Der Schwerpunkt des heutigen Thema des Tages liegt bei Persönlichkeiten aus dem Bereich der Meteorologie, die im 19. Jahrhundert interessante Forschungsarbeiten erzielten. Die Meteorologie war zu dieser Zeit eine aufstrebende Wissenschaft, so dass es viele erwähnenswerte Forscher mit wichtigen Beiträgen aus dieser Zeit gibt.

Wir beginnen mit einem Wissenschaftler aus Asien, der besonders prägend für die Meteorologie auf dem indischen Subkontinent war. Nachfolgend werden Forscher aus Europa und Amerika vorgestellt.

Der indische Mathematiker Radhanath Sikdar (1813−1870) aus Bengalen war von 1852 bis 1862 Leiter der Wetterwarte in Kalkutta (Kolkata). Seine erste Aufgabe bestand darin, eine Tabelle zur Umrechnung barometrischer Beobachtungen auf eine Standardtemperatur von 32 °F zu erstellen. Dazu entwickelte er die erforderliche Formel, basierend auf der bekannten thermischen Ausdehnung und Kontraktion der Messingskala des Barometers und des Quecksilbers selbst in Abhängigkeit von der Temperatur. Dies war notwendig, um den Vergleich von bei unterschiedlichen Temperaturen gemessenen Druckwerten zu ermöglichen. Vor 1852 hatte das Observatorium nur unregelmäßige Beobachtungen durchgeführt. Sikdar richtete umgehend ein Programm regelmäßiger stündlicher Wetterbeobachtungen ein, welches die Anwendung der notwendigen Korrekturen hinsichtlich der Instrumentenleistung umfasste. Er wurde 1853 Mitglied der Asiatic Society of Bengal und hatte bereits (ab Dezember 1852) die regelmäßige Veröffentlichung der stündlichen Beobachtungen seines Observatoriums sowie verschiedener Tages- und Monatsmittelwerte in den „Proceedings and Journal“ der Gesellschaft veranlasst. Dieses Veröffentlichungsprogramm wurde bis 1877 fortgesetzt. Darüber hinaus gelang ihm, in Dienste der Großen Trigonometrischen Vermessung stehend, 1852 per Triangulation auch die erste Höhenbestimmung von Peak XV im Himalaya. Er stellte fest, dass dieser wahrscheinlich der höchste Berg der Welt sei (später nach dem Leiter der Großen Trigonometrischen Vermessung Mount Everest genannt).

Der französische Meteorologe Émilien Renou (1815−1902) widmete sich zunächst der Geologie und der Geographie in den nordafrikanischen Regionen Algerien und Marokko. 1852 gründete mit Charles Joseph Sainte-Claire Deville (1814–1876) die Société Météorologique de France, deren Sekretär er in insgesamt elf Jahren war. Dabei hatte er viermal das einjährige Amt des Präsidenten inne. Er führte 1855 die Kategorien Altocumulus und Altostratus in die Wolkenklassifikation nach Howard (siehe Teil 12 der Serie zur Geschichte der Meteorologie) ein und etablierte damit das mittlere Wolkenstockwerk. Ab 1872 war er bis zu seinem Tod Direktor im Parc Saint-Maur, von wo aus meteorologische Untersuchungen angestellt wurden, die insbesondere das Klima von Paris betrafen. In seinen Arbeiten über das Klima von Paris diagnostizierte er unter anderem die urbane Wärme-Insel.

Der US-amerikanische Meteorologe William Ferrel (1817−1891) wuchs in ärmlichen Verhältnissen auf und eignete sich sein ganzes Wissen als Autodidakt an. Um das Jahr 1850 stieß er zufällig auf eine Abhandlung über die Gezeiten und entdeckte, dass Laplace (siehe Teil 11 der Serie zur Geschichte der Meteorologie) in seiner berühmten Abhandlung zur Himmelsmechanik ein Fehler unterlaufen sein müsse: die Wirkung von Sonne und Mond auf die Tiden auf der Erde muss die Erddrehung langsam abbremsen. Laplace hatte den Effekt der Reibung nicht berücksichtigt. 1856 erschien sein Artikel „An essay on the winds and currents of the ocean“, in dem er als Erster eine plausible Erklärung für die Windzirkulation in den mittleren Breiten der Erde vorlegte (planetarische oder planetare Zirkulation). 1858 veröffentlichte er den Artikel „The influence of the Earth’s rotation upon the relative motion of bodies near its surface“. Er stellte hierin fest, dass ein Gegenstand, der sich auf der Erde bewegt, infolge der Erddrehung auf der Nordhalbkugel nach rechts und auf der Südhemisphäre nach links abgelenkt wird. Nahezu gleichzeitig und unabhängig davon gelang dies auch Buys Ballot (siehe Teil 20 der Serie zur Geschichte der Meteorologie) mit dem Barischen Windgesetz. Er veröffentlichte noch weitere Arbeiten zur Meteorologie und zur Hydrodynamik.

Der preußisch-US-amerikanische Meteorologe Heinrich Wilhelm Blasius oder William Blasius (1818−1899) stellte 1852 als Erster eine Theorie über die Genese der Stürme („New theory of storms“) auf, die bis heute vollständig den Grundanschauungen der Vertreter der Polarfronttheorie entspricht und in wesentlichen Punkten die Lehre von Dove (siehe Teil 21 der Serie zur Geschichte der Meteorologie) ergänzte. Er fand jedoch wenig Unterstützer, weil er seine eigene Terminologie schuf und es versäumte, seine Theorien zu begründen. Seine Thesen gerieten bald weitgehend in Vergessenheit.

Der britische Ingenieur Thomas Stevenson (1818−1887) aus Schottland erfand die Wetterhütte oder Thermometerhütte, die im Englischen als „Stevenson screen“ bekannt wurde. Die Erfindung wurde 1864 veröffentlicht. Diese Wetterhütte ist im Wesentlichen ein belüfteter Kasten, der die Messgeräte umschließt. Diese sind vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt, während gleichzeitig die Luft ungehindert um sie herum zirkulieren kann. Das charakteristischste Merkmal dieser Wetterhütte sind seine mit Lamellen versehenen Seitenwände. Die Lamellen sind so geneigt, dass sie das Innere des Kastens beschatten, während gleichzeitig die Zwischenräume zwischen den Lamellen die Luftzirkulation durch den Schutz ermöglichen. Der Schutz ist weiß lackiert, da eine dunkle Farbe dazu führen würde, dass der Schutz Sonnenenergie absorbiert und sich dadurch erwärmt und durch eine solche Erwärmung die Messgeräte Werte anzeigen, die nicht repräsentativ für die Temperatur und Luftfeuchtigkeit sind. Diese Wetterhütte enthält in der Regel mindestens ein Trockenthermometer zur Messung der Lufttemperatur und ein Feuchtthermometer zur Messung der Luftfeuchtigkeit. Oft sind auch Thermometer für Höchst- und Tiefsttemperaturen enthalten, und es können zudem Aufzeichnungsgeräte für Temperatur und Luftfeuchtigkeit vorhanden sein.

Der französische Physiker, Erfinder und Meteorologe Hippolyte Marié-Davy (1822−1911) untersuchte rotierende Tiefdruckgebiete. Er erkannte, dass mitteleuropäische Stürme und Sturmtiefs, von ihm als „bourrasques“ bezeichnet, im Kern dieselbe physikalische, rotierende Struktur besitzen wie tropische Zyklonen. Um seine Theorie zu beweisen und Zyklone sichtbar zu machen, führte er als einer der Ersten tägliche synoptische Wetterkarten ein, die Linien gleichen Luftdrucks (Isobaren) zeigten. Im September 1863 veröffentlichte er im offiziellen Bulletin die erste überlieferte Wetterkarte dieser Art in Frankreich. Marié-Davys Zyklonentheorie und seine herausragende Arbeit mit Isobaren-Wetterkarten erlaubten es dem Pariser Observatorium erstmals, heranziehende Stürme telegraphisch an die französischen Seehäfen zu melden und so den modernen Sturmwarndienst im Atlantik zu begründen. Seine Erkenntnisse wurden im Werk „Météorologie, les mouvements de l'atmosphère et des mers“ (übersetzt „Meteorologie, Bewegungen in der Atmosphäre und in den Meeren“) 1866 publiziert. Marié-Davy war darüber hinaus auch auf dem Gebiet der Elektrochemie tätig, er erfand die nach ihm benannte Marié-Davy-Batterie.

Der britische Naturforscher und Schriftsteller Sir Francis Galton (1822−1911) war in vielen verschiedenen Disziplinen wie Geographie, Afrikaforschung und der Vererbungslehre tätig, er prägte dort den Begriff Eugenik. Im Bereich der wissenschaftlichen Meteorologie war Galton der Erste, der die Antizyklone, das Hochdruckgebiet, im Gegensatz zur Zyklone, dem Tiefdruckgebiet, identifizierte. Er führte die Verwendung von Karten ein, auf denen Gebiete mit ähnlichem Luftdruck dargestellt wurden, die moderne Wetterkarte. Sein Buch „Meteorographica“ von 1863 war der erste systematische Versuch, Wetterdaten auf kontinentaler Ebene zu sammeln, graphisch darzustellen und zu interpretieren. Es wurde so zu einem grundlegenden Werk der modernen wissenschaftlichen Meteorologie. Seine Aktivitäten im Bereich der Datenerfassung und Datendarstellung, sowohl hier als auch für die Geographische Gesellschaft und deren Suche nach der Nilquelle, führten ihn schließlich zu den statistischen Innovationen, die für seine quantitative Erforschung der Vererbung erforderlich waren. Galton erstellte die erste Wetterkarte, die in der Zeitung „The Times“ veröffentlicht wurde (am 1. April 1875; sie zeigte die synoptische Situation des Vortags, des 31. März 1875). Wetterkarten entwickelten sich in der Folge weltweit zu einem festen Bestandteil von Zeitungen.

Der französische Medizinier und Chemiker Paul-Jean Coulier (1824−1890) bewies als Erster experimentell, dass Staubpartikel in der Luft zwingend notwendig sind, damit Wasserdampf zu Wolken oder Nebel kondensieren kann. Coulier goss in seinem Flaschenexperiment 1875 eine kleine Menge warmes Wasser in eine Glasflasche, sodass die Luft darin mit Wasserdampf gesättigt war. Nach Erhöhung des Drucks in der Flasche und anschließender schlagartiger Entweichung dessen (adiabatische Expansion), kühlte sich die Luft ab und es bildete sich augenblicklich ein künstlicher, dichter Nebel (eine Miniaturwolke) im Gefäß. Als Coulier das Experiment wiederholte, die einströmende Luft jedoch zuvor gründlich durch Baumwolle filterte, geschah etwas Überraschendes: Trotz der schnellen Druckentlastung und Abkühlung blieb die Luft absolut klar, es bildete sich kein Nebel. Er folgerte korrekt, dass nicht die Luft oder der Wasserdampf allein für die Wolkenbildung verantwortlich sind, sondern winzige, unsichtbare Schwebeteilchen (Staub) in der normalen Umgebungsluft. Der Wasserdampf benötigt diese festen Oberflächen, um sich daran anzuheften und Tröpfchen zu bilden. Couliers Entdeckung wurde in einer pharmazeutischen Fachzeitschrift (Journal de Pharmacie et de Chimie) veröffentlicht und blieb in meteorologischen Kreisen weitgehend unbeachtet.

Der britisch-australische Geodät George Goyder (1826−1898) wurde 1856 zum stellvertretenden Generalvermesser in der Kolonie Südaustralien und 1861 dort zum Generalvermesser ernannt. Australien ist ein weitgehend trockenes Land. Die Niederschlagsmengen schwanken stark, und es kommt zu Dürren. In der regenreichen Zeit der 1850er und frühen 1860er Jahre wurden in Südaustralien immer weiter nördlich von der Küste neue Farmen gegründet. Ein trockenes Jahr im Jahr 1864 brachte eine Katastrophe mit sich: Ernten verdorrten, Vieh verendete und Farmen wurden aufgegeben. Goyder wurde beauftragt, festzustellen, wo die Ernten ausfielen und wo nicht. Im Jahr 1865 legte er die „Goyder-Niederschlagslinie“ oder einfach „Goyder-Linie“ fest: die Linie, an der der durchschnittliche jährliche Niederschlag etwa 300 mm (bzw. Liter pro Quadratmeter) betrug (einige Quellen sprechen von einer Grenze von 250 mm). Er empfahl, nördlich dieser Linie, wo die Bedingungen im Durchschnitt zu trocken waren, keinen Versuch zu unternehmen, Getreide anzubauen. Selbst Schafzucht und Weidewirtschaft wären in diesen Gebieten riskant. Seine Empfehlung wurde von einigen Australiern verspottet, doch nachfolgende Dürren bewiesen, dass sie tatsächlich durchaus vernünftig war. Die Linie wurde als Richtwert dafür akzeptiert, wie weit landeinwärts die Landwirtschaft über einen Zeitraum hinweg, der sowohl trockene als auch feuchte Phasen umfassen konnte, eine vernünftige Aussicht auf Erfolg hatte. Die Goyder-Linie ist auch an der natürlichen Vegetation der Region erkennbar: Nördlich davon überwiegt der Salzstrauch. In einigen Gebieten ist sie dort noch heute durch Gedenktafeln gekennzeichnet. Goyder legte später eine ähnliche Linie im heutigen Northern Territory in Australien fest.

Der britische Meteorologie Alexander Buchan (1829−1907) aus Schottland erlangte durch seine konvektive Zyklonentheorie Bekanntheit. Buchan argumentierte, dass lokale Erwärmung die Luft expandieren und an Dichte verlieren lässt. Diese leichtere, warme Luft steigt säulenartig nach oben (Konvektion). An der Oberfläche entsteht dadurch ein relatives Vakuum, ein Tiefdruckgebiet. Der entscheidende Durchbruch seiner Theorie war die Verknüpfung der Mechanik mit der Feuchtigkeitsphysik. Wenn die feuchte Luft aufsteigt und abkühlt, kondensiert der Wasserdampf zu Wolken und Regen. Bei dieser Kondensation wird latente Wärme (Kondensationswärme) an die Umgebung abgegeben. Diese Wärme heizt die Luft im Zentrum der Zyklone weiter auf, verstärkt den thermischen Auftrieb und hält den „Motor“ des Sturms am Laufen. Durch den anhaltenden Druckabfall im Zentrum wird kältere, dichtere Luft aus der Umgebung radial und spiralförmig angesaugt (was die typische zyklonale Windzirkulation füttert). Buchan war der Erste, dem es 1868 gelang, den exakten Zugweg eines Sturms von Nordamerika über den Atlantik bis nach Europa lückenlos anhand von Luftdruck- und Isobarenkarten nachzuzeichnen. Er bewies damit, dass die wandernden Wirbelstürme der gemäßigten Breiten physikalisch nach denselben konvektiven Gesetzen funktionieren wie tropische Hurrikane.

Der peruanische Marineoffizier und Politiker Camilo Carrillo (1830−1901) verfasste 1892 den ersten offiziellen wissenschaftlichen Bericht über das Phänomen „El Niño“. Vor der Geographischen Gesellschaft von Lima hielt er einen wegweisenden Vortrag, in dem er das jahrhundertealte Wissen der peruanischen Fischer wissenschaftlich dokumentierte. Carrillo hielt schriftlich fest, dass die Fischer nahe Paita im Norden Perus eine periodisch auftretende, ungewöhnlich warme Meeresströmung „El Niño“ nannten. Da diese Erwärmung meist um die Weihnachtszeit ihren Höhepunkt erreichte, benannten die Fischer sie nach dem Christkind. Er beschrieb, dass die warme Strömung die typischen Kaltwasserfische wie Sardellen vertrieb und die Fischerei zum Erliegen brachte. Gleichzeitig führte sie in den sonst extrem trockenen Küstenwüsten zu heftigen Regenfällen, die von den Landwirten für die Agrarwirtschaft genutzt wurden. Durch Carrillos Bericht gelangte der Begriff „El Niño“ von der mündlichen Überlieferung lokaler Fischer in die internationale Wissenschaft, wo er später als weltweites Klimaphänomen erforscht wurde.

Der französische Ingenieur Gustave Eiffel (1832−1923) errichtete Brücken und andere Großbauwerke. Er entwarf den großen Turm aus Eisen, der von 1887 bis 1889 in Paris gebaut wurde und seinen Namen erhielt und seinerzeit das höchste Bauwerk der Welt war. Der Turm fand sofort praktische Verwendung als riesiger Rundfunkmast, und Eiffel nutzte ihn zudem für Experimente zur Windwiderstandsfähigkeit und Aerodynamik. Eiffel ließ an verschiedenen Stellen im Turm meteorologische Instrumente anbringen, und 1889 ermächtigte er das Zentrale Meteorologische Büro Paris, auf der Turmspitze in 300 m Höhe über dem Boden eine Wetterstation einzurichten. Eiffel entwarf Gehäuse für seine Thermometer und andere Instrumente, die diese schützten und gleichzeitig einen freien Luftstrom um sie herum ermöglichten. Außerdem baute er ein privates Wetterbeobachtungsnetzwerk mit 25 Stationen auf (darunter eine in Algier). Die von ihm gesammelten Daten wurden in Wetteratlanten zusammengefasst, die von 1903 bis 1912 veröffentlicht wurden. Der Eiffelturm wurde zudem genutzt, um atmosphärische elektrische Messungen auf verschiedenen Höhen bis hinauf zur Spitze durchzuführen, die wiederum zur Untersuchung der vertikalen Profile der Rauchpartikelkonzentration in der Grenzschicht dienten. Dies war eine der frühesten Untersuchungen zur Luftverschmutzung in Paris.

Der dänische Bibliothekar, Kunsthistoriker und Amateur-Meteorologe Philip Weilbach (1834−1900) schlug 1880 dem Ständigen Ausschuss der Internationalen Meteorologischen Organisation (IMO), einem Vorläufer der heutigen Weltorganisation für M