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Ch. Kottmeier Die Entwicklung zu den Fachgebieten der heutigen Forschungsuniversität Karlsruhe ist eng verknüpft mit historischen Ereignissen und mit Persönlichkeiten, die weit vorausschauend den Erkenntnisbedarf und die Bedeutung neuer Fachgebiete erahnt haben (Hotz, 1975). Die gilt auch für die Atmosphären- und Klimaforschung, die heute mehr denn je durch die Diskussion um Klimaänderung und Naturkatastrophen im Brennpunkt öffentlichen und politischen Interesses steht. In einem kurzen Abriss der Geschichte der Meteorologie in Baden werden einige der wichtigsten Wegbereiter des Fachs in der Region vorgestellt. Grundlage dieses Übersichtsartikels ist vor allem die Sammlung historischer Aufzeichnungen im Bibliotheksbestand des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung. Herr Prof. F. Fiedler stellte weitere wichtige Unterlagen zur Verfügung, Herrn Dr. Lähne aus Mannheim gebührt Dank für seine Recherchen zur Historie der Meteorologie in mehreren Bibliotheken in Süddeutschland. Der Eröffnungsvortrag anlässlich der Deutsch-Österreichisch-Schweizerischen Meteorologentagung im Jahr 2004 in Karlsruhe (Fiedler und Kottmeier, 2004) enthielt eine erste zusammenfassende Darstellung der Ergebnisse. Die Entwicklung der Meteorologie war im Raum Südwestdeutschland ähnlich wie in anderen deutschen Gebieten und in Frankreich durch drei sehr unterschiedliche Zeitabschnitte gekennzeichnet. Frühe meteorologische Beobachtungen und Aufzeichnungen begannen bereits Ende des 18. Jahrhunderts und wurden bis etwa 1870 durch die Initiative von Einzelpersonen und von Vereinen getragen. In der zweiten Phase bis etwa 1930 übernahmen Einrichtungen der Länder die Verantwortung. Sie bauten systematisch Messnetze mit ähnlicher Instrumentierung auf und sorgten für die regelmäßige Auswertung und Veröffentlichung der Ergebnisse. Durch die Anforderungen der aufkommenden Luftfahrt und sicher auch in Verbindung mit dem wachsenden Interesse an allen wissenschaftlich-technischen Methoden wurden dann neben der Zusammenführung (ab 1933) und dem Betrieb meteorologischer Dienste auch wissenschaftliche Einrichtungen an Hochschulen eingerichtet und weiterentwickelt.
Die Anfänge der Meteorologie von 1778 – 1868 Das heutige Institut für Meteorologie und Klimaforschung in Karlsruhe kann sich in seinen Ursprüngen auf eine sehr lange Tradition meteorologischer Arbeit berufen. Bereits 1778 wurde auf Veranlassung des Karlsruher Professors Johann Lorenz Böckmann ein Messnetz badischer meteorologischer Stationen eingerichtet und die ,,Badische Witterungsanstalt‘‘ gegründet. Dies ist erwähnenswert, da dies eines der ersten meteorologischen Messnetze überhaupt war und vor dem Messnetz der bekannteren „Societas Meteorologica Palatina“ existierte. Aus Frankreich sind die Beobachtungen der "Société royale de médecine" bekannt. Ende der 1770er Jahre wurde dort ein Meteorologisches Messnetz initiiert, wobei auch eine Zusammenarbeit und ein Austausch mit einzelnen Beobachtern in anderen europäischen Ländern bzw. Akademien wie der Societas Meteorologica gepflegt wurde ) Cotte, 1788). Das Messnetz der „Societas Meteorologica Palatina“ wurde 1780 durch den naturwissenschaftlich aufgeschlossenen Kurfürsten Karl Theodor von Bayern und der Pfalz unter Leitung von J. Hemmer in Mannheim und in Anlehnung an Vorschläge von Böckmann gegründet. Es war das erste großräumige Messnetz mit 39 Stationen, das von Nordamerika bis zum Ural und von Grönland bis zum Mittelmeer reichte. Regelmäßige meteorologische Beobachtungen mit gleichartigen Geräten der Societas begannen am 1. Januar 1781 und die Ergebnisse wurden in 12 Jahresbände, den sogenannten Ephemeriden, zusammengestellt. Nach nur 12 Jahren brach jedoch das Messnetz nach dem Tod von J. Hemmer, wohl infolge der französischen Revolution, zusammen. Die Revolutionskriege bis 1815 machten anschließend die Zusammenarbeit über die Ländergrenzen hinweg fast unmöglich. Die erste Karlsruher Beobachtungsreihe umfasst aufgrund der Bestrebungen von Böckmann, allerdings lückenhaft, die Jahre 1779 – 1789. Sie gehörte jedoch nicht zum Netz der Societas. Der Sohn Böckmanns, Karl Wilhelm Böckmann, nahm die Beobachtungen 1798 wieder auf und setzte sie ununterbrochen bis 1821 fort. Der Physikprofessor Gustav Friedrich Wucherer vom Karlsruher Polytechnikum, aus dem die heutige Universität hervorging, führte sie von 1821 – 1841 weiter. Wucherer hatte auch wesentlichen Anteil an der Gründung des Polytechnikums. Er versuchte weiterhin, mit Hilfe der landwirtschaftlichen Vereine wieder ein Messnetz von freiwillig beobachtenden Stationen ins Leben zu rufen. Zumindest in Württemberg existierte infolgedessen ab 1821 ein solches Beobachtungsnetz aus 15 bis 20 meteorologischen Stationen, die vom Württembergischen Landwirtschaftlichen Verein unterhalten wurden. Die Karlsruher Beobachtungen wurden mit viel Eigeninitiative von den Physikdozenten bzw. -professoren Stieffel (bis 1849), W. Eisenlohr und Heckmann bis 1868 fortgeführt. Der jeweilige Physikprofessor sorgte sich also selbst um die meteorologischen Messungen.
In Karlsruhe selbst wurden somit fast ohne Unterbrechung seit 1799 bis Ende 1944 Messungen durchgeführt. Unter Einschluss der Unterbrechung am Ende des 2. Weltkrieges liegt eine mehr als zweihundertjährige Messreihe vor, die eine der längsten meteorologischen Reihen in Deutschland, insbesondere bezüglich der Niederschlagsdaten, ist. Die längste Temperaturreihe stammt aus Basel, wo die Aufzeichnungen ähnlich wie in Frankfurt bereits 1755 aufgenommen wurden, wobei die Frankfurter Reihe jedoch zunächst nur bis 1784 fortgeführt worden war.
Der Zeitraum 1868 – 1929 Etwa um 1870 begann in vielen Ländern die Einrichtung meteorologischer Beobachtungsnetze unter staatlicher Hoheit. In Baden war dies die Badische Meteorologische Zentralstation, die 1868 eingerichtet wurde und unter Leitung des jeweiligen Physikprofessors am Polytechnikum stand. Das Beobachtungsnetz der Badischen Meteorologischen Zentralstation bestand nach seiner Gründung 1868 aus 14 Stationen 2. Ordnung. Als sich 1882 bei der Nachfolge für den Leiter L. Sohnke Schwierigkeiten ergaben, wurde schließlich die Zentralstation vom Physikalischen Kabinett und damit vom Polytechnikum abgetrennt. Es wurde zusammen mit einer wasserbaulichen Einrichtung zu einem Zentralbureau für Meteorologie und Hydrographie unter der Oberdirektion des Wasser- und Strassenamtes vereinigt. Diese Änderung entfernte zwar das Fach von der Wissenschaft und Forschung, stellte sich aber als außerordentlich wichtig und positiv für die Entwicklung heraus. Leiter wurde nämlich der Oberbaurat Max Honsell. Honsell stieg später weiter zum Badischen Finanzminister auf und hatte weiterhin wichtigen Anteil an der Entwicklung des Messnetzes und der Meteorologie in Karlsruhe überhaupt. Unter seiner Leitung wurde das Messnetz auf 16 Stationen 2. und 3. Ordnung, 32 Regenmessstellen mit Hellmann-Geräten, 22 Schneepegel-, 70 Gewitter- und zahlreiche Hagelmeldestellen erweitert. Das Instrumentarium der Stationen wurde erheblich vergrößert, die Ergebnisse in Jahresberichten und umfangreichere Auswertungen in den ,,Beiträgen zur Hydrographie Badens“ veröffentlicht. In diese Zeit (1887) fiel auch eine der ersten Versammlungen der Deutschen Meteorologischen Gesellschaft - es war die vierte nach ihrer Gründung am 18. November 1883 in Hamburg und Sitzungen in Magdeburg und München. Max Honsell aus Karlsruhe war Gründungsmitglied der DMG. An der DMG-Sitzung in Karlsruhe nahm auch einer der bedeutendsten Wissenschaftler aus Karlsruhe, nämlich Heinrich Hertz teil. Hertz hatte von 1885 – 1889 einen Lehrstuhl in Karlsruhe inne und entdeckte hier die elektromagnetischen Wellen, die für die Entwicklung der Nachrichtentechnik weitreichende Folgen hatten. Heinrich Hertz war selbst an meteorologischen Fragen sehr interessiert und hat seine Antrittsvorlesung in Karlsruhe über Fragen des unter des Energiehaushalts der Atmosphäre gestellt. Das Manuskript ist vor einigen Jahren in den Besitz des Instituts gelangt. In seinem Vortrag hat Hertz einige Komponenten der mittleren globalen Energetik mit erstaunlicher Nähe zu heutigen Lehrbuchangaben abgeschätzt. Hertz entwickelte u.a. ein thermodynamisches Diagrammpapier und stellte es auf der DMG-Tagung 1883 in Karlsruhe vor. In einem interessanten Beitrag von H. Hertz ist in Meteorologischen Zeitschrift (1887, 4. Jahrgang) wird auf wiedergefundene Abbildungen von J.L. Böckmann, die sogenannte ,,Meteorographia Universalis auctore Boeckmann’’ verwiesen. Auch in den Briefen von Johann Wolfgang von Goethe findet sich mehrfach ein Hinweis auf diese Arbeiten Böckmanns.
Nach Honsells weiterem Aufstieg zum Minister führte C. Schultheiss mit seinem Assistenten J. Krauth von 1906 bis 1918 die Arbeit Honsells am Zentralbureau erfolgreich, aber offenbar unter schwierigen Bedingungen, weiter. Es ist sicher der Beharrlichkeit von Schultheiss zu verdanken, dass in dieser Zeit die Meteorologie in Karlsruhe weiter Bestand hatte und sich in der Folge weiter entwickeln konnte. Nach kurzer Leitung durch Stoll folgte 1919 der in Hessen geborene Albert Peppler (Abb. Peppler) als Direktor der zur Landeswetterwarte umbenannten Einrichtung, das sich zunächst auf dem heutigen Gelände der Landesversicherungsanstalt in Karlsruhe befand. Pepplers Interesse galt der Synoptik, mit seinem Bruder Wilhelm richtete er 21-jährig bereits 1904 einen privaten Wetterdienst ein, aus der der ,,Hessische landwirtschaftliche Wetterdienst“ an der Univ. Gießen hervorging. Er nahm an Freiballonhochfahrten teil und wurde nach erfolgreicher Arbeit im Marinewetterdienst im ersten Weltkrieg 1919 zum außerplanmäßigen Professor ernannt. Peppler kam somit aus der Forschung und er entwickelt die badische Landeswetterwarte zielstrebig weiter. Er bearbeitet insbesondere aerologische Fragen und er beteiligt sich an internationalen Programmen zur Erforschung der höheren Atmosphäre mit registrierenden Ballonen. Auch das Strahlungsklima in der Region beschäftigte ihn sehr.
Er erreicht, dass die Landeswetterwarte 1921 neue Räume an der Durlacher Allee beziehen kann und gründet die Badische Gesellschaft für Wetter- und Klimaforschung. Seine Begeisterung für die Lehre wird sich als sehr wichtig erweisen. Seine Lehrtätigkeit findet nämlich auch an der Technischen Hochschule Resonanz und er wird dort 1925 zum Honorarprofessor ernannt, wobei gleichzeitig die Stelle eines Hilfsassistenten für Meteorologie geschaffen wird. Auf diese Weise entsteht in engster räumlicher und persönlicher Bindung somit das Meteorologische Institut der Technischen Hochschule, das dann 1929 formell durch Erlass des Ministers für Kultus und Unterricht gegründet wird.
Das Meteorologische Institut unter Leitung von A. Peppler 1929 - 1942 Albert Peppler war somit erster Institutsleiter des Meteorologischen Instituts. In enger Verbindung von Landeswetterwarte und Hochschulinstitut arbeitet er auch in den kommenden Jahren weiter auf dem Gebiet der Synoptik und Aerologie. Er sucht Wege zur mittelfristigen Wettervorhersage und nutzt zunehmend statistische Methoden. Daneben befasst er sich ausführlich mit klimatologischen Fragen, z.B. mit Untersuchungen von Schneehöhen, Sichtweiten und Lufttrübung sowie auch bereits mit der UV-Strahlung. Die Ergebnisse wurden ausführlich in den Mitteilungen der Badischen Landeswetterwarte publiziert.
Da Albert Peppler 1934 darauf verzichtet, in den Reichswetterdienst übernommen zu werden, wird die Landeswetterwarte 1934 aufgelöst und es bleibt nur das kleine Hochschulinstitut, das zudem vom Gebäude Durlacher Allee 56 (1. Stock), wo im 2. Stock die Landeswetterwarte untergebracht ist, in das Gebäude des Botanischen Instituts umziehen muss. Mit Ausnahme der Forschungsgeräte und der Bücher aus dem Polytechnikum fehlt nun wichtige Ausstattung. Der Sachetat ist sehr gering und es steht nur noch ein technische Hilfskraft zur Verfügung. Nach Kriegsanfang 1939 bestand andererseits ein großer Bedarf an jungen Meteorologen. Peppler wehrte sich nun dagegen, Meteorologen unter Konzessionen an die Breite und Tiefe des Fachwissens auszubilden. (Linke, 1942; Schmauß, 1942). 1941 erkrankt Albert Peppler schwer und er stirbt am 19. Mai 1942. Der Sohn von Albert Peppler, Herr Dr. Wilhelm Peppler und seine Frau stehen bis heute in gutem Kontakt zum Institut.
Das Meteorologische Institut unter Leitung von Max Diem 1943 - 1978 Max Diem wird 1943 vom Kultusminister im Alter von 30 Jahren zum neuen Leiter des Meteorologischen Instituts berufen. Das Institut wurde nach Kriegsschäden am bisherigen Gebäude zunächst in der Westhochschule untergebracht, wo Arbeiten zur Wolken- und Niederschlagsphysik und auf dem Gebiet der Luftreinhaltung aufgenommen wurden. Diem hatte bei F. Linke promoviert und sich bei August Schmauss habilitiert. Diem verstand es offenbar sehr gut, finanzielle Mittel von der Industrie bzw. Energieversorgungsunternehmen einzuwerben und verfügte somit über Sachmittel zur allmählichen Erweiterung der instrumentellen und personellen Ausstattung. Seit etwa 1950 konnte das Studium in Karlsruhe mit dem Diplom in Meteorologe abgeschlossen werden, und es gelang Diem 1962, das Gebiet Meteorologie durch einen eigenen Lehrstuhl zu verankern. Die räumliche Unterbringung des Instituts wurde 1968 durch den Umzug in die oberste (13. Ebene) des neu errichteten Physikhochhaus auf dem großen Campusgelände entscheidend verbessert. Die Themengebiete unter Diem waren die Angewandte Meteorologie, Technische und Regionale Klimatologie, Wolken- und Niederschlagsphysik, Schadstoff- und Staubausbreitung, die Grenzschicht der Atmosphäre und Messmethoden. Als zentrales Thema führte Diem ausführlichste spektral aufgelöste Messungen von Regentropfen mit speziellen Filtern durch. Als begeisterter Flieger nahm er auch Wolkentropfenmessungen in Wolken mit
Ölfilmen auf, die bereits im Fluge mikroskopisch ausgewertet werden. Er erprobte dabei neue Verfahren und entwickelte vorhandene weiter. In den letzten Jahren seines Schaffens befasste er sich auch mit der Eiskristallbildung im Laborversuch. Diem hat somit Pionierarbeit auf einem Gebiet geleistet, dass auch heute in Karlsruhe und anderen Orten unter Anwendung wesentlich weiter entwickelter Methoden hochaktuell geblieben ist. Auch die Einrichtung einer 2. Professur, ab 1973 mit Karl Höschele besetzt, kann als wesentliches Verdienst Diems in einer dafür günstigen Umgebung zählen. Max Diem wurde 1978 emeritiert und er verstarb im Jahr 1996.
Das Meteorologische Institut unter Leitung von Franz Fiedler 1978 – 2003 Franz Fiedler wird 1978 als Nachfolger von Max Diem zum Lehrstuhlinhaber berufen. Unter seiner Leitung erweitert das Institut das Spektrum seiner Forschungsarbeiten. Ausgehend von Fragen der atmosphärischen Turbulenz und Grenzschicht wurden vor allem Prozesse auf der Mesoskala, d.h. Vorgänge mit typischer Horinzontalstreckung von ca. 2 km bis 2000km untersucht. Das Institut beteiligte sich, mehrfach auch federführend, an größeren Forschungsprogrammen im Dreiländereck Deutschland, Schweiz, Österreich, zur Untersuchung des grenzüberschreitenden Transports von Luftschadstoffen und der Windsysteme über der komplexen Orographie der Region. Größere Messprogramme fanden auch in Spanien zur Desertifikation, in Brasilien und Chile zu regionalen Klimaprozessen und in Südfrankreich zum Luftschadstofftransport statt. Die Entwicklung des numerischen, nichthydrostatischen Modellsystems KAMM (Karlsruher Mesoskaliges Modell) und der vollkompressiblen Version KAMM 2 sowie die Modellanwendung begleiten die Durchführung der Messprogramme. Das Trinationale Regio-Klima-Projekt REKLIP im Oberrheingraben und der "Klimaatlas Oberrhein Mitte-Süd“ realisierten eine regionale Klimastudie mit großer Informationstiefe und hoher räumlicher Auflösung. (Fiedler, 1999).
Die Arbeiten von Prof. Höschele richteten sich vor allem auf stadtklimatische Untersuchungen und Schadstoffprobleme in dicht besiedelten Räumen. Als gefragter Fachmann auf diesem Gebiet war er für viele städtebauliche Planungsmaßnahmen als Klimagutachter tätig und auch an internationalen Kooperationen, z.B. mit japanischen Großstädten maßgeblich beteiligt. Als Stellennachfolger von Prof. K. Höschele wurde 1996 Prof. Dr. Klaus Dieter Beheng berufen. Er vertritt seitdem die Theoretische Meteorologie in der Lehre und in der Forschung. Seine Forschungsgebiete sind vor allem die Wolkenphysik und die Radarmeteorologie. Er entwickelt hierzu numerische Wolkenmodelle weiter, überprüft sie anhand von Wolken- und Niederschlagsradardaten und nutzt die Ergebnisse zur Verbesserung der Wetterprognosen, insbesondere des Niederschlags. Eine dritte Professur wurde 1997 mit dem Verfasser (Prof. Ch. Kottmeier) erstmals besetzt. Die Arbeiten mit experimentellem Arbeitschwerpunkt richten sich auf Prozesse im Wasserkreislauf und hierbei insbesondere auf konvektive Systeme. Hierzu werden Messgeräte vom Boden und Flugzeug aus eingesetzt und neue Messverfahren entwickelt. Ein wichtiges Ereignis während der Zeit der Leitung des Instituts durch Prof. Fiedler war 1985 die Zusammenlegung des Meteorologischen Instituts der Universität mit passenden Arbeitsfeldern im Forschungszentrum Karlsruhe zum "Institut für Meteorologie und Klimaforschung". Hierdurch und durch die Berufung von Prof. Herbert Fischer an das Forschungszentrum erfolgte eine Erweiterung der Arbeitsschwerpunkte um einen neuen Institutsbereich "Atmosphärische Spurengase und Fernerkundung", dem 1995 der Aufbau eines dritten Institutsbereiches des IMK " Atmosphärische Aerosolforschung“ unter Leitung von Prof. U. Schurath folgte. Die Eingliederung des "Instituts für Atmosphärische Umweltforschung“, unter Leitung von Prof. W. Seiler und mit Sitz in Garmisch-Partenkirchen im Jahre 2002 (vorher Fraunhofer-Gesellschaft) in das Forschungszentrum Karlsruhe führte zu der heute gültigen Struktur.
Schlussbemerkung und Struktur des heutigen Instituts Die gemeinsame Trägerschaft des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung, durch das Forschungszentrum Karlsruhe und die Universität Karlsruhe war eine Keimzelle der heute vollständigen Fusion beider Trägereinrichtungen zum Karlsruher Institut für Technologie. Der Bereich "Troposphärenforschung" steht unter der Leitung des Verfassers Prof. Dr. Ch. Kottmeier, und der Bereich "Atmosphärische Spurengase und Fernerkundung" unter der Leitung von Prof. J. Orphal. Weitere Professorenstellen haben Frau Prof. S. Jones, die sich mit der Dynamik der Atmosphäre und hierbei besonders mit tropischen und aussertropischen Wirbelstürmen befasst, und Prof. K. Beheng mit einer Professur für Theoretische Meteorologie. Der Bereich "Atmosphärische Aerosolforschung" wird vom Forschungszentrum Karlsruhe in Kooperation mit der Universität Heidelberg betrieben und steht seit 2006 unter Leitung von Prof. T. Leisner. Der Bereich "Atmosphärische Umweltforschung in Garmisch-Partenkirchen wird von Prof H.P. Schmid geleitet und hat weitere enge Anbindungen an die TU München und die Universität Augsburg durch Prof. H. Kunstmann. Die Struktur und die Aufgaben des heutigen Instituts wurden an andere Stelle ausführlich beschrieben (Kottmeier und Fischer, 2004), so dass hier keine detailierte Darstellung erfolgt. Im Karlsruher Institut für Technologie (KIT) kann das Institut für Meteorologie und Klimaforschung als Prototyp in kleinem Maßstab gelten. Die enge Verbindung in der Forschung durch ein gemeinsames Forschungsprogramm, der Zugang der Universitätsforscher zu den Großgeräten des Forschungszentrums und der Einbindung seiner erfahrenen Wissenschaftler in die Lehre hat sich bereits mehr als zwei Jahrzehnte lang bewährt.
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