Im letzten Thema des Tages zur Geschichte der Meteorologie wurden die Entwicklung und Verfeinerung erster meteorologischer Messinstrumente im Zeitalter der Aufklärung beschrieben. Dieser Teil der Serie setzt sich nun mit der Entwicklung der Meteorologie um das Jahr 1700 auseinander.
Im Jahr 1688 begann die 1666 gegründete Französische Akademie der Wissenschaften, systematische Messungen des Luftdrucks, der Temperatur, des Niederschlags und Beobachtungen von Wetterphänomenen zu installieren. Diese Messungen und Beobachtungen wurden im jährlichen Bericht der Akademie veröffentlicht. Ein größeres Messnetz wurde nicht aufgebaut, nennenswerte Messungen liegen aus Dijon und der Umgebung davon vor. Die Idee für eine systematische Aufzeichnung meteorologischer Daten war bemerkenswert.
Der englische Botaniker James Cuninghame (um 1665–1709) führte von Oktober 1698 bis Januar 1699 während einer Expeditionsreise auf der Insel Amoy (heute Xiamen) in China systematische Messungen von Luftdruck, Temperatur und Wind durch und beobachtete andere Wetterphänomene. Diese Daten wurden 1699 im Bericht „Philosophical Transactions“ der Royal Society of England veröffentlicht und stellen nach heutigem Kenntnisstand die ältesten systematischen meteorologischen Messungen in China dar.
Der dänische Astronom Ole Rømer (1644–1710) begann in den frühen 1690er Jahren, die Lufttemperatur zu messen und aufzuzeichnen, um deren Auswirkungen auf seine astronomische Arbeit zu berücksichtigen. Ab 1702 baute er seine eigenen Spiritus-Thermometer. Er entwickelte auch eine Temperaturskala für deren Verwendung, in der der Gefrierpunkt von Wasser bei 7,5 Grad und sein Siedepunkt bei 60 Grad lag. Auf dieser Skala entspräche 0 °Rø den heutigen -22,5 °C. Dies stimmt qualitativ mit den Messungen überein, die Rømer im sehr kalten Winter 1709 mit seiner Waage durchgeführt hat.
Als sich der englische Astronom John Flamsteed (1646–1719) die Funktionsweise eines Barometers nach Art von Torricelli erklären ließ, kam ihm die Idee, dieses Instrument zur Vorhersage des Wetters zu nutzen. In der Folge konstruierte er eigene Barometer. Er stellte fest, dass nach einer Phase mit hohem Luftdruck (d.h. hohem Barometerstand) auf einen Rückgang des Barometerstands innerhalb von ein bis drei Tagen Wind oder Regen folgte, abhängig vom ursprünglichen Quecksilberstand und der Geschwindigkeit der Veränderung.
Der englische Astronom Edmond Halley oder Edmund Halley (1656–1742) interessierte sich auch für Meteorologie und den Erdmagnetismus. Bereits 1678 versuchte Halley, die allgemeine Zirkulation der Luft zu beschreiben, wobei er den Schwerpunkt auf die Passatwinde und die Monsune legte. Beides brachte er mit der ungleichmäßigen Sonneneinstrahlung auf die Erde in Verbindung. Moderne Vorstellungen davon, wie die Verteilung der Sonneneinstrahlung die allgemeine Zirkulation in der Atmosphäre steuert, lassen sich daher auf Halley zurückführen. Im Jahr 1686 stellte Halley erstmals einen mathematischen Zusammenhang zwischen dem Luftdruck und der Höhe über dem Meeresspiegel her. Im selben Jahr zeichnete er eine Karte, die als erste meteorologische Karte gilt. Sie deckt einen großen Teil der Welt ab und die Passatwinde sowie die Monsunwinde sind so dargestellt, dass sie, wie er erklärte, „besser verstanden werden kann als durch jede noch so ausführliche verbale Beschreibung“. In seiner Karte wurden die Winde dadurch symbolisiert, dass „die spitzen Enden der einzelnen Striche auf jenen Teil des Horizonts zeigten, von dem der Wind ständig weht; und dort, wo Monsune herrschen, verlaufen die Strichreihen abwechselnd vorwärts und rückwärts, wodurch sie dichter sind als anderswo.“
Karte der Passatwinde, Edmond Halley, 1686, Quelle: Princeton University Library, Princeton, New Jersey, über Wikimedia Commons
Halley führte im Hauptsitz der Royal Society of London einige Experimente zur Messung der Verdunstung durch und nutzte diese Messungen zusammen mit seinen Schätzungen zum Abfluss der Themse, um den Zufluss der Flüsse ins Mittelmeer und die Verdunstung aus dem Mittelmeer zu berechnen. Dies ist ein sehr frühes Beispiel für eine wissenschaftliche hydrologische Untersuchung. Im Jahr 1700 erkannte Halley, dass Werte der magnetischen Deklination als Konturlinien auf einer Karte dargestellt werden konnten, und erstellte die erste derartige Karte für das Gebiet, das sich von Europa und Afrika westwärts bis nach Amerika erstreckte. Er interessierte sich auch für die Polarlichter und vermutete 1716, dass „die Polarlichter durch ‚magnetische Ausdünstungen‘ verursacht werden, die sich entlang der Magnetfeldlinien der Erde bewegen“. Mit anderen Worten: Er postulierte, dass die Polarlichtvorhänge mit den Projektionen des Erdmagnetfelds in die obere Atmosphäre ausgerichtet sind.
Der Gelehrte Luigi Ferdinando Marsigli (1658–1730) aus der Romagna untersuchte Windmuster, Strömungen und Wasserstandsänderungen am Bosporus. Die Untersuchungen zum Wind stellen die ersten meteorologischen Beobachtungen im Osmanischen Reich dar.
Der Alchemist, Chemiker und Mediziner Georg Ernst Stahl (1659–1734) aus Franken entwickelte die Phlogistontheorie, welche die erste umfassende Theorie in der in der Entstehung begriffenen Wissenschaft der Chemie darstellte. Sie fasste die chemische Umwandlung von Stoffen zusammen, auch wenn letztere noch nicht klar abgegrenzt und unterschieden werden konnten. Aus heutiger Sicht interpretierte sie den Vorgang einer Verbrennung falsch, in dem sie annahm, dass eine hypothetische Substanz, das Phlogiston, bei brennbaren Körpern bei der Verbrennung diesen entweicht und bei Erwärmung in diesen eindringt.
Der Arzt und Naturforscher Johann Jakob Scheuchzer (1672–1733) aus der Alten Eidgenossenschaft interessierte sich für Meteorologie, Astronomie und Mineralogie. Er unternahm zahlreiche Reisen in die Schweizer Alpen, wo er ein Barometer für meteorologische Messungen und Höhenbestimmungen einsetzte. Sein dreibändiges Werk „Helvetiae historia naturalis“ oder „Naturhistorie des Schweitzerlandes“ erschien erstmals in den Jahren 1716 bis 1718 in Zürich. Im ersten Band behandelte er die Schweizer Berge, im zweiten die Schweizer Flüsse, Seen und Mineralbäder und im dritten die Schweizer Mineralogie, Geologie und Meteorologie.
Der Mediziner Johann Kanold (1679–1729) aus Schlesien versuchte ab 1717, ein meteorologisches Messnetz in den deutschen Ländern aufzubauen. Er sammelte von verschiedenen Orten aus den deutschen und anderen Ländern Daten meteorologischer Messungen und veröffentlichte diese in Berichten des Magazins „Breslauer Sammlung“. Dieses Magazin erschien dreimal jährlich bis etwa 1727.
Im Jahr 1723 rief der englische Wissenschaftler und Mediziner James Jurin (1684–1750) in seiner Funktion als Sekretär der Royal Society of England deren Mitglieder, die über die notwendigen Messtechniken verfügten, auf, tägliche Wetterbeobachtungen und meteorologische Messungen durchzuführen. Das Ziel war deren Veröffentlichung einmal pro Jahr im Bericht „Philosophical Transactions“ der Royal Society of England. Nach einem vorgegebenen Schema sollten Temperatur, Luftdruck, Windrichtung, Windgeschwindigkeit, Niederschlagsmenge und Bewölkungszustand täglich einmal erfasst werden. Der Aufruf erfuhr Beliebtheit. Ab 1724 startete das Messnetz der Royal Society of England mit vielen meteorologischen Daten aus England, aber auch aus Uppsala (Schweden), Åbo (damals Schweden; heute Turku, Finnland), Neapel, Rom, und manche aus Indien und Nordamerika. Isaac Greenwood (1702–1745), Mathematiker und Naturphilosoph aus dem nordamerikanischen Neuengland, schlug 1728 vor, solche meteorologische Aufzeichnungen nicht nur auf landbasierte Orte zu beschränken, sondern auch auf Schiffe auszuweiten, um einen größeren meteorologischen und navigationstechnischen Benefit zu erreichen. Damit würde ein größeres Verständnis der Winde und der tropischen Wirbelstürme erzielbar sein.
Der dänische Seefahrer und Marineoffizier Vitus Bering (1681–1741) unternahm im Auftrag von Zar Peter dem Großen (1672–1725) Erkundungsreisen in den Fernen Osten Russlands nach Kamtschatka. Im Rahmen der Zweiten Kamtschatka-Expedition zwischen 1733 und 1743 wurden die ersten echten Wetterbeobachtungen in Russland durchgeführt. Die wissenschaftliche Arbeit der Expedition wurde von der im Vorfeld der Expeditionen gegründeten Akademie der Wissenschaften in St. Petersburg organisiert, die die Expeditionsleiter anwies, instrumentelle Messungen von Temperatur und Luftdruck sowie qualitative Beobachtungen von Wolken, Gewittern und anderen Naturphänomenen durchzuführen. Im Rahmen der Expedition wurde 1733/1734 ein Netz von etwa zwölf meteorologischen Beobachtungsstationen in ganz Sibirien, von Kasan über Jekaterinburg bis Irkutsk und Jakutsk, eingerichtet. Dieses sibirische Messnetz war bis etwa 1746/1747, in Jakutsk bis 1749, in Betrieb.
Der französische Natur- und Materialforscher René-Antoine Ferchault de Réaumur (1683–1757), Mitglied der französischen Akademie der Wissenschaften, war auf vielen verschiedenen Arbeitsgebieten tätig. Sein Hauptinteresse galt der Erforschung von Insekten. Eines seiner Projekte befasste sich mit dem Zusammenhang zwischen dem Wachstum von Insekten und der Temperatur. Möglicherweise als Ergebnis dieser Arbeit begann er sich für die Temperaturmessung zu interessieren. Er verwendete verdünnten Alkohol in seinem Thermometer und legte den Gefrierpunkt von Wasser als Nullpunkt fest. Er bestimmte den Wert für jedes Réaumur-Grad über Null anhand eines Tausendstels des Volumens der Flüssigkeit im Thermometerkolben und im Rohr unterhalb der Nullgradmarke. Er verwendete in seiner Thermometerflüssigkeit eine Alkoholkonzentration, die bei 80 Grad Réaumur zu sieden begann. Um 1730 wurde ein solches Thermometer als Réaumur-Alkoholthermometer bekannt, und die Skala von 0 bis 80 Grad als Réaumur-Temperaturskala (°Ré, °Re, °Réaumur, °R).
Der britische Jurist George Hadley (1685–1768) war im Herzen Meteorologe. Er wurde 1735 zum Mitglied der Royal Society of London gewählt und übernahm die Verantwortung für den gesamten meteorologischen Schriftverkehr und die Beobachtungen, die an die Gesellschaft gesendet wurden (hauptsächlich aus Großbritannien und Skandinavien). Er analysierte die gemeldeten Luftdruck- und Temperaturwerte und versuchte, daraus allgemeine meteorologische Muster abzuleiten. Hadley interessierte sich für die Passatwinde in den subtropischen Breiten. Diese waren den Seefahrern zwar wohlbekannt, doch ihre physikalischen Ursachen waren nicht verstanden. Bereits 1678 hatte Edmund Halley versucht, die allgemeine Zirkulation der Atmosphäre zu beschreiben, wobei er den Schwerpunkt auf die Passatwinde und die Monsune legte, und diese Zirkulationen mit der unterschiedlichen Sonneneinstrahlung auf der Erde zu verbinden. Hadley führte Halleys Arbeiten weiter und veröffentlichte 1735 im Journal der Gesellschaft, den „Philosophical Transactions“ (Band 39, S. 58–62), eine Monographie mit dem Titel „On the Cause of the General Trade Winds“ (Betreffend die Ursache der Allgemeinen Passat-Winde). Hadley (und Halley) erkannten, dass die starke Sonneneinstrahlung in den äquatorialen Regionen der Erde einen allgemeinen Luftaufstieg verursachen muss, der sich dann in den höheren Schichten ausbreitet und in Richtung der Pole wandert, bevor diese abkühlt und absinkt. Die Rückströmung in den unteren Schichten bildet die Passatwinde. Hadleys entscheidende Erkenntnis bestand darin, dass die Erdrotation dazu führt, dass sich bewegende Objekte auf der Nordhalbkugel nach rechts abdriften, sodass die Rückströmung in Richtung Äquator nicht direkt von Norden nach Süden (auf der Nordhalbkugel) verläuft, sondern nordöstlich. Dieses Muster definiert eine „Zelle“ aus Winden in einem vertikalen Schnitt durch die Atmosphäre; sie ist als Hadley-Zelle bekannt.
Zirkulationsmodell von Hadley, Hadley Zelle, John E. Oliver, Hadley Cell, Encyclopedia of World Climatology. Encyclopedia of Earth Sciences Series. Springer, Dordrecht. https://doi.org/10.1007/1-4020-3266-8_90
Der Physiker und Instrumentenbauer Daniel Gabriel Fahrenheit (1686–1736) aus Danzig interessierte sich bereits in seiner Jugend für Instrumente. Er reiste durch Europa und traf verschiedene Instrumentenbauer und Wissenschaftler. So besuchte er 1708 Rømer in Kopenhagen. Rømer zeigte ihm seine Temperaturskala, die einen oberen Fixpunkt von 22,5 °Rø (die als konstant angenommene Körpertemperatur des Menschen) und einen unteren Fixpunkt von 7,5 °Rø (den Gefrierpunkt von Wasser) hatte. Fahrenheit modifizierte Rømers Skala. Er unterteilte jedes Grad in vier Teile, sodass der untere Fixpunkt bei 30° (4 × 7,5) und der obere Fixpunkt bei 90° (4 × 22,5) lag. Auf dieser Skala liegt der Siedepunkt von Wasser bei 205°. Er verwendete diese modifizierte Römer-Skala bis etwa 1717, als er beschloss, kleine Änderungen an den Fixpunkten vorzunehmen, sodass der Gefrierpunkt von Wasser bei 32 Grad Fahrenheit (°F) und die Körpertemperatur des Menschen bei 96 °F lag. Auf dieser geänderten Skala lag der Siedepunkt von Wasser bei 212 °F. Fahrenheit nahm diese Änderung aus einem ganz praktischen Grund vor. Bei den Fixpunkten 32° und 96° lagen 64 Grad zwischen den beiden, und eine Skala mit 64 Teilstrichen ließ sich leicht zeichnen, indem man das gesamte Intervall durch sukzessive Unterteilungen in zwei gleiche Teile aufteilte, da 64 eine Zweierpotenz ist. Dieses Vorgehen ist nicht möglich, wenn die Fixpunkte bei 30° und 90° liegen. Als er später feststellte, dass die Körpertemperatur des Menschen nicht konstant ist (junge Menschen haben beispielsweise tendenziell eine höhere Körpertemperatur als ältere Menschen), legte Fahrenheit den oberen Fixpunkt einfach neu fest, sodass er dem Siedepunkt von Wasser entsprach, nämlich 212 °F. Der Nullpunkt der Fahrenheit-Skala stellte die damals tiefste Temperatur, die eine Eis-Salz-Kältemischung erzeugen konnte, dar.
Daniel Gabriel Fahrenheit, 17.-18. Jahrhundert, Quelle: BevinKacon über Wikimedia Commons
Der französische Astronom und Kartograph Joseph-Nicolas Delisle (1688–1768) führte wesentliche Arbeiten zur Kartographierung des Russischen Reiches und des Nordpazifiks aus, die Bering für seine Expeditionsreisen nutzte. Bekannt wurde er durch die Konstruktion eines Quecksilberthermometers 1732, für das er den Siedepunkt von Wasser als festen Nullpunkt wählte. Für niedrigere Temperaturen definierte er eine Skala, die auf der Kontraktion von Quecksilber (in Hunderttausendstel) basierte, wobei höhere Werte bei niedrigeren Temperaturen lagen (eine umgekehrte Skala, bei der höhere Zahlen „zunehmende Kälte“ darstellen). Delisles ursprüngliche Skala benötigte 2400 oder 2700 Teilungen, um den kalten Wintern in St. Petersburg, wo er lebte, gerecht zu werden. Im Jahr 1738 führte der württembergische Anatom Josias Weitbrecht (1702–1747) eine Modifikation von Delisles Skala ein: Weitbrecht behielt 0 Grad Delisle (°D) als Siedepunkt von Wasser bei, wies dem Gefrierpunkt jedoch einen Wert von 150 °D zu. Obwohl die Skala nach wie vor umgekehrt war, entsprachen die daraus resultierenden niedrigeren Temperaturwerte eher den anderen Temperaturskalen jener Zeit. Die Delisle-Temperaturskala wurde in Russland fast 100 Jahre lang verwendet.
Die Serie wird fortgesetzt. In kürzerer Zeit werden nun schneller neue Erkenntnisse zur Meteorologie gewonnen. Im nächsten Teil der Serie lesen Sie neue Beiträge zur Meteorologie mit Schwerpunkt um das Jahr 1750.
Dipl.-Met. Markus Eifried
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 26.06.2026
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