem Verhalten des Barometers basierten. FitzRoy entwarf zudem sein eigenes Wetterdarstellungssystem in Form von Diagrammen, die er „Windsterne“ (heute „Windrosen“) nannte und die die durchschnittliche Verteilung von Windgeschwindigkeit und -richtung um einen 16-Punkte-Kompass herum zeigten. Diese Diagramme wurden in den Windkarten des Board of Trade für bestimmte Meeresgebiete für jedes Quartal des Jahres veröffentlicht. Im Oktober 1859 versenkte ein schwerer Sturm vor den Britischen Inseln das Schiff „Royal Charter“. Mehr als 450 Menschen kamen ums Leben. FitzRoy hatte sich bereits mit dem Wetter über Land beschäftigt, obwohl sein Auftrag eigentlich nur darin bestand, das Wetter auf See zu untersuchen. Er war der Überzeugung, dass Stürme mithilfe synoptischer Wetterkarten visualisiert werden könnten und dass man anhand dieser Karten das Wetter „vorhersagen“ könne. FitzRoy war der Erste, der den Begriff „Wettervorhersagen“ nutzte. FitzRoy stellte diese Ideen 1860 in einer Abhandlung offiziell vor. Infolge des Sturms beschloss die britische Krone, Sturmgläser an kleine Fischergemeinden rund um die Britischen Inseln zu verteilen. Diese Instrumente wurden als „FitzRoys Sturmbarometer“ bekannt. Darüber hinaus erhielten FitzRoy und die Meteorologische Behörde im Juni 1860 die Genehmigung, einen maritimen Sturmwarndienst einzurichten. Ein Großteil der benötigten Wetterdaten sollte von Wetterbeobachtungsstationen an Land stammen: Auf den Britischen Inseln wurden bald 15 solcher Stationen eingerichtet. Sie verfügten über Barometer und andere Wetterinstrumente. Ihre Beobachtungen wurden zu festgelegten Zeiten durchgeführt und über ein bestehendes elektrisches Telegraphensystem nach London telegraphiert. FitzRoy konnte zudem per Telegraph Beobachtungen von sechs Standorten auf dem europäischen Festland erhalten.

Die ersten Sturmwarnungen für die See im Rahmen des neuen Systems wurden am 6. Februar 1861 ausgegeben. Sie wurden an etwa 50 Orte telegraphiert (im folgenden Jahr stieg diese Zahl auf 130). Die Warnungen wurden zudem mithilfe eines neuartigen Signalsystems aus hochgezogenen Warenkegeln und Trommeln in den wichtigsten Häfen ausgegeben, wenn ein Sturm vorhergesagt wurde. Die Signale blieben aus jeder Blickrichtung gleich. Nachts wurden drei Lichter verwendet, um die Dreiecke zu kennzeichnen, und vier, um die Trommeln zu kennzeichnen. Viele Eigner von Fischereiflotten lehnten die Sturmwarnungen ab, da Fischereifahrzeuge unter deren Geltung den Hafen nicht verlassen durften. Infolgedessen wurden die Warnungen kurz nach FitzRoys Tod wieder abgeschafft, doch die aktiven Fischer reagierten verärgert, da für sie klar war, dass das System viele Leben gerettet hatte. Dies führte zur Wiedereinführung des Sturmwarnsystems. Aufgrund des Erfolgs des maritimen Sturmwarnsystems wurde FitzRoy zu einer Art nationaler Berühmtheit und wurde in den Zeitungen als „Clerk of the Weather“ (Wetterbeamter) bezeichnet. 1863 veröffentlichte FitzRoy „The Weather Book: a Manual of Practical Meteorology“. Dieses Werk enthielt einige der frühen Wetterkarten, die vom Meteorologischen Dienst erstellt worden waren. FitzRoy erklärte, dass „dieses populäre Werk eher für viele als für wenige bestimmt ist, in der aufrichtigen Hoffnung, dass es im täglichen Leben von Nutzen sein möge“. Die Belastung durch die Leitung des Meteorologischen Dienstes und die Aufrechterhaltung des Sturmwarnsystems erwies sich offenbar als zu groß für FitzRoy; am 30. April 1865 nahm er sich das Leben. Seine un