François Arago: Optik, Messgeräte und Ballonmeteorologie

Der französische Astronom, Physiker und Politiker François Arago (1786−1853) veröffentlichte populärwissenschaftliche Arbeiten zur Meteorologie und physikalischen Geographie. Er untersuchte die Atmosphäre, die Temperatur der Erde, magnetische Schwankungen sowie Licht und Optik.

Arago konstruierte ein Polariskop zur Untersuchung der Polarisation des Himmelslichts, ein Arago-Davy-Aktinometer zur Messung der Sonneneinstrahlung und ein frühes Cyanometer zur Bestimmung des Blauanteils des Himmels. Zudem beschäftigte er sich mit Gewittern, Kugelblitzen, Polarlichtern und dem Zusammenhang zwischen Aurora und Erdmagnetfeld.

Bei wissenschaftlichen Ballonfahrten verlangte Arago zeitgleiche Bodenbeobachtungen und wies auf Messfehler hin. Ein ungeschütztes Thermometer an der Gondel könne durch fehlende Ventilation und direkte Sonneneinstrahlung falsche Lufttemperaturen anzeigen. Damit formulierte er früh wesentliche Anforderungen an repräsentative aerologische Messungen.

Seine Skepsis gegenüber Wetterprognosen fasste Arago 1845 in einer später als „Arago-Mahnung“ bekannten Aussage zusammen: Selbst bei weit fortgeschrittener Wissenschaft würden seriöse Forscher es nicht wagen, das Wetter vorherzusagen. Die moderne Meteorologie hat diese Einschätzung zwar widerlegt, der darin enthaltene Respekt vor der Komplexität der Atmosphäre ist jedoch weiterhin berechtigt.

Coriolis, Carnot und die Physik der Atmosphäre

Der französische Mathematiker und Physiker Gaspard Gustave de Coriolis (1792−1843) lieferte 1835 eine mathematische Beschreibung dafür, wie Bewegungen in einem rotierenden Bezugssystem behandelt werden. Die nach ihm benannte Corioliskraft lenkt Luftbewegungen auf der Nordhalbkugel nach rechts und auf der Südhalbkugel nach links ab. Zusammen mit der horizontalen Druckgradientkraft erklärt sie, warum großräumige Winde nicht direkt vom Hoch zum Tief wehen.

Nicolas Léonard Sadi Carnot (1796−1832) veröffentlichte 1824 seine grundlegende Schrift über Wärmekraftmaschinen. Der Carnot-Prozess beschreibt idealisiert, wie ein System bei hoher Temperatur Energie aufnimmt und bei niedrigerer Temperatur wieder abgibt. Auch atmosphärische Zirkulationssysteme und tropische Wirbelstürme lassen sich in vereinfachter Betrachtung als Wärmekraftmaschinen auffassen: Sie gewinnen Energie aus sensibler und latenter Wärme über warmen Meeresoberflächen und verlieren Energie durch Reibung und turbulente Dissipation.

Clapeyron und Clausius: Wärme, Wasserdampf und Entropie

Der französische Physiker Émile Clapeyron (1799−1864) gab Carnots Überlegungen 1834 eine mathematische Form und stellte thermodynamische Kreisprozesse grafisch dar. Auf ihn geht auch eine frühe Form der Zustandsgleichung idealer Gase zurück.

Rudolf Clausius (1822−1888) erweiterte 1850 die Clapeyron-Gleichung zur Clausius-Clapeyron-Gleichung. In der Meteorologie beschreibt sie insbesondere die Temperaturabhängigkeit des Sättigungsdampfdrucks. Daraus folgt näherungsweise, dass die maximal mögliche Wasserdampfmenge der Atmosphäre bei typischen bodennahen Temperaturen mit jedem Grad Erwärmung um etwa 6 bis 7 Prozent zunimmt. Der Zusammenhang ist grundlegend für Wolkenbildung, Niederschlag und die Thermodynamik der Atmosphäre.

Clausius formulierte außerdem eine zentrale Aussage des Zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik und führte 1865 den Begriff der Entropie ein.

Doppler, Waterston und die kinetische Gastheorie

Der österreichische Physiker Christian Doppler (1803−1853) beschrieb 1842 die Frequenzänderung von Wellen bei einer Relativbewegung zwischen Quelle und Beobachter. Moderne Doppler-Radare nutzen diesen Effekt, um die Geschwindigkeitskomponente von Niederschlagsteilchen in Richtung des Radars oder vom Radar weg zu messen. Die Radarreflektivität liefert dagegen vor allem Informationen über Verteilung und Größe der streuenden Hydrometeore.

Der schottische Physiker John James Waterston (1811−1883) gehörte zu den Pionieren der kinetischen Gastheorie. Er erkannte den Zusammenhang zwischen molekularer Bewegungsenergie und Temperatur und leitete daraus Beziehungen für ideale Gase ab. Seine Arbeiten blieben zunächst weitgehend unbeachtet und wurden erst später im Zusammenhang mit der Entwicklung der kinetischen Gastheorie gewürdigt.

Buys Ballot: Windgesetz und internationale Kooperation

Der niederländische Physiker und Meteorologe Christoph Buys Ballot (1817−1890) gründete 1854 das Königlich-Niederländische Meteorologische Institut. Sein barisches Windgesetz beschreibt den Zusammenhang zwischen Windrichtung und horizontaler Druckverteilung: Steht eine Person auf der Nordhalbkugel mit dem Rücken zum Wind, befindet sich der tiefere Druck links, auf der Südhalbkugel rechts.

Das Gesetz gilt vor allem für großräumige Strömungen außerhalb der Tropen. Bei kleinräumigen, durch Gelände oder Gewitter bestimmten Winden und in Äquatornähe ist es nicht unmittelbar anwendbar.

Buys Ballot setzte sich zudem für internationale Zusammenarbeit ein. Nach dem Internationalen Meteorologischen Kongress 1873 leitete er den Ausschuss, der die Gründung einer dauerhaften Organisation vorbereitete. 1879 entstand in Rom die Internationale Meteorologische Organisation (IMO), die Vorgängerin der heutigen Weltorganisation für Meteorologie (WMO).

Joule, Foucault und Rankine

Der britische Physiker James Prescott Joule (1818−1889) formulierte 1840 das erste Joulesche Gesetz zur Erwärmung eines stromdurchflossenen Leiters. Mit seinen Experimenten zum mechanischen Wärmeäquivalent zeigte er, dass mechanische Arbeit in Wärme umgewandelt werden kann. Das mechanische Wärmeäquivalent ist dabei nicht mit der spezifischen Wärmekapazität gleichzusetzen. Gemeinsam mit William Thomson untersuchte Joule zudem die Temperaturänderung von Gasen bei Drosselung, den Joule-Thomson-Effekt.

Léon Foucault (1819−1868) wies mit seinem Pendel die Erdrotation experimentell nach. Für die Meteorologie verdeutlicht dies, warum die Erde kein Inertialsystem ist und der Coriolis-Parameter in den Bewegungsgleichungen der Atmosphäre berücksichtigt werden muss.

Der schottische Ingenieur und Physiker William John Macquorne Rankine (1820−1872) untersuchte Zusammenhänge zwischen Temperatur, Druck und Dichte von Gasen sowie zwischen Sättigungsdampfdruck und Temperatur. 1859 schlug er eine absolute Temperaturskala vor, deren Gradweite der Fahrenheit-Skala entspricht. Die Rankine-Skala wird heute nur noch in wenigen technischen Anwendungen verwendet.

Helmholtz: Wirbel und atmosphärische Instabilität

Der preußische Mediziner und Physiker Hermann von Helmholtz (1821−1894) arbeitete über Energieerhaltung, Wellenbewegungen und Wirbel in Flüssigkeiten. Seine Wirbelsätze wurden zu einer wichtigen Grundlage für die Beschreibung atmosphärischer Zirkulation und Wirbelstärke.

Gemeinsam mit Thomson ist sein Name mit der Kelvin-Helmholtz-Instabilität verbunden. Sie entsteht, wenn zwischen benachbarten Luftschichten ausreichend starke Geschwindigkeitsunterschiede bestehen, und kann sich in charakteristischen wellenförmigen Wolkenstrukturen zeigen.

Lord Kelvin: Temperaturskala und atmosphärische Elektrizität

Sir William Thomson, Lord Kelvin (1824−1907) schlug 1848 eine absolute Temperaturskala auf thermodynamischer Grundlage vor. Die SI-Einheit ist das Kelvin mit dem Symbol K. Der absolute Nullpunkt bei 0 K entspricht exakt −273,15 °C.

Kelvin untersuchte gemeinsam mit Helmholtz Wirbel und Strömungen. Für die Meteorologie besonders wichtig war außerdem seine korrekte Beschreibung des gesättigt-adiabatischen Prozesses: Ein aufsteigendes gesättigtes Luftpaket kühlt sich wegen der frei werdenden Kondensationswärme langsamer ab als ein ungesättigtes.

Thomson beschäftigte sich auch mit atmosphärischer Elektrizität und entwickelte ein Wassertropfen-Elektrometer. Ab 1861 wurde am Kew Observatory ein Programm zur kontinuierlichen Messung des elektrischen Feldes der Atmosphäre betrieben.

Die Geschichte der Meteorologie wird fortgesetzt. Der nächste Teil soll Persönlichkeiten des 19. Jahrhunderts behandeln, die ausdrücklich meteorologische Neuerungen entwickelten.

Autor der DWD-Originalfassung:
Dipl.-Met. Markus Eifried
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, 19.10.2026

Quelle und Lizenz: Deutscher Wetterdienst, „Thema des Tages“ vom 19. Oktober 2026. DWD-Text unter CC BY 4.0. Für Windinfo redaktionell gegliedert, gestrafft und sprachlich überarbeitet. Fachlich korrigiert wurden die ausgeschriebene Bezeichnung der Internationalen Meteorologischen Organisation, die Abgrenzung des mechanischen Wärmeäquivalents von der spezifischen Wärmekapazität sowie der Celsiuswert des absoluten Nullpunkts. Abgleich mit der WMO, der Science Museum Group Collection und dem NIST. Drei historische DWD-Abbildungen wurden dauerhaft lokal gespeichert und skaliert; vollständige Bildnachweise stehen an den Abbildungen.

Warum ein weißes Satellitenbild nicht genügt

Wassertröpfchen und Eiskristalle besitzen eine hohe Albedo und reflektieren einen großen Teil des Sonnenlichts. Deshalb wirken sowohl tiefe Schönwetterwolken als auch hohe Schleierwolken im sichtbaren Licht weiß. Liegen verschiedene Wolkenschichten übereinander oder kommen im Winter Schneeflächen hinzu, ist ihre eindeutige Unterscheidung selbst für erfahrene Meteorologen schwierig.

So entsteht das Wolkentyp-RGB-Komposit

Der Flexible Combined Imager der dritten Meteosat-Generation misst nicht nur sichtbares Licht, sondern auch mehrere Spektralbereiche im nahen Infrarot. Bei der RGB-Bildauswertung werden drei Kanäle den Grundfarben Rot, Grün und Blau zugeordnet. Aus ihrer Überlagerung entstehen charakteristische Mischfarben, die Rückschlüsse auf Wolkenhöhe, optische Dicke und Wolkenphase erlauben.

Die Kombination trennt Wolkentypen farblich deutlich voneinander und erkennt insbesondere dünne Cirruswolken. Das Wolkentyp-RGB-Produkt von EUMETSAT ist wegen der verwendeten Sonnenlichtkanäle nur tagsüber verfügbar.

Wolkentypen am 17. Oktober 2026

Das Echtfarbenbild vom Samstagvormittag zeigt ein großflächiges weißes Wolkenband von Zentralfrankreich über Süd- bis nach Ostdeutschland. Darin lag eine Kaltfront, an der Regen fiel. Ohne zusätzliche Spektralinformationen lassen sich die verschiedenen Wolkenarten in diesem Gebiet kaum unterscheiden.

Im Wolkentyp-RGB-Komposit sind die mehrschichtigen Regenwolken der Front hellgelb dargestellt und damit klar von den umgebenden tiefen Wasserwolken in Hellblau zu unterscheiden. Weiße Bereiche weisen auf unterkühlte Wasserwolken hin. Für die Flugmeteorologie ist das wichtig, weil dort Vereisungsgefahr bestehen kann.

Von Österreich über Tschechien bis nach Polen erstreckten sich hohe Cirruswolken aus Eiskristallen. Über der Nordsee und der Straße von Dover strömten wabenförmige Kumuluswolken aus Norden ein. Grün markierte flachere Mischwolken brachten kaum oder nur wenig Regen, während gelbliche, hochreichende Wolken mit Eis im oberen Bereich kräftigere Schauer erzeugten.

Neben dem Wolkentyp-Komposit stehen weitere RGB-Produkte für spezielle meteorologische Fragestellungen zur Verfügung. Sie ergänzen klassische Satelliten- und Radarbilder, ersetzen aber weiterhin nicht die fachliche Interpretation.

Autor der DWD-Originalfassung:
Dr. rer. nat. Markus Übel (Meteorologe)
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, 17.10.2026

Quelle und Lizenz: Deutscher Wetterdienst, „Thema des Tages“ vom 17. Oktober 2026. DWD-Text und verwendete DWD-Abbildungen unter CC BY 4.0. Für Windinfo redaktionell gegliedert, sprachlich gestrafft, mit einer Kanaltabelle ergänzt und grammatikalisch korrigiert. Die Abbildungen wurden lokal gespeichert und inhaltlich nicht verändert. Die Erläuterung der Spektralkanäle wurde mit den offiziellen EUMETSAT-Produktangaben abgeglichen.

Orkantief nordöstlich von Island

Auf dem Satellitenbild vom Donnerstag, 15. Oktober 2026, ist ein breites Wolkenband zu erkennen. Es erstreckt sich von den Azoren über Irland, Großbritannien und Norwegen bis ins Nordmeer und gehört zu einem Orkantief nordöstlich von Island. Mit einem Kerndruck von weniger als 960 hPa ist das Tief sehr kräftig ausgeprägt.

Westlich der Front strömt über weite Teile des Nordatlantiks labil geschichtete Kaltluft ein. Sichtbar wird sie an zahlreichen Cumuluswolken, deren Anordnung an einen Streuselkuchen erinnert.

Eine Inversion begrenzt das Wolkenwachstum

Eine weitere auffällige Wolkenstruktur liegt zwischen Litauen und Rumänien sowie zwischen Zentralpolen und der zentralen Ukraine. Hohe, aus Eis bestehende Cirruswolken umschließen dort einen ovalen Bereich mit flachen Wolken. Ursache ist ein südwärts ziehendes Höhentief.

In dessen Bereich hat sich eine Inversion ausgebildet. Bei etwa 750 hPa – ungefähr 2,5 Kilometer über dem Boden – steigt die Temperatur mit zunehmender Höhe vorübergehend an. Diese stabile Schicht begrenzt das weitere Wolkenwachstum. Das ICON-EU-Modellsounding für Nordostpolen zeigt den entsprechenden Höhenbereich blau markiert.

Die Kaltfront erreicht Mitteleuropa

An dem langgestreckten Frontenzug soll sich ein kleinräumiges Tief namens IRIMA bilden. Für Freitagmittag, 16. Oktober 2026, erwarten die Modelle IRIMA an der Nordspitze Dänemarks. Von dort soll das Tief nach Nordosten weiterziehen. Der südlich anschließende Teil des Frontenzuges kann dadurch als Kaltfront auf Mitteleuropa übergreifen.

IFS und ICON zeigen unterschiedliche Regenverteilungen

Bis Samstagmorgen erwarten die Modelle die Front über der Mitte Deutschlands. In der Westhälfte soll Regen fallen, während die Osthälfte zunächst trocken bleibt. Danach driften die Niederschlagsprognosen auseinander.

Das IFS des Europäischen Zentrums für mittelfristige Wettervorhersage deutet die Entwicklung eines weiteren kleinräumigen Tiefs an der Front über Mitteldeutschland an. Das DWD-Modell ICON lässt die Front dagegen zunächst vergleichsweise glatt nach Südosten ziehen, ohne die Niederschläge über der Mitte oder dem Osten deutlich zu verstärken.

Auch für Sonntag unterscheiden sich die Strömungsmuster in etwa 1,5 Kilometern Höhe. Für die 24 Stunden von Sonntag- bis Montagmorgen berechnet IFS im Westen höchstens rund 5 l/m² Regen, während ICON örtlich mehr als 30 l/m² simuliert. Die Grafik zeigt die 72-stündigen Niederschlagssummen beider Modelle bis Montag, 19. Oktober 2026, 06 UTC. Welches Szenario der späteren Realität am nächsten kommt, war zum Zeitpunkt der DWD-Veröffentlichung noch offen.

Autor der DWD-Originalfassung:
Dipl.-Met. Martin Jonas
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, 15.10.2026

Quelle und Lizenz: Deutscher Wetterdienst, „Thema des Tages“ vom 15. Oktober 2026. DWD-Text und DWD-Grafiken unter CC BY 4.0. Für Windinfo redaktionell gegliedert, sprachlich gestrafft, mit Zwischenüberschriften versehen und relative Zeitangaben durch konkrete Daten präzisiert. Die vier DWD-Grafiken wurden lokal gespeichert und inhaltlich nicht verändert.