Von J. Reger und E. Kuhlbrodt.
Die Durchführung fortlaufender meteorologischer Beobachtungen zwei Jahre hindurch in den verschiedensten Teilen des Atlantischen Ozeans ist für die maritime Meteorologie, allgemein für die Erfor-schung der wesentlichsten meteorologischen Probleme von großer Be-deutung. Besonders wertvoll ist die Möglichkeit, durch systematische aerologische Messungen grundlegende Ergebnisse zu gewinnen in bezug auf die vor allem wichtige Zirkulation der Atmosphäre. Das ist die meteorologische Hauptaufgabe, wie ja ganz entsprechend die Erfas-sung der großen Atlantischen Wasser-Zirkulation das Hauptziel der Expedition auf hydrographischem Gebiet ist.
Die üblichen meteorologischen Schiffsbeobachtungen, wie sie in den Schiffstagebüchern niedergelegt werden, genügen für die haupt-sächlichsten klimatischen Zwecke, bedürfen jedoch dringend der Er-gänzung: einmal durch genauere, dann durch ausführlichere Messungen
— eine Aufgabe, welche an Land den Observatorien zufällt. Der
„Meteor" ist das schwimmende Observatorium, gut und reichlich aus-gerüstet. Erfahrungen über die zweckmäßige Ausrüstung einer Schiffsstation liegen nur recht wenige vor; es gilt, diese jetzt zu sammeln, so besonders bezüglich der zuverlässigen Registrierung der meteorologischen Elemente, die vor allem notwendig ist.
I. B e o b a c h t u n g e n i n d e n B o d e n s c h i c h t e n . i. T e r m i n m e s s u n g e n . Regelmäßig durchgeführt werden von den Meteorologen drei Terminmessungen täglich, um 7, 14 und 21 U h r Ortszeit. Gemessen werden hierbei: Luftdruck, Lufttempera-tur, Luftfeuchtigkeit, WassertemperaLufttempera-tur, Bewölkung nach Form und Bedeckung, Windrichtung und -stärke, Seegang (Dünung), Sicht.
Diese Beobachtungen werden auch als Basis für die Aufzeichnungen der Registrierapparate benutzt. Ferner wird von der Brücke außer den vierstündigen üblichen Beobachtungen die Bewölkung und Wasser-temperatur sowie der Wind jede Stunde gemessen. Das Stations-barometer ist ein von der Deutschen Seewarte geliehenes, besonders ausgesuchtes Marinebarometer, das sich durch sehr geringes „Pumpen"
auszeichnet, so daß es auch bei gröbster See einwandfrei abzulesen ist;
es ist mittschiffs im Zwischendeck ziemlich genau in gleicher Höhe mit dem Meeresspiegel aufgehängt. Die Thermometerhütte steht frei auf dem Dach des Kartenhauses auf der Brücke in 9 m Höhe. Sie ist dort (im allgemeinen) vorzüglich ventiliert. Außer in der H ü t t e werden Temperatur und Feuchtigkeit auch mit dem Aßmannschen Aspirations-Psychrometer gemessen, vom frei ausgebauten Lotpodest der Brücke aus, jeweils in Luvseite.
2. R e g i s t r i e r u n g e n . Der L u f t d r u c k wird mit drei Barographen registriert, welche sich in den Kammern der Meteoro-logen befinden, etwa in Höhe des Meeresspiegels. Zwei Instrumente sind Normalmodelle, das eine mit einer Wochen-, das andere mit einer Monatsuhr, letzteres um die mehrtägigen großen Luftdruckwellen zur
Bericht über die meteorologischen Arbeiten. 71 anschaulichen Darstellung zu bringen. Das dritte Instrument ist ein
großes Modell mit Drei-Tage-Uhr, welches die kleinen Luftdruck-änderungen (z. B. tägliche Periode) bequemer abzulesen erlaubt. Die L u f t t e m p e r a t u r wird registriert mit einem normalen T h e r m o -graphen, welcher sich in der H ü t t e befindet. Bei der geringen Ampli-tude der Temperaturschwankungen sind die bei nicht ausreichender Ventilation teilweise doch vorhandenen Fälschungen der H ü t t e n w e r t e durch die SchifTswärme sehr störend. U m wirklich einwandfreie
Tem-peraturen zu bekommen, wurde eine elektrische Fernthermometer-anlage geschaffen. E s sind vier Widerstandsthermometer vorhanden:
eins ganz vorn am Bug-Flaggenstock, eins ganz achtern am Heck-flaggenstock, eins an der Spitze des Fockmastes in 28 m Höhe und schließlich eins zur Kontrolle in der Thermometerhütte auf dem Kartenhaus. Die Thermometer sind also so frei wie möglich exponiert.
Es gelang, ein für unsere Zwecke besonders zugerichtetes Schreibgerät zu bekommen, welches im Laboratorium aufgestellt ist und fortlaufend die Temperaturen registriert, in einem besonders großen Maßstabe, der alle Feinheiten hervorragend erkennen läßt. Die Anlage, welche in dieser A r t auf einem Schiffe zum ersten Male Anwendung findet, stammt von der Firma Hartmann und Braun, Frankfurt a. Main.
Zur Registrierung der L u f t f e u c h t i g k e i t sind zwei H y g r o -graphen vorhanden, die abwechselnd in der H ü t t e auf dem Kartenhaus aufgestellt werden, da wegen Ansatzes von Salz und Ruß auf dem Haarbündel von Zeit zu Zeit ausgewechselt werden muß. Sie haben eine Zwei-Tage-Uhr, um auch die kleinen Feuchtigkeitsschwankungen gut herauskommen zu lassen.
Zur einwandfreien Messung und Aufzeichnung der W i n d -s t ä r k e i-st eine be-sondere Anemometeranlage ge-schaffen. E -s -sind drei Anemometer vorhanden, eins am oberen Ende des Flaggenstockes am Bug, eins entsprechend am Heckflaggenstock und eins ganz an der Spitze des Fockmastes in 31 m Höhe. Alle drei, die also dem Winde völlig frei ausgesetzt sind (von den unteren jeweils das der Luvseite), registrieren fortlaufend auf einem Chronographen im Laboratorium.
Aus der so gemessenen Stärke des scheinbaren Windes ergibt sich der wahre mit Hilfe der stündlichen Beobachtung der Windrichtung und der stets bekannten Fahrtrichtung und -geschwindigkeit des Schiffes.
Die Auswertung des wahren Windes geschieht mit Hilfe eines von der Deutschen Seewarte gelieferten „Winddreiecks".
Der N i e d e r s c h l a g wird ebenfalls registriert in einem Hell-mannschen Regenschreiber, welcher auf der Schanze seinen Platz ge-funden hat und mit einem Windtrichter versehen wurde. Aus Platz-mangel war es nicht möglich, ihm eine kardanische Aushängung zu geben; es ist auch fraglich, ob sie besonders zweckmäßig wäre. Ein zweites Instrument stand ursprünglich auf der Back, mußte aber-weg-genommen werden, als die Wanten der neuen Raatakelage angebracht wurden; ein anderer geeigneter Platz war nicht aufzufinden. Zur gegenseitigen Kontrolle dient übrigens ein einfacher Regenmesser, den Dr. S c h u m a c h e r für seine Verdunstungsmessungen an der Reling der Schanze kardanisch aufgehängt hat.
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3. S t r a h l u n g s m e s s u n g e n . Die Sonnenstrahlung ist Energiequelle und letzte Ursache aller Vorgänge in der Atmosphäre und Hydrosphäre. Strahlungsmessungen wurden daher, bei ihrer Wichtigkeit für das Arbeitsgebiet der Expedition, in das Programm aufgenommen. Auf hoher See wurden erst auf einigen wenigen See-reisen in jüngster Zeit Messungen der Intensität der Sonnenstrahlung durchgeführt, es liegt also auch hier für die Expedition ein fast un-bearbeitetes Gebiet vor. An Instrumenten sind vorhanden: das Michel-son-Aktinometer, geeicht am meteorologischen Observatorium Pots-dam, und das Universal-Aktinometer von Hartmann und Braun nach Linke, geeicht vom Geophysikalischen Institut Frankfurt a. Main. Die Instrumente werden auf das kardanische Stativ des Spiegeltheodoliten gesetzt.
Leider sind an Bord unseres kleinen Schiffes die Verhältnisse für diese feinen Messungen nicht günstig. Die Hauptschwierigkeit ist, die Sonne genügend lange „festzuhalten", d. h. sie senkrecht in die Öff-nung des Instruments scheinen zu lassen, was trotz der kardanischen Aufhängung bei stärkerem Schlingern und besonders bei den vorkom-menden Steuerschwankungen des Kurses (rasche Azimutänderungen) oft nicht gelingt. Die einzelnen Messungen müssen aus diesem Grunde oft wiederholt werden, wodurch sich die Reihen über relativ lange Zeit hinziehen. Dazu kommt die Schwierigkeit, auf dem kleinen Schiff einen geeigneten freien, gegen direkten Wind geschützten Platz zu finden und besonders von der störenden Rauchfahne freizukommen.
Auf der Überfahrt nach Südamerika konnten nur zwei Reihen an zwei Tagen gemessen werden. Auf Profil I war wegen schlechten und stürmischen Wetters und heftigen Schlingerns keine einzige Messung möglich, auf Profil I I I nur an einem Tage mit vier Reihen. Auf Profil I I auf 28 bis 30° Breite konnten mehr Messungen gemacht
werden, im ganzen zwanzig Reihen an elf Tagen. Die niederen Breiten werden das hauptsächlichste Arbeitsgebiet für Strahlungs-messungen sein.
Zur Registrierung der Gesamtstrahlung (Himmels- und Sonnenstrahlung) ist an der B.B.Seite des Achterdecks ein S t r a h l u n g s s c h r e i b e r kardanisch aufgestellt, der nach Angaben von Dr. R o -b i t z s c h in Linden-berg ge-baut wurde. J3ei der Ü-berfahrt nach Buenos Aires hat er in den Tropen und Subtropen mehrere brauchbare Reihen geliefert. Auf den südlichen Profilen ist er wegen des meist starken Schlingerns nur wenig benutzbar. Teilweise mußte er wegen der überkommenden Seen ganz entfernt werden. Viel Störungen er-leidet er auch durch die Rauchfahne und Takelage.
Für die Messung der nächtlichen A u s s t r a h l u n g ist der Tulipan vorhanden. Mit diesem Instrument werden nicht Augenblicks-werte beobachtet, sondern der Tulipan wird nach Sonenuntergang frei gegen den Himmel exponiert (auf dem Schlingertisch) und vor Sonnenaufgang abgelesen, so daß man den Summenwert der Ausstrah-lung während der ganzen Nacht erhält. Geeignete klare Nächte sind naturgemäß sehr selten, bisher wurde mit dem Instrument in fünf Nächten auf Profil I I gemessen.
Bericht über die meteorologischen Arbeiten. 73 IL B e o b a c h t u n g e n i n d e n h ö h e r e n L u f t s c h i c h t e n .
Die aerologischen Aufstiege zur Erforschung der höheren Luft-schichten gehören zu dem meteorologischen Hauptarbeitsgebiet. Die systematische Durchführung dieser Messungen über eine Zeit von zwei Jahren ist zweifellos von großer Bedeutung für die meteorologische Wissenschaft. Aus früherer Zeit liegen aerologische Beobachtungen aus dem Expeditionsbereich, besonders von dem Südatlantischen Ozean, nur sehr wenige vor. Die Aufgabe ist also sehr lohnend. Sie ist, wie schon anfangs ausgeführt, von größter Wichtigkeit für die Erkenntnis des meteorologischen Grundproblems: der allgemeinen atmo-sphärischen Zirkulation; denn die auf dem weiten Gebiet des Atlan-tischen Ozeans erzielten Ergebnisse werden wertvolle Schlüsse auf den Gesamtkreislauf der Atmosphäre überhaupt ermöglichen. Gerade die gleichmäßige Verteilung der aerologischen Aufstiege über den Ozean, ferner die lange Dauer über alle Jahreszeiten und die große Zahl der Messungen ist das wesentliche bei der Erfassung dieser Aufgabe. Zu-fälligkeiten, wie sie vereinzelten Messungen so stark anhaften, werden hierdurch erkannt. Der Umstand, daß Kenntnisse erworben werden über die unperiodischen Schwankungen im Zustand der freien Atmo-sphäre, ist ein großer Vorteil der langen Expeditionsdauer. E s hat sich mehr und mehr erwiesen, daß die Veränderlichkeit der Windverhält-nisse auch in den Tropen wesentlich größer ist als bisher angenommen, die Winde in allen Höhen schwanken beträchtlich; so gibt es einen Antipassat im alten Sinne nicht. A r t und Größe dieser Schwankungen festzustellen und vielleicht Gesetzmäßigkeiten zu finden (in Beziehung zur Wetterlage), ist eine wichtige Aufgabe.
i. P i l o t b a l l o n a u f s t i e g e . Aufstiege mit Pilotballonen zur Erforschung der Höhenwinde lassen sich — das ist ein großer Vor-teil der Methode — immer durchführen, unabhängig vom Verhalten des Schiffes. E s werden in der Regel zwei Aufstiege am Tage gemacht.
Ein Hindernis sind die Wolken: es gilt daher, alles darauf einzurichten, um günstige Momente in der Bewölkung auszunutzen, d. h. die Auf-stiege müssen möglichst schnell, mit großer Steiggeschwindigkeit der Ballone, ausgeführt werden, um möglichst große Höhen zu erzielen.
Aus diesem Grunde werden g r o ß e Gummiballone verwendet, welche so gefüllt werden, daß sie mit einer Steiggeschwindigkeit von mindestens 250 m, meist aber mit 400 m in der Minute, steigen, daß aber trotzdem die Höhe, in welcher sie platzen, sehr hoch liegt. Aus diesem Grunde ist auch von einer eigenen Entwicklung des Wasser-stoffs abgesehn worden, weil hierdurch viel Zeit verloren geht; der Wasserstoff wird von der Heimat regelmäßig nachgeliefert in kom-primiertem Zustand in großen Stahlfiaschen, aus welchen die Füllung der Ballone in wenigen Minuten geschieht.
Das Anvisieren des Ballons geschieht mit dem von der Deutschen Seewarte gelieferten Spiegeltheodoliten1). Das Instrument, an dem
l) Siehe A. W e g e n e r und E. K u h l b r o d t , Der Spiegeltheodolit für Pilot-und freie Registrierballonaufstiege auf See; Annalen der Hydrographie Pilot-und maritimen Meteorologie 50, 1922, Seite 241—244; ferner A. W e g e n e r und E. K u h 1 b r o d t, Pilotballonaufstiege auf einer Fahrt nach Mexiko März bis Juni 1922. Aus dem Archiv der Deutschen Seewarte 40, Nr. 4, S. 13—19: Anweisung für Pilotballonaufstiege auf See.
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inzwischen noch einige Verbesserungen angebracht wurden, bewährt sich vorzüglich. Gemessen werden Höhenwinkel des Ballons über der Kimm und Azimut in bezug auf die Schiffsachse. Kurs und Geschwin-digkeit des Schiffes sind bekannt. Bei jeder Beobachtung wird gleich-zeitig der Kompaß abgelesen; das ist nicht nur notwendig, wenn das Schiff auf Station auf der Stelle manövriert, sondern auch in Fahrt, da die Steuerschwankungen auf unserem kleinen Schiffe bei schlechtem Wetter erhebliche Beträge erreichen.
Die Steiggeschwindigkeit der benutzten großen Ballone ist nicht genau bekannt. Aus diesem Grunde wurden Basisgeräte (Entfernungs-messer) der Marine mitgenommen. Mit diesen wird fortlaufend die Entfernung des Ballons gemessen, aus welcher sich dann die jeweilige Höhe ergibt.
Über den Umfang der bisherigen Pilotballonaufstiege gibt die folgende Tabelle Auskunft:
Die bei weitem meisten Aufstiege endeten mit Eintauchen in Wolken oder Verschwinden hinter niedrigeren Wolken. Die erreichten Höhen sind also in erster Linie eine Funktion der Bewölkung. Die ungünstigen Bewölkungs- und Witterungsverhältnisse der südlichen Profile spiegeln sich deutlich in den obigen Zahlen ab, so konnten auf Profil I I I an sieben Tagen wegen dichten Nebels keine Aufstiege ge-macht werden. Die bei den Ballonvisierungen gewonnene sehr häufige Feststellung der Wolkenhöhen ist übrigens ihrerseits eine wertvolle Beigabe.
E s kann nicht unerwähnt bleiben, daß die allgemein sehr störende starke Rauchfahne des Schiffes auch schon vielen Pilotaufstiegen ein vorzeitiges Ende bereitet hat.
Wenn die Bewölkung rasch wechselt oder die Winde sehr stark sind, ist die Erreichung größerer Höhen mit Pilotballonen oft nicht möglich. In diesen Fällen ist zur Ergänzung der Aufstiege die „Schieß-methode" vorgesehen, bei welcher die Winde in den weiteren Höhen mit dem an Bord vorhandenen Geschütz „erschossen" werden. Es wird besonders präparierte Rauchmunition hochgeschossen in Wolken-lücken und die entstehende intensive, hervorragend sichtbare Rauch-wolke ganz entsprechend wie bei den Ballonen mit Spiegeltheodolit und Basisgerät avisiert. Diese Methode, mit welcher die Höhenwinde bis über 7000 m in ganz kurzer Zeit gemessen werden, gelangte aus Gründen, auf die hier nicht eingegangen werden soll, erst in wenigen Fällen zur Anwendung, soll aber künftig bei den betreffenden Wetter-verhältnissen laufend angewandt werden.
Bericht über die meteorologischen Arbeiten. 7 5 Zur Ergänzung der aerologischen Messungen dienen die W o l
-k e n z u g b e o b a c h t u n g e n , besonders die der hohen (Zirrus-wolken. Die Ci-Wolken werden systematisch, sofern überhaupt mög-lich — nur solche Wolken, die einen genügend scharfen Umriß haben, sind zur Beobachtung geeignet — durch Anpeilen mit dem Spiegel-theodoliten und Entfernungsmesser nach Zugrichtung und -geschwin-digkeit gemessen. Bisher, wurden an 40 solcher Wolkenmessungen ausgeführt.
2. D r a c h e n a u f s t i e g e . U m auch die Temperatur- und be-sonders die Schichtungsverhältnisse in den unteren Kilometern der freien Atmosphäre zu erforschen, werden nach Möglichkeit Drachen-aufstiege gemacht. Zum Antrieb der Drachenwinde dient ein seefest gekapselter Bergmann-Elektromotor. Die Geschwindigkeitsregu-lierung wurde anfangs durch eine Friktionsscheibe vermittelt. Dies führte jedoch bald, wie übrigens von fachkundiger Seite schon vorher-gesagt worden war, zu so vielen Versagern und machte einen solchen ohrenbetäubenden Lärm, daß bei dem ersten Aufenthalt in Buenos Aires ein Widerstandsvorgelege zur Regulierung der Tourenzahl ein-gebaut wurde. Seitdem funktioniert der Windenantrieb gut. Die Winde selbst ist ein Modell der Firma Eulitz-Berlin in sehr solider Ausführung. Als Drachen werden ausschließlich die sog. Schirm-drachen, gebaut von O. Schreck-Niederschöneweide, verwendet. Sie haben den großen Vorteil, daß sie, zerlegt, leicht unterzubringen sind.
Ihre Stabilität ist sehr gut, solange der Stoff intakt ist. Gebrauchs-fertig aufgestellt lassen sich Drachen an Bord des kleinen Schiffes nicht unterbringen. Sie müssen nach jedem Aufstieg auseinander-genommen und in einer Last verstaut werden. Das erhöht natürlich den Verschleiß und hat außerdem den Nachteil, daß man niemals einen auf Stabilität schon erprobten Drachen in die Luft bringt, weil bei dem Neuaufstellen und Spannen leicht eine Unsymmetrie in den Verspan-nungen eintreten kann. Von der am Achterdeck aufgestellten Drachen-winde bis zum Achtersteven mit dem Flaggenstock sind 8 m. Auf diesem kleinen Fleckchen müssen Drachen hochgehen und landen. Die schon auf dem „Planet" und von H e r g e s e 11 angewandte Methode, den Drachen an einer Gaffelrolle hochzuziehen, leistet beim Aufstieg und, umgekehrt angewandt, auch beim Landen gute Dienste. Auf Einzelheiten der Drachentechnik an Bord kann hier nicht eingegangen werden.
Auf der Überfahrt nach Buenos Aires konnten neun Aufstiege ge-macht werden. Davon waren die ersten beiden noch im Bereiche der von S c h o t t als die „Marokkanische" bezeichneten Region. E r s t in der Nähe der Kap-Verdischen Inseln kamen wir in das NE-Passat-gebiet. Mit südlichem Kurse, der aus nautischen Gründen keine zeit-raubenden Abweichungen erlaubte, wurde der Wind größtenteils tot-gefahren, und das relativ kleine Gebiet war rasch durchquert, ohne daß ein Drachenaufstieg Zustandekommen konnte. Nur ein Registrier-ballonaufstieg, bei dem jedoch keine große Höhe erreicht wurde, zeigt die typische Temperaturverteilung im NE-Passat bis 5000 m. Der speziellen Erforschung dieses Gebietes werden die drei letzten P r o -file der Expedition dienen.
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Vier Drachenaufstiege fanden sodann im Bereiche des SE-Passates statt, der bis etwa 22° S-Breite sich geltend machte, drei weitere in der veränderlichen südamerikanischen Küstenregion.
Das Profil I in der Region der „braven Westwinde" war für Drachenexperimente recht ungeeignet. Von den sieben, auch nur teil-weise gelungenen Aufstiegen drängen sich vier ganz im Westen zu-sammen, während auf der übrigen weiten Strecke nur noch drei
Auf-c
0 Pilotballonmifsti?f]. beendet durch, äußere Umstände
•
Abb. 5. Aerologische Arbeit bis Ende des Profils III.
stiege Ergebnisse brachten. Die immer wieder unternommenen Ver-suche führten leider zu einem ziemlich bedeutenden Materialverlust.
Auf Profil I I herrschten wesentlich bessere Verhältnisse, jedoch zwang der geringe Bestand an Apparaten zu sehr vorsichtigem Ar-beiten. Teilweise war auch so wenig Wind, daß nicht einmal mit Gegenanfahren ein Drachen hochgebracht werden konnte. Einige Tage mußten dadurch ausfallen, daß die beschädigte Gaffel durch eine neue ersetzt wurde. So ergab dieses Profil nur sieben Aufstiege.
Das dritte, auch wieder in der Westwindzone gelegene Profil lieferte neun Aufstiege mit sehr interessanten Ergebnissen.
3. R e g i s t r i e r b a l l o n a u f s t i e g e . Eine weitere aerolo-gische Beobachtungsmethode, die im Verlaufe der Expedition
beson-Bericht über die meteorologischen Arbeiten. 77 (fers in den Subtropen und Tropen zur Anwendung gebracht werden
wird, ist die der Registrierballonaufstiege. Damit soll vor allem die Höhenlage der Stratosphäre und überhaupt der Temperaturverlauf bis zu großer Höhe bestimmt werden. H e r g e s e 11 hat diese Methode vom fahrenden Schiff aus bereits in den Jahren 1905/06 erfolgreich angewandt. Auf der Vorexpedition wurde ein Registrierballonaufstieg in der Nähe der Kanaren bis zu 14,7 km Höhe gemacht, während der Überfahrt nach Buenos Aires ein zweiter in den Tropen, der jedoch nur 5000 m Höhe erreichte. Auf den südlichen Profilen im Bereiche der Westwinde hat sich bis jetzt keine Gelegenheit geboten, diese Ver-suche mit einiger Aussicht auf Erfolg unternehmen zu können. Grund-bedingung dafür ist nämlich, daß die Bewölkungs- und Windverhält-nisse eine Verfolgung mit dem Schiffe und dadurch ein Wiederfinden gestatten.
Die graphischen Darstellungen (Abb. 5) zeigen die auf den ein-zelnen Profilen bei den Pilotballon-, Drachen- und Registrierballon-aufstiegen erreichten Höhen; sie geben eine anschauliche Vorstellung über den Umfang der bisherigen aerologischen Messungen.