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31. August 2020 | Dr. rer. nat. Jens Bonewitz

Rossby mochte die langen Wellen

Rossby mochte die langen Wellen

Datum 31.08.2020

In der Reihe berühmter Physiker und Mathematiker geht es im heutigen Tagesthema um Carl Gustav Rossby, der maßgeblich die Anwendung der Fluiddynamik in der Meteorologie geprägt hat.

Carl Gustaf Rossby wurde 1898 in Stockholm geboren und galt später als Pionier in der Meteorologie, da er zum ersten Mal die großräumigen Bewegungen der Atmosphäre in Bezug auf die Strömungsmechanik hinreichend erklärte.

In der Schule erhielt Rossby zunächst eine klassische geisteswissenschaftliche Bildung. Seine Hochschulzugangsprüfung legte er 1917 im Fach Latein ab, bevor er kurz darauf auch die Zusatzprüfung über die naturwissenschaftlichen Fächer bestand.

Rossby nahm zunächst ein Studium der Medizin auf, bevor er zu den mathematischen Wissenschaften wechselte. 1918 beendete er bereits nach weniger als einem Jahr sein Grundstudium an der Universität Stockholm in den Fächern Astronomie, Mathematik und Mechanik.

Nach seinem Abschluss setzte Carl Gustaf Rossby seine Studien an der Universität Stockholm ein Jahr lang fort und besuchte unter anderem eine Vorlesung von Vilhelm Bjerknes. Obwohl er zu diesem Zeitpunkt keine meteorologischen Vorkenntnisse besaß, bewarb er sich auf Vorschlag seines Mathematikprofessors Ivar Bendixson als wissenschaftlicher Assistent von Bjerknes, der mittlerweile im norwegischen Bergen forschte. Bjerknes hatte dort gemeinsam mit seinen Kollegen seit 1917 die Bergener Schule aufgebaut, die theoretische und experimentelle Methoden zur Wettervorhersage kombinierte und kurz zuvor unter anderem die Polarfronttheorie erstmals beschrieben hatte.

1925 erhielt Rossby ein Stipendium der Sweden-America Foundation, um die Anwendung der Polarfronttheorie auf amerikanische Wetterverhältnisse zu untersuchen. Während er im US-Wetteramt in Washington DC eben daran arbeitete, war er auch an der Einrichtung des ersten Wetterdienstes für die Zivilluftfahrt beteiligt.

In den 1930-er Jahren hatte Rossby akademische und wissenschaftliche Engagements am Massachusetts Institute of Technology (MIT), der Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), dem US Weather Bureau und der University of Chicago inne, wo er sich dem Verständnis des Großen widmete, d.h. großräumigen atmosphärischen Bewegungen. Er identifizierte und charakterisierte sowohl den Jet-Stream (Starkwindband am oberen Rand der Troposphäre) als auch die langen Wellen in der so genannten Westwinddrift (vorherrschende westliche Strömung in den hohen und mittleren Breiten). Diese wurden später nach ihm als planetarische, also polumlaufende "Rossby-Wellen" (sinusförmige Wellenbewegung mit eingelagerten Gebieten hohen und tiefen Luftdrucks) bezeichnet.

Nach dem zweiten Weltkrieg arbeitete er mit anderen Wissenschaftlern zusammen, um mathematische Beschreibungen der atmosphärischen Dynamik zu entwickeln sowie Methoden und Konzepte für die numerische Wettervorhersage zu etablieren, und dass zu einer Zeit, als die Computer zunehmend zum Einsatz kamen.

1957 starb Rossby im Alter von 59 Jahren an den Folgen eines chronischen Herzleidens.

Hier sollen kurz seine größten Verdienste speziell für die Meteorologie aufgeführt werden:

Im August 1939 veröffentlichte Rossby erstmals seine theoretische Abhandlung zur globalen atmosphärischen Zirkulation, die er in die Tradition der geophysikalischen Hydrodynamik stellte. Sein bekanntestes Resultat war die Formel für die Phasengeschwindigkeit der planetarischen Rossby-Wellen.

Seine wissenschaftlichen Arbeiten zu planetarischen Wellen beeinflussten vor allem die synoptische Meteorologie, innerhalb der die Vorhersage der langen Wellen bereits Ende der 1940-er Jahre als Routine etabliert war.

Heutzutage spielen planetarische Rossby-Wellen eine bedeutende Rolle für die Wetter- und Klimaforschung. Auch in der Ozeanographie sind sie Teil aller modernen Theorien der großräumigen ozeanischen Zirkulation, auch wenn sie erst seit Mitte der 1990-er Jahre zuverlässig experimentell nachgewiesen werden konnten.

Die bis heute bestehende Konvention, auf Wetterkarten Warmfronten rot und Kaltfronten blau zu kennzeichnen, geht übrigens auch auf einen Vorschlag Rossbys zurück.

Der Wissenschaftshistoriker James Fleming bezeichnet Rossby nicht von ungefähr als "wohl einflussreichsten und innovativsten Meteorologen des 20. Jahrhunderts".



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