Das Institut für Meteorologie und Geophysik Innsbruck – eine Historie
(erstellt im Herbst 2008 für die damalige Studentenhomepage, aktualisiert im April 2010)
(erstellt im Herbst 2008 für die damalige Studentenhomepage, aktualisiert im April 2010)
Einleitende Worte
Welches war die meistbesuchte Vorlesung über Meteorologie 1890? Welchen Zusammenhang gibt es zwischen unserem Institut und der Polarfronttheorie von Bjerknes? Welches ist der am besten untersuchte Gletscher in den Alpen? Was hat ein Dinosaurier mit Gebirgsüberströmung zu tun? Um diese Fragen zu beantworten gilt es einen zeitliche Sprung in das späte 18. Jahrhundert zu machen:
Der Beginn einer Messreihe und laufende Umzüge
Franz von Zallinger (1743-1828), Quelle: Innsbrucker Chronik, Band I Historische Chronik, Konrad Fischnaler, 1929 |
Die bis dato 50jährige Temperaturreihe wird nach dem Tod von Zallingers (1828) weitergeführt, allerdings mit mehreren Stationswechseln und auch kurzen Unterbrechungen.
Die Entwicklung der wissenschaftlichen Betrachtung der Meteorologie findet an den Universitäten nur im Fall von Einzelvorlesungen an anderen Instituten statt. (Astronomie: Höhenmessung mit dem Barometer 1851; Experimentalphysik: Meteorologie, 1880 [14 Hörer]). Einzig die Vorlesung „Moderne Witterungsprognose“ (1881) kann sich aus mangelndem Interesse nicht durchsetzen. Mit der Etablierung der Kaiserlichen Akademie der Wissenschaften 1847 gelingt es, den Sektor der geophysikalischen und meteorologischen Disziplinen voranzutreiben.
Heutiger Standort des ersten Observatoriums (Quelle: Diplomarbeit A. Stütz 2006) |
1890 folgt in Innsbruck die Schaffung des heutigen Instituts für Meteorologie und Geophysik unter dem Namen Kosmische Physik. Gleichzeitig wird ein Observatorium für meteorologische Beobachtungen gebaut, welches sich im botanischen Garten der damaligen alten Universität befindet (heutige Angerzellgasse). 1906 wird der Standort in den Hof (unter einem Dach) der Schöpfstraße 41 verlegt.
In Tabelle 1 sind eine Auswahl der ersten Vorlesungen sowie deren Hörerzahlen aufgelistet.
Wintersemester 1890/91:
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Sommersemester 1891:
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Wintersemester 1891/92:
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Kosmische Physik: 8 Hörer.
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Meteorologische Strahlungslehre: 6 Hörer.
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Astrophysik: 7 Hörer.
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Wetterprognose: 23 Hörer.
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Klimatologie: 12 Hörer.
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Meteorologische Optik: 4 Hörer.
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Tab. 1: Auswahl an Vorlesungen und Hörerzahlen in den ersten Jahren des Instituts für Kosmische Physik.
Leiter der Vorlesungen und des Instituts ist Josef Maria Pernter (1890–1897), gebürtiger Südtiroler, der anschließend Leiter der Meteorologischen Zentralanstalt in Wien wird. Er verfasst 1902 mit Felix M. Exner zusammen „Meteorologische Optik“, das in den kommenden Jahren als das Standardwerk auf diesem Gebiet gilt. Weitere Arbeiten Pernters sind u.a. „Optische Erscheinungen in Folge des Krakatau – Ausbruches 1883“ und Theorien über den Regenbogen und Dämmerungserscheinungen. Ihm folgt Paul Czermak nach (1897–1901), der sich mehr mit theoretischen Themen befasst wie z.B. über die Maxwell'sche Gastheorie, oder das Elektrisches Verhalten des Quarzes.
Erste Föhnstudien und ein Durchbruch
Heinrich von Ficker (1881 - 1957) |
„ [...] schon bei der Untersuchung des Transports kalter Luftmassen über den Zentralalpenkamm konnte Ficker zeigen, dass diese Kaltlufteinbrüche keilförmig in Form einer Bö erfolgen, und er konnte sogar den Neigungswinkel der Grenzfläche dieser Luftmasse bestimmen. Damit war eine Vorstellung gewonnen, die in der späteren Frontentheorie der norwegischen Schule von maßgebender Bedeutung wurde. Noch mehr wurde das frontartige Vordringen verschiedener Luftmassen durch die Untersuchung der Ausbreitung von Wärme- und Kältewellen über Eurasien klargelegt, und Ficker hat in dieser Arbeit, bereits zehn Jahre vor der Schaffung der Polarfronttheorie durch Bjerknes, Fronten gezeichnet und damit die Frontenvorstellung vorweggenommen, ohne allerdings den Ausdruck 'Front' zu gebrauchen. [...]“
Untersuchungen zur Entwicklung des Luftdrucks (H.v.Ficker) |
In Innsbruck wird indessen Felix Maria Exner (1910 – 1919) Professor (Dissertation in Wien: „Messungen der Temperaturschwankungen in verschiedenen Tiefen des Wolfgangssees“, 1900). Sein Schwerpunkt liegt in der Verbesserung von Wettervorhersagetechniken, was auch diese Auswahl seiner weiteren Arbeiten zeigt: „Versuch einer Berechnung der Luftdruckänderungen von einem Tag zum nächsten“ (1902) und „Über eine erste Annäherung zur Vorausberechnung synoptischer Wetterkarten“ (1908). Er versucht herauszufinden ob die Strömungen, ausgelöst durch die Luftdruckverteilung, für die nächsten Tage berechenbar sind. Ausgehend von den hydrodynamischen Grundgleichungen gelangt er zu einer Formel, die die Luftdruckverteilung für die folgenden 24 Stunden berechnen lässt.
Die Verifikation ergab eine 70% Übereinstimmung zwischen Berechnung und Beobachtung. Weiters folgert er, dass die Fortbewegung der Zyklonen dem Temperaturgegensatz der Winde, welche die Depression verursacht, zugrunde liegt.
Albert Defant (1884-1974) |
Nach Exners Berufung nach Wien folgt ihm Albert Defant (1919 – 26) nach. Er befasst sich einerseits mit alpinmeteorologischen Themen wie Föhn, Gewitter und Windverhältnissen und andererseits mit allgemeiner Synoptik. Untersuchungen über den Aufbau von Zyklonen und Antizyklonen sowie Schwankungen der allgemeinen Zirkulation bringen ihn 1918 zur Veröffentlichung von „Wetter und Wettervorhersage“. In der zweiten Edition dieses Buches 1926 bringt er noch die gesamte Polarfronttheorie der Norwegerschule mit ein und schafft so ein wichtiges Lehrbuch zur Synoptik. Seine Vielseitigkeit beweist er mit Forschungen im Bereich der Ozeanographie, die mit der Bestellung zum Direktor des Instituts und Museums für Meereskunde in Berlin gipfelt.
Alfred Wegener, von Defant favorisiert, erhält damals beinahe die Stelle in Innsbruck, muss aber aus privaten Gründen absagen.
Seegrube und Hafelekar |
Dadurch übernimmt Arthur Wagner (1927 – 1942) den Lehrstuhl in Innsbruck, der quasi als erste Amtshandlung zwei meteorologische Stationen auf dem Patscherkofel und dem Hafelekar errichtet. Dadurch gelangen er und seine Arbeitsgruppe rund um Erwin Ekhart und Kantscheider zu wertvollen Informationen über den Föhn, das Talwindsystem und die Niederschlagsverteilung im Hochgebirge.
Durch die Errichtung der Nordkettenbahn 1928 erreicht man ohne Anstrengung die Station auf 2300 m. Zusätzlich richtet dort 1931 der spätere Nobelpreisträger für Physik Viktor Franz Hess eine Messstelle für kosmische Strahlung ein.
Unter Wagners Leitung gibt es durch seinen Assistenten Erwin Ekhart weitere Untersuchungen zu den „Schwankungen der atmosphärischen Zirkulation in den Jahren 1911 und 1912“ sowie zur „Mechanik des großen Kälteeinbruchs Ende November 1930“.
Hans Ertel (1904-1971) |
Dem Namensgeber des heutigen Wetterdatenservers des Instituts für Meteorologie, Hans Ertel (1943 – 1945), ist es vorbehalten das Institut für zwei Jahre zu leiten. Der gebürtige Berliner ist vor allem durch seine Untersuchungen zur Hydrodynamik hinlänglich bekannt („Ertelscher Wirbelsatz“). Seit dem Jahr 1942 lautet der Name nicht mehr Institut für Kosmische Physik sondern Institut für Meteorologie und Geophysik.
Vom 2. Weltkrieg in das glaziologische Zeitalter
Herfried Hoinkes (1916-1975) |
Hoinkes nimmt im Zuge des Internationalen Geophysikalischen Jahres (IGY) 1957/58 an einer Antarktis – Expedition teil (Station Little America), zu der er als Folge seiner bahnbrechenden Untersuchungen der Alpengletscher eingeladen wird.
In diese Zeit fällt auch die Habilitation Elmar Reiters, der sich in weiterer Folge durch Arbeiten über den Indischen Monsun aber vor allem die durch die Erforschung der Strahlströme (jet streams) auch international einen Namen macht. 1961 verläßt Reiter Österreich in Richtung USA und begründet das bekannte Department of Atmospheric Science in Fort Collins an der Colorado State University.
1970 zieht ein Teil des Instituts (Dynamik) und mit ihm der Messort für die meteorologischen Aufzeichungen von der Schöpfstraße 41 in die Schöpfstraße 45 (Villa). Die Vorstellungen des
damaligen Institutsvorstandes Herfried Hoinkes zielten auf die Errichtung eines Departements mit Arbeitsgruppen für Klimatologie, Geophysik, Polarmeteorologie, Satellitenmeteorologie und Theoretischer Meteorologie. Verwirklicht wurde 1971 der Bereich der Theoretische Meteorologie durch die Besetzung mit Helmut Pichler (1971–1997).
Die Räumlichkeiten in der Schöpfstraße 45. Noch heute wird im Garten gemessen - offiziell unter dem Namen Innsbruck - Universität (Foto: alpen.wetter am 17. April 2016) |
Sein Buch „Dynamik der Atmosphäre “ (3 Auflagen: 1983, 1986, 1997) umfasst sämtliche Bereiche des Vorlesungszyklus „Theoretische Meteorologie“ und ist eines der wenigen auf Deutsch verfassten Werke zur Dynamischen Meteorologie. Seine Tätigkeit am Institut schafft die Basis zur synoptischen Ausbildung am Institut für Meteorologie, u.A. zeichnet er für die Ausweitung der Wetterbesprechung verantwortlich.
Im Jahre 1977 folgt die Berufung von Hans-Jürgen Bolle (1977–1986) und damit die Schaffung einer Arbeitsgruppe für Fernerkundung mit intensiven Kontakten zu den großen Forschungsorganisationen wie NASA, ESA oder DLR.
NATWI und GEIWI-Turm (Foto: alpen.wetter 2008) |
1981 werden die beiden Türme des Universitätsgebäudes am Innrain 52 eröffnet. Das Institut übersiedelt 1985/86 in die beiden obersten Stockwerke des Bruno Sander Hauses und errichtet am Dach ab 1985 eine Messplattform für Strahlung, Sonnenscheindauer und Wind (ca. 40m über Grund).
Das Projekt „Dynamik alpiner Windsysteme“ (1978–1982), das Ignaz Vergeiner initiierte, liefert wertvolle weil regional sowie zeitlich gut aufgelöste Daten. Viele Erkenntnisse von damals, auch die Weiterführung der klassischen Föhntheorie, tragen zum besseren Verständnis der Windsysteme im Wipp- und Inntal bei.
Die letzten 20 Jahre
Unter die Leitung von Michael Kuhn (1988 – heute) fallen zahlreiche wichtige Projekte, Messkampagnen und die Schaffung von Arbeitsgruppen am Institut. Die Leitung des Instituts wechselte alle 2 Jahre zwischen Michael Kuhn und Helmut Pichler. Dieser ist Mitglied der Österreichischen Akadamie der Wissenschaften (ÖAW) und von 1982 bis 1990 Mitglied des Scientific Advisory Committee des Europäischen Zentrums für Mittelfristvorhersage (ECMWF).
Ein großes und für mehrere Bereiche (Flugverkehr, Wetterprognose, Föhnforschung, Unwetterentwicklung) wichtiges Programm wird mit MAP (Mesoscale Alpine Programme) 1999 ins Leben gerufen. Die intensive Messperiode (intensive observation period IOP) findet mit Innsbrucker Beteiligung von August bis November 1999 statt. Das gesamte Programm läuft bis 2005 und in ihm sind eine Vielzahl von gebirgsmeteorologischen Projekten untergebracht (Vienna Enhanced Resolution Analysis [VERA], Demonstration of Probabilistic Hydrological and Atmospheric Simulation of flood Events in the Alps [D–PHASE] , Convective and Orographically-induced Precipitation Study [COPS], ...). Die Nachfolge von Helmut Pichler als Professor für Dynamik tritt im Jahr 1997 zunächst als Gastdozent, ab 2002 als Professor, Martin Ehrendorfer an (2002–2007), der mit seinem Wissen über die numerischen Verfahren in Vorhersagemodellen (singuläre Vektoren, Datenassimilierung, Ensemblevorhersagen) sowie seine Kontakten zum ECMWF das Institut für Meteorologie nachhaltig prägt.
Am Institut selbst haben sich im Wesentlichen 4 Arbeitsgruppen herauskristallisiert.
Hintereisferner 2007 (IMGI/J.Abermann) |
Bei Föhn überströmter Alpenhauptkamm (IMGI/J.Vergeiner) |
Die Beobachtung von Eis und Schnee mittels Satellitentechnik ist die Aufgabe der Gruppe „Fernerkundung“ unter Helmut Rott. Durch die Satellitendaten können Erkenntnisse über Abflussmodelle und Massenbilanzbestimmungen gewonnen werden. Die bevorzugten Beobachtungsziele liegen dabei nicht nur in den Alpen. Auch Gletscher der Antarktis (Larsen Ice Shelf, Dronning Maud Land), Patagoniens (Perrito Moreno) und Islands gehören zum Forschungsbereich. Die internationale Anbindung ist durch die Zusammenarbeit mit weltweiten Instituten (ESA, NASA, NOAA, DLR, AWI) gegeben.
Seit Juni 2010 ist Mathias Rotach als Professor am Institut und führt die Arbeitsgruppe „Dynamik“, die sich in den letzten Jahren vor allem im Bereich der Modellierung etabliert hat und fest mit der Gebirgsmeteorologie verbunden ist. Der Schweizer war nach seiner Promovierung in Grenzschichtmeteorologie an der ETH in Zürich lange bei der MeteoSchweiz tätig und war dort u.A. Leiter der Forschungs- und Entwicklungsabteilung (siehe "Neue Gesicher" an der LFU).
Die Folge der intensiven Forschungsarbeit sind auf der eine Seite eine Reihe von Dissertationen und Diplomarbeiten (ca. 15/Jahr) und vor allem wissenschaftliche Veröffentlichungen in renommierten Zeitschriften (Journal of Glaciology, Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, Weather and Forecasting, Journal of Atmospheric Science, Journal of Geophysical Research, Österreichische Beiträge zur Meteorologie und Geophysik, ...). Eine Auflistung sämtlicher Publikationen seit 1993 findet sich auf Internetseite des Instituts und wird derzeit erweitert.
Kleiner Ausblick:
Die Studentenzahlen sind stetig gewachsen und auch durch die Umstellung auf das Bachelor/Master-System im Wintersemester 2007 nicht gesunken. Zur Zeit (Stand Herbst 2008) gibt es rund 150 Meteorologie – Studenten in Innsbruck, die von den Forschungsergebnissen der letzten 100 Jahre profitieren. Das Hauptaugenmerk liegt auf der Gebirgsmeteorologie mit all seinen Facetten. In den nächsten Jahren wird es weitere Projekte in den Bereichen Synoptischer und Dynamischer Meteorologie, Fernerkundung und Glaziologie geben.
Seit dem Wintersemester 2010 hat sich der Vorlesungsplan des Bachelor/Master-Systems gewandelt, und die Vernetzung zwischen Meteorologie zu seinem Kernfach der Physik wieder hergestellt.
Seit dem Wintersemester 2010 hat sich der Vorlesungsplan des Bachelor/Master-Systems gewandelt, und die Vernetzung zwischen Meteorologie zu seinem Kernfach der Physik wieder hergestellt.
Die Wetterstation im Herzen der Stadt, am Gelände der Schöpfstraße 45 bei der Klinik. Blick nach Süden auf die Wälder rund um Natters und die Nockspitze (Foto: alpen.wetter am 17. April 2016) |
Anhang: Die Messorte in Innsbruck seit 1777
# | wann | wer | wo | wann genau | was |
1 | 1777 – 1784 | Zallinger | Sillgasse 35 , Nordfenster | 4 / 13:30 | Tx, Tn, Tm |
2 | 1784 – 1828 | Zallinger | Sillgasse 35, Westfenster | 4 / 13:30 | Tx, Tn, Tm |
3 | 1828 – 1872 | Prandtner | Stift Wilten | var. (mor + abd) | Tx, Tn, Tm |
4 | 1828 – 1831 | Suppan | Stadtspital | 7 / 17 | Tx, Tn, Tm |
5 | 1832 | Haidegger | unbekannt | 7 / 14 / 17 | Tx, Tn, Tm |
6 | 1833 – 1845 | Böhm | unbekannt | 7 / 14 / 21 | Tx, Tn, Tm |
7 | 1846 – 1864 | Mayerhofer | Herzog – Friedrich Str. 15, Innenhof | 7 / 14 / 21 | Tx, Tn, Tm |
8 | 1853 – 1855 | ZAMG | unbekannt | Tx, Tn, Tm | |
9 | 1864 – 1874 | Kerner, Zimmeter, Dalla Torre | Universitätsstr. 4, Garten | 7/14/21 ('64-'70) 6/14/22 ('71-'74) | Tx, Tn, Tm |
10 | 1875 – 1909 | Tragseil, Personal | KuK Militärspital, Dr. Glatzstraße | 8 / 14 / 20 | Tx, Tn, Tm |
11 | 1891 – 1906 | Institut für Kosmische Physik | Universitätsstr. 4, Garten | 7 / 14 / 21 | T, RF (Thermo- hygrograph) |
12 | 1906 – 1947 | Institut für Meteorologie | Schöpfstraße 41, Hof | 7 / 14 / 21 | Thermo- hygrograph |
13 | 1948 – 1970 | Institut für Meteorologie | Schöpfstraße 41, Garten | 7 / 14 / 21 | Thermo- hygrograph |
14 | 1964 – heute | ZAMG | Flughafen, Fürstenweg 180 | ||
15 | 1970 – heute | Institut für Meteorologie | Schöpfstraße 45 (Villa), Garten | 7/14/21 (bis '70) 7/14/19 | Thermo- hygrograph |
16 | 1985 – heute | Institut für Meteorologie | Innrain 52, Dach (40m) | T, p, dd, ff, SSD, R | |
ab 1992 | Institut für Meteorologie | Schöpfstraße 45 (Villa), Garten | Stundenwerte | T, Td, RR | |
ab 2002 | Institut für Meteorologie | Schöpfstraße 45 (Villa), Garten | Minutenwerte | T, Td, RR |
Tab. 2: Standorte der meteorologischen Messungen in Innsbruck. Fortlaufende Nummer (#), Jahr der Aufzeichnung und durchführende Person, Ort der Messung und Uhrzeit (MEZ). Parameter: Temperaturmaximum (Tx), Temperaturminimum (Tn), Temperaturmittel (Tm), Relative Feuchte (RF), Druck (p), Windrichtung (dd) und -geschwindigkeit (ff), Niederschlag (RR), Sonnenscheindauer (SSD) und Strahlung (R). -- Stand: 18.11.2008.
Die Wetterstationen in Innsbruck seit 1777 (Quelle: alpen.wetter, Stütz Andreas; Karte: Google 2008) |