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Meteorologische Stationen

[701] Meteorologische Stationen heißen die Anstalten zur regelmäßigen Beobachtung der meteorologischen Elemente. Man pflegt je nach der Einrichtung der Stationen solche erster, zweiter und dritter Ordnung zu unterscheiden. Die Stationen erster Ordnung sind außer mit gewöhnlichen Instrumenten, an denen die Ablesungen zu bestimmten Terminen ausgeführt werden, noch mit Registrierapparaten (s. S. 697 f.; Barograph, Thermograph, Anemograph, Piuviograph) versehen und besitzen sorgsam konstruierte Normalinstrumente, mit denen die Stationsinstrumente verglichen werden. Einzelne dieser Stationen erster Ordnung sind als Zentralinstitute größerer Beobachtungsnetze mit allen zum Studium und zur Förderung der meteorologischen Fragen nötigen Einrichtungen und Apparaten ausgerüstet. Gegenwärtig befinden sich derartige Zentralinstitute in allen Kulturstaaten. Für Deutschland ist zu nennen die Deutsche Seewarte (s. Seewarte) in Hamburg und das Meteorologische Institut in Berlin, das die Stationen aller norddeutschen Staaten (außer Sachsen und Hessen) leitet. Außerdem befinden sich noch Zentralinstitute, wenn auch von kleinerm Umfang, in Dresden, Karlsruhe, München, Straßburg und Stuttgart. Von den ausländischen, europäischen Zentralinstituten sind hervorzuheben: die Hohe Warte in Döbling bei Wien, Triest (für maritime Zwecke), Budapest, Sarajewo, Petersburg, Helsingfors, Moskau, Kiew, Odessa, Stockholm, Christiania, Kopenhagen, London, Utrecht, Brüssel, Paris, Zürich, Madrid, Lissabon, Rom, Belgrad, Sofia, Bukarest, Athen. Auch haben mehrere Staaten in den andern Weltteilen Zentralinstitute eingerichtet, besonders in Kalkutta, Tokio, Washington. Von Observatorien sind zu nennen: Potsdam, Aachen, Bremen, Magdeburg; Upsala in Schweden; Pawlowsk, Tiflis, Jekaterinburg, Irkutsk in Rußland; O-Gyalla in Ungarn; Triest, Pola in Österreich; Uccle in Belgien; de Bilt in den Niederlanden; Montsouris, St. Maur (Paris) in Frankreich; San Fernando in Spanien; Manila, Zi-ka-wei und Tsingtau in Asien; Blue Hill (Boston) in Amerika. Vgl. auch die Tabelle der Hochstationen S. 704. Auf den meteorologischen Stationen zweiter Ordnung wird Luftdruck, Lufttemperatur, absolute und relative Feuchtigkeit, Bewölkung, Niederschlag, Wind und Wetter beobachtet. Die Stationen dritter Ordnung sind meist nur mit Thermometern und Regenmessern ausgerüstet, doch wird außerdem noch der Wind, die Bewölkung und der Charakter der Witterung ausgezeichnet. Regenstationen suchen die Niederschläge, die zu den am meisten schwankenden meteorologischen Elementen gehören, für die einzelnen Gegenden genauer zu ermitteln; dagegen notieren die Gewitterstationen nur die elektrischen Erscheinungen der Atmosphäre. Über die Beobachtungsstunden s. Artikel »Mittel«.

Es bestanden im Deutschen Reich im J. 1903 an Stationen:

In Österreich-Ungarn bestehen mehrere staatliche und private Beobachtungsnetze, die stellenweise sich durchdringen, so daß die Zahl der Stationen kein übersichtliches Bild gibt. Großartig organisierte Netze haben Rußland und die Vereinigten Staaten. Für alle größern Stationsgruppen sind handschriftliche oder gedruckte Instruktionen vorhanden. In gut geleiteten Netzen werden die Stationen in bestimmten Zwischenzeiten inspiziert. Für besondere Zwecke werden Stationen besonderer Art eingerichtet, so für Landwirtschaft (Gartenbau, Samenzucht), Forstwesen, Kurorte, Stadthygiene etc.; in den letztern Fällen werden die Instrumente oft in Wettersäulen (s. d.) untergebracht.

Gewöhnliche meteorologische Stationen.

M. S. beobachten teils mittels geprüfter Instrumente, teils durch Augenbeobachtung. Alle Instrumente müssen zweckentsprechend aufgestellt werden, damit ihre Angaben einwandfrei sind. Barometer, Thermometer und Hygrometer sind vor künstlicher Erwärmung oder Abkühlung zu schützen; die Windfahnen sollen so stehen, daß sie die wahre, ungestörte Richtung des freien Windes angeben. Beim Regenmesser ist darauf zu achten, daß der Niederschlag ungehindert hineinfallen kann, anderseits aber der Wind ihn nicht darüber hinwegjagt. Für die Feststellung der Form und Größe der Bewölkung ist eine genügend freie Himmelsschau erforderlich, ebenso zu den Angaben über Gewitter und Wetterleuchten, Nordlicht, Halos etc. Vom Beobachter wird verlangt: Verständnis[701] für die Wettererscheinungen, Pünktlichkeit beim Jnnehalten der Beobachtungsstunden, aufmerksames Verfolgen und gewissenhaftes Notieren der Änderungen der Witterung sowie rechnerische Übung beim Zusammenstellen und Verarbeiten der Beobachtungen. Deren Güte wird wesentlich beeinträchtigt durch häufiges Wechseln des Stationsortes oder des Beobachters.

Das Barometer erfordert einen Platz im Zimmer, an dem es zwar gut ablesbar, aber vor schnellen und großen Temperaturschwankungen sowie vor Sonnen- und Ofenstrahlung geschützt ist.

Fig. 1. Jalousievorrichtung von Köppen.

Es muß ferner für Vergleichszwekke, da der Luftdruck mit der Höhe abnimmt, die Höhe seines Skalennullpunktes über dem Meer durch Anschluß an die städtische oder Landesvermessung bestimmt werden. Barographen sind erschütterungsfrei (am besten auf einem Wandkonsol) aufzustellen.

Thermometer, Thermographen und Hygrometer verlangen Schutz gegen direkte Bestrahlung und gegen die Unbilden des Wetters. Man schützt entweder nur das Thermometergefäß oder das ganze Instrument. Zu ersterer Schutzart gehört die Jalousievorrichtung von Köppen (Fig. 1), bei der das Thermometergefäß innerhalb eines doppelwandigen und nach unten offenen Blechtellers steckt. Zu der zweiten meist angewendeten Schutzart gehören die sogen. Gehäuse und Hütten. Von erstern soll hier nur das preußische Thermometergehäuse (Fig. 2) beschrieben werden, da fast alle andern ähnlich sind.

Fig. 2. Preußisches Thermometergehäuse.

Die Thermometer sind an der Achse k' h' im Innern des Blechzylinders h (55 cm hoch, 35 cm im Durchmesser) so befestigt, daß sie sich beim Heranziehen des Gehäuses mittels der Zugstange a dem Fenster parallel stellen und durch die Scheiben bequem abgelesen werden können. Der Zylinder h hat nämlich zwei durch die Vorsatzschalen k verdeckte Öffnungen, die beim Heranziehen frei werden. Unten hat der Zylinder einen kegelförmigen Boden b, der ringsherum einen Rand von 5 cm frei läßt, oben ein doppeltes, luftdurchlässiges Dach i. Beide Schutzvorrichtungen erfordern eine sonnenfreie Ausstellung, also vor einer stets beschatteten Nordwand, die gegen Besonnung im Hochsommer früh und abends durch vorspringende Seitenflügel geschützt ist; dabei darf aber nicht ein solcher Platz gewählt werden, wo der Luftzutritt sehr behindert ist.

Thermometerhütten werden überall da angewendet, wo ein Gehäuse nicht angebracht werden kann und eine freie, stets besonnte Stelle im Garten oder Hofe zur Verfügung steht. In den Tropen besteht eine solche Hütte meist nur aus einem auf vier Pfählen ruhenden, pyramidalen Schilf- oder Grasdach von mindestens 2 m im Geviert. In den gemäßigten Zonen sind vorwiegend drei Formen: die englische (Stevenson screen), die französische (von Renou) u. die russische Hütte (von Wild), in Gebrauch, die aber gemäß den Erfahrungen vielfach abgeändert wurden. In Fig. 3 ist das Modell der englischen Hütte des Preußischen Meteorologischen Instituts dargestellt. Auf einem Gestell von 1,8 m Höhe (dazu 0,5 m im Erdboden) ruht ein Holzkasten (60 cm breit und hoch, 40 cm tief), dessen Wände aus dachförmig nach innen u. außen geneigten Jalousiebrettchen bestehen. Die eine Seite bildet die aufklappbare Tür, die, um das Hineinscheinen der Sonne zu verhüten, nach Norden gerichtet wird. Das doppelte Dach ist etwas schräg, und zwar über der Tür am höchsten. Der Boden besteht aus drei Brettern, deren mittelstes die andern, 7 cm voneinander abstehenden, mit 2 cm freiem Spielraum überdeckt.

Fig. 3. Englische Hütte.

Die Thermometer des Psychrometers werden senkrecht, das Maximum- und Minimumthermometer wagerecht an einer Messingstange in der Mitte angebracht (Fig. 4). Thermographen können nicht in Gehäusen, sondern nur in Hütten oder hüttenähnlichen Kasten aufgestellt werden. Psychrometer und Hygrometer erfordern Gehäuse oder Hütte.

Windfahnen müssen so stehen, daß der sie drehende Wind nicht vorher durch hohe Gegenstände (Gebäude, Schornsteine, nahe Felsen etc.) aus seiner wahren Richtung abgelenkt wurde. Man benutzt zur Bestimmung der Windrichtung entweder auf benachbarten Gebäuden schon vorhandene, genügend empfindliche Windfahnen oder den Rauch naher Schornsteine, oder aber besondere, nur für die Station bestimmte Windfahnen (s. d. und Art. »Anemometer«). Dabei kommen zwei Arten in Betracht: erstens solche. die direkt beobachtet werden, zweitens solche, die ihren jeweiligen Stand im Innern des Gebäudes angeben. Windfahnen der ersten Art sind die einfachsten und werden Dächern, Türmen, Masten etc. ausgesetzt. Die[702] der zweiten Art übertragen ihren Stand mechanisch oder elektrisch in das Gebäudeinnere. Im erstern Falle wird die Achse der Windfahne durch das Dach nach innen geführt und dort mit dem Zeiger einer Windrose verbunden; die Übertragungsstange darf nicht allzulang sein, da bei schwachem Winde die Drehungskraft nur gering ist. Dagegen kann bei den elektrisch registrierenden Apparaten die Entfernung des Schreibapparates von der Windfahne beliebig groß sein (vgl. Meteorologische Registrierapparate, S. 699).

Fig. 4. Thermometer und Psychrometer.

In allen Fällen muß die Windfahne auf Gebäuden an den Blitzableiter angeschlossen werden.

Der Regenmesser wurde früher ganz frei (Äcker, Dächer, Plattformen) aufgestellt; da dort aber der Wind den Regen und Schnee darüber hinwegjagt, so waren seine Angaben meist zu klein. Deswegen stellt man ihn jetzt auf einen freien Platz im Garten oder auf einen geräumigen Hof, wo alle höhern Gegenstände (Bäume, Sträucher, Gebäude etc.) ihm nicht näherkommen, als sie selbst hoch sind. Auch stark zugige oder Schneeverwehungen ausgesetzte Stellen müssen vermieden werden. Der Regenmesser (Fig. 5) wird an einem starken Pfahl so befestigt, daß seine Auffangfläche etwa 1 m über dem Erdboden liegt.

Fig. 5. Regenmesser.

Thermometerhütte, Windfahnenmast und Regenmesser werden zweckmäßig auf einem Platze nahe beieinander aufgestellt und dann mit einem lustigen Zaun (aus Staketen) eingefriedigt.

Der Sonnenscheinautograph verlangt einen Platz, den die Sonne den ganzen Tag ungehindert bescheinen kann. Auf oder nahe dem Erdboden ist das nur in weiten Ebenen der Fall, wofern nicht ein Hügel einen geeigneten Aufstellungsort bietet. Andernfalls stellt man den Apparat auf das Dach von Häusern oder auf Turmzinnen. In Gebirgstälern, wo die umgebenden Berge viel Sonnenschein abfangen, muß man den durch sie erzeugten wahren Horizont nach Azimut und Höhenwinkel ausmessen und den danach berechneten Sonnenscheinverlust bei der Auswertung der Angaben des Apparates berücksichtigen.

Meteorologische Hochstationen.

(Hierzu Tafel »Meteorologische Hochstationen«.)

Eine wichtige Ergänzung zu den Stationen in der Ebene bilden die Stationen auf Bergen. Solche Hochstationen sind für die Erkenntnis und das Verständnis der Witterungsvorgänge unentbehrlich, da letztere sich meist bis auf große Höhen erstrecken und mit den Beobachtungen an der Erde allein nicht vollständig studiert werden können. Zwar sind schon früher Beobachtungen auf Bergen gemacht worden, so seit 1781 auf dem Hohenbeißenberg in Bayern, auf dem Großen St. Bernhard in der Schweiz seit 1807 und auf der Schneekoppe seit 1824 (über das königliche Observatorium s. Text unten und Tafel), indessen hatte man sie zu theoretischen Studien nur vereinzelt herangezogen. Erst durch die internationalen Meteorologenkongresse (s. d.) seit 1873 wurden sie systematisch angestellt und verwertet. Man unterscheidet nach der speziellen Lage im Gebirge Hangstationen, Kammstationen und Gipfelstationen; am besten für das Studium theoretischer Fragen der allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre eignen sich letztere und zumal dann, wenn der Berg möglichst isoliert liegt oder doch die ganze Umgebung wesentlich überragt. Außerdem ist es wichtig, daß eine nahe und tief (möglichst in der Ebene) gelegene Fußstation vorhanden ist. Hang- und Kammstationen, besonders aber erstere, werden meist durch ihre Umgebung etwas beeinflußt werden. Im allgemeinen unterscheiden sich Hochstationen von den übrigen dadurch, daß sie sich beträchtlich über diese erheben, doch gibt es Länder, in denen weite Strecken an sich schon sehr hoch liegen, wie Südafrika und das mittlere Mexiko (über 1000 m, zum Teil über 2000 m). Hier haben wesentlich nur die Stationen an den Rändern der Hochebene den Charakter von Hochstationen.

Während sich die Stationen in der Ebene von denen in geringern Höhen nicht unterscheiden, hat man bei den Stationen in größerer Höhe nicht bloß den Instrumenten eine abweichende Ausstellung zu geben, sondern auch Rücksicht auf den durch die Unbilden des Wetters erschwerten Beobachtungsdienst zu nehmen. Eine solche Hochstation hat daher meist ein eignes Gebäude, in dem sich eine Wohnung für den Beobachter, ferner ein Beobachtungs- und Instrumentenzimmer befindet, und dem meist eine kleine turmartige Plattform zur Ausstellung der Instrumente und zur Himmelsschau ausgesetzt ist. Die Anbringung der Instrumente erfordert gegen Schäden durch die häusigen [703] Stürme besondere Vorsichtsmaßregeln. Die schwierigste und bis jetzt noch nicht gelöste Frage ist die einwandfreie Messung der Niederschläge, da der stets lebhafte Wind durch Darüberhinwegjagen und Stauwirkungen am Berge selbst ihr ungestörtes Hineinfallen hindert; am zweckmäßigsten ist es dann, mehrere Regenmesser um das Gebäude herumzustellen und deren Erträge kritisch zu verwenden.

Die neuesten größern Hochstationen sind die Observatorien auf dem Montblanc, der Schneekoppe und der Zugspitze. Das Observatorium auf dem Montblanc (Fig. 1 der Tafel) ist ein Werk des französischen Botanikers und Mineralogen J. Vallot. Ein 1890–92 erbautes Holzhaus mußte aufgegeben werden, das neue Gebäude befindet sich nahebei in 4358 m Höhe (452 m unterhalb des Gipfels) und wurde im Sommer 1898 in 44 Tagen von 20 Arbeitern vollendet. Es steht auf einer 15 m langen und außen 5 m hohen gemauerten Terrasse, ist 10 m lang, 6 m breit, im Dachfirst 4 m und an der Seite 2,2 m hoch. Außen ist es ganz mit Kupferblech überzogen und mit Blitzableitern versehen. Das Gebäude enthält zwei Laboratorien, ein Eßzimmer, Küche und Werkstatt; vorhanden sind sieben Betten. Keller und Dachraum nehmen die Vorräte und Petroleum auf. Vom Fenster aus sieht man die Fußstation in Chamonix (1050 m hoch), und man kann sich mit ihr durch optische Signale verständigen.

Ihm folgte am 1. Juni 1900 die Eröffnung des Observatoriums auf der Schneekoppe (1603 m hoch, Fig. 2), das vom königlich preußischen meteorologischen Institut errichtet wurde. Es besteht aus einem quadratischen Turm mit zwei Anbauten. Das aus Steinen gebaute Kellergeschoß ragt 1 m aus der Erde heraus; darauf steht das übrige Gebäude aus Holzfachwerk und Korksteinen. Außen sind 3 cm starke, gespundete Bretter aufgenagelt und darüber liegt eine doppelte Schicht Asphaltpappe, die mit sogen. Tiroler Holzschindeln benagelt wurde; innen sind die Wände mit filzigem Wollgewebe bekleidet und dann tapeziert. Die Dachbedeckung besteht teils aus verzinktem Eisenblech auf Pappunterlage, teils aus Holzzement mit Kiesbeschüttung, auf der schwere Steine und darüber eichene Latten liegen. Die Erdleitung der Blitzableiter endet 500 m abwärts in feuchtem Untergrunde. Zum Schutze gegen allzu heftigen Winddruck dienen vier Stahldrahtkabel an den Turmecken; eins der Kabel mußte wegen Raummangels auf österreichischem Boden verankert werden. Das Gebäude enthält im Erdgeschoß die Beobachterwohnung, im ersten Stock eine Wohnung für Studien machende Gelehrte, im zweiten Stock das Beobachtungs- und Instrumentenzimmer und darüber eine Plattform mit Thermometerhütte, Windmesser und Sonnenscheinautograph. Das Gebäude ist 9 m lang, 5 m breit und am Turm 13,5 m hoch.

Fast gleichzeitig, am 29. Juli 1900, wurde das Observatorium auf der Zugspitze (Fig. 3) eröffnet, das vom Deutschen und Österreichischen Alpenverein erbaut und von der bayrischen Regierung mit Instrumenten ausgestattet wurde. Erster Leiter der Station war J. Enzensperger (gest. als Mitglied der deutschen Südpolarexpedition 2. Febr. 1903 auf Kerguelenland). Noch mehr als auf der Schneekoppe sind hier die örtlichen Verhältnisse beschränkt, zumal der meiste verfügbare Platz schon von dem Münchener Haus eingenommen war; daher besteht das angebaute Observatorium nur aus einem 8,5 m hohen Turm mit drei Stockwerken, dessen Plattform den Gipfel (2964 m Seehöhe) nur um 1 m überragt, um die Aussicht von ihm nicht zu verdecken. Die Ausführung des Gebäudes ähnelt sehr dem auf der Schneekoppe. Das gemauerte Erdgeschoß dient als Vorratsraum, die obern Wohn- u. Arbeitsräume haben Holzkonstruktion; vier Stahlseile schützen den Turm vor Sturmschäden. Vgl. Burkhard in der »Zeitschrift des Deutschen und Österreichischen Alpenvereins«, Bd. 31.

[704] Außerdem gibt es noch Beobachtungsstationen auf Türmen, die in ihren Ergebnissen schon vielfach den Charakter von Hochstationen gezeigt haben; erwähnt seien als Turmstationen:

Vgl. die Instruktionen für die meteorologischen Beobachter in Preußen (1904 und 1905), in Österreich (Wien 1905), Frankreich (Par. 1902), England (Lond. 1902), tropisches Afrika (das. 1902). Über die Hochstationen vgl. »Jahresberichte des Sonnblick-Vereins« (Wien 1893 ff.).