Rossby mochte die langen Wellen

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".

Dr. rer. nat. Jens Bonewitz
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 31.08.2020

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