Veirforudsigelser og mulighederne til at forbedre dem

 

Af professor Vilhelm Bjerknes

tre artikler i Aftenposten 8.-10. januar 1904[1]

 

I. Meteorologiens hovedopgave

Bag vaar str¾ben efter viden skjuler sig efter n¿iere eftersyn tanken paa fremtiden. Vi ¿nsker saavidt mulig at l¿fte paa det sl¿r, som hviler over de kommende ting, for at indrette vore handlinger i nutiden deretter.

 

En omfattende viden om fremtiden er gaaet os fuldst¾ndig i blodet. Uden at ofre nogen dybere tanke tager vi vore forholdsregler ligeoverfor dagstidernes og Œrstidernes lovm¾ssige vexlen, i tillid til samfundsforholders relative stabilitet giver vi vore b¿rn en opdragelse, der gj¿r dem skikede til at v¾re borgere i et samfund af samme art som vort nuv¾rende. Men i andre retninger kr¾ves specialindsigter, forretningsmandens for at berd¿mme foretningslivets konjunkturer, l¾gens for i et sygdomstilf¾lde at stille diagnose og prognose, alt med tanken pŒ i nutiden at foretage, hvad der tjener til vort beste i fremtiden.

 

Vor evne til at bed¿mme tremtidige begivenheder beror udelukkende pŒ oppsummeret erfaring om tidligere begivenheder af samme art. Studier af, hvad der har passeret i fortiden, altsaa historisk forskning, danner altid grundlaget. Forskningen har denne historiske art til og med i de experimentelle videnskaber, hvor forskeren selv anordner de fors¿g, hvis forl¿b han beskriver. Og omvendt, de videnskaber hvis direkte maal er studiet af fortiden som saadan, altsaa de historiske videnskaber i snevrere forstand, mennekshedens historie eller jordklodens geologiske historie, har som fjerneste og h¿ieste maal tanken pŒ en forstaaelse af den sammenh¾ngende udvikling fra fortid gjennom nutid mod fremtid.

 

En moderne videnskab, der mere direkte end de fleste andre befatter sig med fremtiden, er meteorologien. Den har ligefrem optaget paa sit program forudsigelsen af fremtidens veir.

 

Betydningen af sikre veirvarsler er klar. De dagligdagse beretninger om tab af menneskeliv paa s¿en kjender vi alle. Alene de svenske s¿forsikringsselskaber udbetaler aarligaars ihvertfald over 5, og sandsynligvis henved 9 millioner kroner i skadeerstatning. Paa grund af reassurancen er det vanskeligt at bestemme det n¿iaktige tal. Hvad et fuldt effektivt og fuldt paalideligt stormvarselsystem vilde kunne udrette for at reducere disse tal, indser enhver. Enda st¿rre betydning, stats¿konomisk set, vilde et fuldkomment veirvarselsystem have for den civiliserede menneskeheds modern¾ring, jordbruget. Dets kostende vilde v¾re for intet at regne mod summen af al den nytte, det vilde gj¿re. Organisationen af et veirvarselsystem saa fuldkomment som muligt er derfor filantropisk og stats¿konomisk set, en opgave af den st¿rste betydning.

 

Meteorologien har ogsaa allerede udrettet meget. Dette er anerkjendt paa den smukkeste maade f. ex. af den engelske kyst- og fiskerbefolkning.  Da stormarslerne en tid oph¿rte ved den f¿rste foregangsmand admiral FitzRoyÕs d¿d, blev de gjenindf¿rt efter et fuldkomnere system paa indst¾ndig anmodning fra et stort antal kystst¾der, og da det viste sig, at der indtraf flere forlis om mandagen end paa ugens ¿vrige dage, blev stormvarselstjenesten som f¿lge af opinionens tryk udvidet ogsaa til s¿ndagen. Landmanden er af let forstaaelsige grunde vanskeligere at tilfredsstille end s¿manden. Men nytten af de nuv¾rende daglige veirvarsler ogsaa for ham vil v¾re klar for enhver der f¿lger upartisk med, og som ikke med ¾rgrelse, som en enkelt feilslagen spaadom mangen gang kan skaffe, lader sig forlede til at forkaste hele systemet.

 

Men ligesaa sikkert er det at systemet ikke er fuldkomment. F¿rend varslerne kan udstedes langt fuldst¾ndigere, med bestemte angivelser af tiden for veiromslaget og varigheden af det nye veir, og f¿rend de har vundet fuld tillid, vil de ikke gj¿re sin fulde nytte hverken tilands eller tils¿s. F¿lelsen af afstanden mellom det, der er opnaaet og det der burde opnaaes, synes ogsaa at have ud¿vet en lammende virkning paa mere end en meteorolog, der er gaaet tr¾t under det ansp¾ndende arbeide med veirets evig vexlende luner.

 

Men dette slags tilbageslag er f¾nomener af forbigaaende natur. De er det ligefremme tegn paa, at man fra f¿rst af ikke har v¾ret fuldt rustet til kampen, og at man maa se sig om efter nye vaaben. Forudsigelsen af det fremtidige er tilslut enhver videnskabs h¿ieste maal, og for meteorologien er det, naar alt kommer til alt, ikke en hemsko, men et uvurderligt privilegium, at dens h¿ieste videnskabelige opgave falder saa n¾r sammen med en praktisk opgave af denne betydning. Det er dette lange maal, som ikke maa tabes afsyne, hvis meteorologien som videnskab ikke skal stagnere. Til den sluttelige l¿sning af denne fremtidsopgave giver ogsaa ethvert alvorligt meteorologisk forskningsarbeide sit bidrag, lige fra klimatologernes udarbeidelse af statistiker til dynamikernes studium af de enkelte hvirvelstorme.

 

Mod denne baggrund, veirspaadommene som meteorologiens h¿ieste opgave, vil vi se lidt n¾rmere paa det, der skulde kunne udrettes for denne opgaves l¿sning med de midler, som vi nu for tiden sidder inde med.  

 

II. Veirmerker og meteorologernes nuv¾rende methode for veirforudsigelser

Veirprofeter har der existeret til alle tider, og troen paa de forskjelligste veirmerker har stor udbredelse. Mange av disse er helt v¾rdil¿se. Andre er merker paa det veir, som er, og har ingen dybere sammenh¾ng med det, som skal komme. Disse merker slaar ind ligesaa ofte, som spaadommen Ósamme veir idag som imorgenÓ gj¿r det, og den slaar ofte ind, da antallet af veiromslag i aarets l¿b er betydelig mindre end antallet dage. Naar man saaledes i vore fjeldbygder faar h¿re, at naar der viser sig regnbuer, skal der blive ÓsmaaveirÓ, det vil sige hyppig vexlen af regn og solskin, saa indser man strax selvbedraget. Den ting, at solstraaler reflekteres i regndraaber, har i og for sig ingen betydning for det kommende veir. Det betyder simpelthen, at smaaveiret allerede er der, og smaaveiret har sin tendens til at vedvare som ethvert andet veir.

 

Men der findes ogsaa merker af h¿iere v¾rdi. De paa ¯stlandet i Norge bekjendte ordsprog Ó¿sta gl¾tte, vaad h¾tteÓ, og Óvesta klare l¾nge vareÓ, der altsaa udtaler, at en opklaring fra ¿st er et bedrageligt tegn, der snart efterf¿lges af nedb¿r, medens en opklaring fra vest lover l¾ngere tids godt veir, er exempler paa saadanne. De er tilforladelige merker, men har endnu kun lokal betydning. I det vestenfjeldske Norge gjelder de modsatte regler.

 

Der er ingen v¾sensforskjel mellem de bedre veirmerker som disse, og dem hvorefter meteorologerne stiller sine prognoser, ligesaa lidt som der findes nogen v¾sensforskjel mellem menigmands praktiske iagttagelser og videnskabelige iakttagelser, mellom almindelig sund t¾nkning og videnskabelig t¾nkning. Men meteorologen har for det f¿rste st¿rre resourcer, han tager sit udgangspunkt ikke i en enkelt opklaring over en enkelt aas, men meddelelser fra et stort antal stationer, som tilader ham at tegne de synoptiske karter, der paa en oversigtlig maade fremstiller atmosf¾rens tilstand over en st¿rre del af jorden. For det andet har han til sin raadighet en st¿rre sum af kritisk pr¿vede erfaringer, hvorpaa prognosen bygges.

 

I virkeligheden er der ikke lang vei fra de n¾vnte ordsprog til en af meteorologiens fundamentaleste love. Jeg skal ikke inddrage alle indgribende faktorer, men et hovedpunkt er f¿lgende: Det ¿stlige Norge skraaner fra det svenske lavland op mod den norske fjeldryg. De luftmasser, som ¿stenvinden f¿rer med sig, vil derfor stadig l¿ftes opad, jo mere de n¾rmer sig fjeldryggen. Omvendt vil de luftmasser, som vestenvinden bringer over fjeldryggen, under den fortsatte bev¾gelse glide nedad. Omskriver vi reglen saa: opadstigende luftstr¿m medf¿rer regn, nedadstigende klart veir, saa har vi i al sin enkelhed meteorologiens fundamentale love om sammenh¾ngen mellom luftbev¾gelserne og fordelingen af klart veir eller regn.

 

Nu er det ikke altid saa enkelt, at man simpelthen af landes topograafi kan slutte sig til, om de luftmasser, som f¿res hen over vore hoveder, samtidig stiger op eller synker ned. Her kommer barometerobservationerne os til hjelp. Erfaringen viser, at luften hernede ved jorden str¿mmer ind mod de steder, barometret staar lavt, ud fra dem, hvor det staar h¿it. Heraf f¿lger ligetil, at luften maa stige opad over de steder, hvor barometret staar lavt, nedad over dem, hvor det staar h¿it. F¿ier man hertil endel tildels meget usikre erfaringer om de lover efter hvilke barometriske maxima og minima forflytter sig hen over jordoverfladen, saa har vi i en kort sum antydet hovedpunkterne i det system af veirmerker, efter hvilke meteorologerne nu for tiden varsler klart veir eller regn, stille eller storm.

 

At disse varsler kan slaa feil, ved vi alle, og vi beh¿ver ikke at gaa langt, for at paavise tilf¾lde, hvor meteorologien med sine nuv¾rende resourcer vilde staa mere eller mindre magtesl¿s. Det norligste Norge er ved vintertid et af jordens stormfuldeste steder, og de fuldst¾ndige landsulykker, som fra tid til tid indtr¾ffer, naar store dele af fiskerflaaden med bes¾tning og redskaber gaar tilgrunde, er kun altfor vel kjendt. Et blik paa de klimatologiske forholde viser strax aarsagen til stormernes hyppighed. Paa grundlag af Mohns klimatabeller har Ekholm vist, at middeltemperaturen i januar ved de yderste Lofot¿er er 27 grader Celsius h¿iere end gjennomsnittet for samme breddegrad rundt hele jorden. Det er virkningen af Golfstr¿mens varme vand. Samtidig hersker inde paa Finmarksvidden sibirisk vinterkulde. Naturen har med andre ord her lagt en umaadelig dampkjedel side om siden med en umaadelig kondensator. Denne dampmaskine maa altid arbeide og det er det, den gj¿r, med v¾ldige urgelm¾ssige slag.

 

Men netop her, midt inde i den arbeidsmaskine, som selv frembringer stormerne, vilde udstedelsen af stormvarsler efter meteorologiens nuv¾rende system frembyde de allerst¿rste vanskeligheder. Barometerafl¾sningerne paa den enkelte station vilde give meget ufuldst¾ndige resultater, idet efter Aksel S. Steens unders¿geler n¾sten halvparten af Finmarkens storme optr¾der uden at varsles af nogen udpr¾get barmometerfald. De kun langs en smal stribe fordelte observationer vilde ikke give noget overblik, og fremfor alt, maskinen arbeider til sine tider med saadan hurtighed, at de paa indsamling og bearbeidelse af barometerobservationerne grundede stormvarsler ikke vilde kunne spredes itide.

 

III. De meteorologiske observationers udstr¾kning til de h¿iere luftlag og til havet

At meteorologien kan feile, selv hvor den arbeider under de gunstigste forhold, og staa mer eller mindre magtesl¿s ligeoverfor saadanne opgave som forudsigelsen af Finmarksstormene, er ikke underlig. Snarere har vi grund til at undre os over, at den med sine nuv¾rende resourcer kan udrette saa meget som den gj¿r.

 

Meteorologiens opgave er af n¿iaktig samme art som f. ex. l¾gens, naar han skal forudsige en sygdoms fremtidige forl¿b. L¾gen unders¿ger f¿rst patientens nuv¾rende tilstand, stiller diagnosen, og paa denne bygger han forudsigelsen af den kommende tilstand, stiller prognosen. Bygges prognosen paa en ufullst¾ndig diagnose, saa beror det mere eller mindre pŒ et slumpetr¾f om det skal slaa ind, og det samme maa v¾re tilf¾lde med den meteorologiske prognose, saal¾nge den som nu maa bygges paa en yderst ufuldst¾ndig diagnose af atmosf¾rens tilstand.

 

Hvilken betydning det vilde have for veirforudsigelserne i de nordeurop¾iske lande, om vi kunde faa veirtelegramer fra det nordlige Atlanterhav, er ofte nog fremh¾vet, og sp¿rgsmaalet om telegrafkabel til F¾r¿erne og Island har af den grund lang tid v¾ret paa tale. Men en anden mangel er endnu f¿leligere. Alle observationer anstilles nu nede ved jordens overflade. Men regnet kommer ovenfra. Det vilde med andre ord v¾re v¾sentligere at kjende luftens tilstand i st¿rre h¿ide, hvor regnet kommer fra, end her nede, hvor vi uds¾ttes for det. Denne selvf¿lgelige reflektion har naturligvis meteorologerne gjort fra gammel tid, og studiet af de h¿iere luftlag har gjort sine fremskridt, efterhvert som midlerne til at anstille iaktagelser der har gaaet fremad.

 

Lettest kan vi skaffe os kundskab om de h¿iere luftlags bev¾gelser. Man finder dem ved maaling af skyernes h¿ide og hastighed. I denne retning har Clement Lev, Hildebrandsson, Ekholm og Hagstr¿m, Helm Clayton og flere arbeidet, og i 1897 foretoges det internationale skyobservationer fra et stort antal stationer over hele jorden. Dette har skaffet os udvidet kundskab om luftbev¾gelserne, men endnu ikke resulteret i praktiske andvendelser i de daglige veirspaadommes interesse. Men tiden til at gj¿re skyobservationerne praktisk nyttige er allerede inde, som jeg siden skal paavise.

 

Ballonreiser i meteorologisk ¿iemed er ogsaa vel kjendt fra gammel tid, og i den senere tid har man ogsaa indf¿rt anvendelsen af ubemandede balloner der medf¿rer selvregistrerende instrumenter. De bemandede balloner gaar kun med yderste fare for luftskippernes liv til h¿yder som 10 000 meter, der er den omtrentlige h¿ide af de ¿verste skyer, cirrusskyerne. Registrerballonerne har derimod naaet mer end det dobbelte af denne h¿ide. For at faa fullst¾ndigere resultater end dem, de isolerede reiser kan give, har man ogsaa organiseret samtidige opstigninger af bemandende og ubemandede balloner. Disse interantionale ballonfarter, der flere af de st¿rre europ¾iske lande deltager, foretages nu en gang om maaneden. Men ogsaa dette giver kun l¿fte om udvidet almindeligt kjendskab om de atmosf¾riske forhold i st¿rre h¿ider. Daglige internationale ballonfarter med tanke paa de daglige veirvarsler vilde v¾re et altfor kostbart og tungvindt apparat.

 

Men endnu et middel har man fundet, og det er det, som for tiden synes at love det meste. Alle kjender papirdragen, et leket¿i, som er udbredt over hele jorden. S¾rskilt er malanerne[2] bekj¾nte for sin iver og dyktighed i at s¾tte op drager. De praktiske  amerikanere har gaaet i spidsen med at tage dette smukke leget¿i i videnskabens tjeneste. Ganske som en ballon kan dragen l¿fte selvregistrerende instrumenter op i luften, men selvf¿lgelig kan man ikke betro enhver drage instrumenter til flere hundrede kroners v¾rdi. Den der har sat op en s¾dvanlig papirgrade, vil erindre den eiendommelige bev¾gelser, naar vinden er lidt frisk. Den hugger afvexlende til begger sider, mens halen snor sig som en orm. Gj¿r man halen kortere, vil disse bev¾gelser blive voldsommere, og tilslut vil den kaste helt om, for enten som en rovfugl at slaa ned mod jorden, eller ogsaa for at gj¿re et fullst¾ndigt rundkast og begynde en dans i vild fart i en cirkelformig bane.

 

En drage med saadanne luner kan man selvf¿lgelig ikke benytte, og til og med det bedste middel til at gj¿re den stabil, nemlig halen, maa forkastes. Den hindrer nemligen opstigningen til st¿rre h¿ide, og hvis dragen ikke staar i toppen, men en anden drage med hale s¾ttes til l¾ngere ned for at hjelpe til at b¾re linens vegt, saa vil uunngaaelig dens hale sno sig om linen og alt gaar galt. Den meteorologiske drage maa altsaa staa st¿dt i luften uden hale. Denne betingelse opfyldes til en vis grad af den malaniske[3], der i det v¾sentlige er det samme som vor legedrage, kun med heldigere valg af forhold. Men i sterk vind er den ikke tilstrekkelig paalidelig. Utallige fors¿g har man gjordt paa at finde bedre konstruktioner, og de bedste resultater har man gjennomgaaende hidtil med drager av den saakaldte Hargravetype, der skyldes den australske opfinder paa flyvekunstens  omrŒde Hargrave. Men arbeidet med dragekonstuktioner er ikke afsluttet og nye fremskridt er endnu stadig at vente. Imidlertid naar man allerede med de nuv¾rende drager forbausende resultater. Med en fem-sex drager pŒ rad, de nederste for at b¾re linen, en streng af h¾rdet staal (pianostreng), og en passende liden motor til at drage systemet ned igjen, maa det nu regnes for en let sag at naa h¿ider paa to a tre tusen meter over jorden, og under gunstige forhold har drager allerede flere gange l¿ftet instrumenter op til 5000 meters h¿ide. Gr¾nsen er demed sikkert ikke naaet. Det er ikke ut¾nkeligt, at man ogsaa vil kunne naa f. ex. den dobbelte h¿ide, altsaa den samme som de bemandede balloner. Man vilde da ved hjelp af de instrumenter, som l¿ftes av drager, faa unders¿gt den hele skyf¿rende skikt af atmosf¾ren. Og brugen af drager er ikke indskr¾nket til de dage da det bl¾ser. Selv i fuldkomment stille veir, kan man med lethed fŒ drager op fra et dampskib eller en motorbaad.

 

Af faste stationer i aeronautisk meteorologi, kan man s¾rskilt nevne Blue Hill ved Boston, der er anlagt af den amerikanske rigmand A. Lawrence Rotch, som n¾rmest maa betegnes som banebryderen for dragernes andvendelse i meteorologien. I Europa blev sagen f¿rst i st¿rre stil optaget af den franske rigmand L. Teisserene de Bort, som ogsaa er bekjedt for indf¿relsen af de ubemandede registrerballoner, og som har anlagt en station for sine fors¿g i Trappes n¾r ved Paris. Et institut for aeronautisk meteorologi, der arbeider med rigelige statsmidler, har allerede i flere aar v¾ret i virksomhed i Berlin under ledelse af professor Assman, og en mindre station findes i Hamburg under professor Kl¿ppen. Disse to stationer har allerede begyndt at publicere og sprede telegrafisk daglige observationer fra de h¿iere luftlag. Blant st¿rre fors¿g i aeronautisk meteorologi maa ogsaa n¾vnes den fransk-skandinaviske station, som under ledelse af  Teisserene de Bort, Hildebrandson og Adam Paulsen som holdtes igang i Jylland henved et aar, og hvor det lykkedes at holde registrerende instrumenter i h¿iden uden st¿rre afbrud i et halvt aar. Men det vigtigste vil selvf¿lgelig i fremtiden blive organisationen av fremtidige dragefarter paa flere stationer. I denne retning gjorde Weather Bureau i Washington et interessant fors¿g allerede sŒ tidlig som i 1898 da det under hele sommeren havde 17 let udrustede dragestationer i virksomhed, og hva der dengang viste sig mulig, vil nu kunne gaa med langt st¿rre lethed og sikkerhed.

 

Men foruden de faste dragestationer paa land, kan man ogsaa anvende flydende stationer paa s¿en. Man¿vreringen af en drage gaa i det hele taget ligesaa let eller endog lettere fra et dampskib end fra en landstation. Den h¿ieste hidtil udf¿rte opstigning, nemlig til 3900 meter, gjordes fra dampskib ved den fransk-skandinaviske station. Allerede ved den hydrografisk-biologiske kongres i Stockholm 1899 blev det vedtaget, at de hydrografiske expeditioner, som fire gange aarlig skulde udgaa til unders¿gelse af de nordeneurop¾iske have, ogsaa skulde medf¿re meteorologiske drager. Denne plan kan vi haabe snart at se realisered, og materiale af uvurderlig v¾rdi vil sikkert herved vindes. Meteorologiske dragefors¿g har endvidere i den senere tid i ikke liden stil v¾ret foretaget fra de transatlantiske rudebaade, og den tanke er fremsat, ved den traadl¿se telegrafis hjelp, at indlemme disse uvurderlige stationer i kredsen af dem der afsender daglige veirtelegrammer i veirforudsigelsernes interesse.

 

IV. Meteorologiens hjelpevidenskaber mekanik og fysik

Den tekniske opgave at skaffe iaktagelser fra en hvilkensomhelst del af atmosf¾ren, ved jordoverflaten eller i h¿iden, over hav eller over land, maa altsaa i det v¾sentlige betragtes som l¿st, og alle stationer vil ved den s¾dvanlige eller den traadl¿se telegraferings hjelp kunne afgive daglige telegramer i veirspaadommernes interesse. Hvad der staar tilbage er organisationen, for at det arbeide, som nu udf¿res efter spredt initiativ, kan gj¿re sin fulde nytte, og dern¾st den sukcessive udvidelse af systemet, eftersom behovet kr¾ver det. Naar dette organisationsarbeide vil blive udf¿rt, kan kun v¾re et tidssp¿rgsmaal, og den situationen kan altsaa naarsomhelst foreligge, at meteorologerne til sine veirspaadomme, faar sig forelagt alt det materiale, som med rimelighed kan forlanges. Det sp¿rgsmaal stiller sig da: Vil meteorologerne med adgang til dette materiale, kunne stille diagnosen af atmosf¾rens ¿ieblikkelige tilstand og prognosen av denne tilstands fremtidige udvikling?

 

Dette sp¿rgsmaal er ikke udelukkende meteorologisk. Alle de atmosf¾riske processer er sammensatte mekaniske og fysiske processer. For at l¿se sit hovedprogblem maa derfor meteorologien tage mekaniken og fysiken til hjelp, som den allerede har s¿gt disse videnskabers hjelp til opklaring af specialproblemer. Blandt foregangsm¾ndene for anvendelsen af mekanikens principer paa de atmosf¾riske bev¾gelser kan vi vi med ¾re nevne to norske forskere, Guldberg og Mohn, og den strengere anvendelse af fysikens, specielt varmel¾rens principer pŒ fordampnings- og kondensation-f¾nomenerne i atmosf¾ren skyldes Herz, v. Bezold og flere. Det er disse forskeres vei som maa forts¾ttes. De principer, som de har anvendt ved behandlingen av specialiserede idealtilf¾lde eller enkle gjennemsnitsforhold, maa bringes til anvendelse paa de konkret foreliggende forhold i al deres tilsyneladende haabl¿se komplikation.

 

Fysiken kjender alle. Den har i stor udstr¾gning l¿st sine prognoseproblemer. Specielt ved thermodynamikens to hoveds¾tninger, de ber¿mte principer om energiens bevarelse og entropiens vext, i forbindelse med de bekjendte love for luftens og vanndampens egenskaber, kan vi afgj¿re, hvorledes en luftmasse under de forskjelligste forhold vil forandre temperatur, udskille det vand den indeholder, eller optage vanddamp, naar dertil er anledning.

 

Mekaniken turde derimod for de fleste v¾re temmelig fremmed, og jeg skal derfor omtale den noget n¾rmere. Dens opgave er at beskrive de bev¾gelser, som vi observerer i naturen, og den har l¿st sit prognoseproblem fullst¾ndigere en nogen anden naturvidenskab. Takket v¾re t¾nkere som Archimedes, Galilei og Newton, og en lang r¾kke efterf¿lgere af disse store aander, har vi faaet erfaringerne og tidligere observerede bev¾gelser nedlagt i et system af mathematiske formler der tillader os at beregne et systems fremtidige bev¾gelse, naar dets tilstand i nutiden er kjendt.

 

Hvilden betydning det har for en videnskab, naar den kan tage mekanikens principer til hjelp, derom afgiver astronomiens historie det bedste vidnesbyrd. Astronomien stod gjennem Œrtusinder pŒ en lignende standpunkt som meteorologien nu om dagen. Astronomerne fulgte med opm¾rksomhed stjernernes gang paa himmelen og det lykkedes dem ogsaa i indskr¾nket maalestok at stille prognoser, f. ex. at forudsige form¿rkelser. Da var det, at Newton bragte mekanikens principer til anvendelse paa himmellegemernes bev¾gelse, og resultatet derav er den moderne astronomi, hvis uovertr¾ffelige prognoser vi alle kjender. Den forutsiger ikke blot dagen for en solform¿rkelse, men ogsaa minut og sekund for dens begyndelse og oph¿r, og den kan regne ud konstellationer, som vore efterkommere vil faa se Œrtusinder ind i fremtiden, eller som vŒre forf¾dre har set Œrtusinder bag os i fortiden.

 

Mekaniken er nu fuldt udviklet til sammen med fysiken at tage ledelsen i den theoretiske meteorologiske forskning. Paa Newtons tid var den det endnu ikke. Vistnok var det under hans h¾nder, at mekanikens principer fik den form, som de senere altid har beholdt. Men formerne for disse principers anvendelse, var endnu ikke funnet i de mere sammensatte tilf¾lde. Det var den store mathematiker Euler, der for halvanden Œrhundrede siden l¾rte  os at bringe mekanikens principer til anvendelse pŒ v¾dskernes og luftarternes bev¾gelse. Den derved grundlagte nye gren av mekaniken, hydromekaniken, har senere havt en rig udvikling, og dens h¿ie standpunkt som prognostisk videnskap kan det f¿res mange exempler paa.

 

Jeg skal anf¿re et saadant, et exempel paa prognoser af fineste art, forudsigelsen af fenomener som ingen tidligere hadde anet. Jeg sikter til et arbeide af en norsk forsker, min afd¿de fader, professor C. A. Bjerknes i Kristiania. Af Eulers hydrodynamiske ligninger har han udledet en hel verden af fenomener der optr¾der ved v¾dskebev¾gelser, og som har en merkv¾rdig lighet med elektriske og magnetiske fenomener. Resultatet af sine beregninger har han siden pr¿vet ved experimenter, og i hundreder af forskj¾llige experimenter har det vist sig at hans forudberegninger har slŒet ud paa en prik.

 

Naar jeg n¾vner disse arbeider, saa har det en s¾rskilt grund. Det er nemlig gjennem dem at jeg er bleven f¿rt ind i meteorologien uden min vidende og min vilje, kan jeg n¾sten sige. Sammenh¾ngen hevmed er f¿lgende: De hydrodynamiske forskere har hidtil gjennomgaaende holdt sig indenfor et meget snevert omraade. For at faa problemer, hvis l¿sning ikke st¿dte paa for store mathematiske vanskeligheder, har man gjennemgaaende tenkt sig v¾dsken udstyret med s¾rlig enkle egenskaber, idet man har antaget, at dens t¾thed skulde afh¾nge kun af dens tryk. Gj¿r man denne antagelse, saa gjelder en ber¿mt s¾tning af Helmholtz, at hvirvlerne i v¾dsken er evige. En v¾dskemasse som engang hvirvler, vil altid vedblive ved at hvirvle, og en v¾dskemasse, som ikke hvirler, vil heller aldri komme til at gj¿re det. Dette resultat kan synes at staa i den uforsonligste strid med den evige nydannelse og den evige tilintetgj¿relse af hvirvler i atmosf¾ren, og det ser ud, som om dette paradox har lammet hydrodynamikernes initiativ og hindret dem fra i fuld udstr¾kning at bringe hydrodynamikens principer til anvendelse paa de atmosf¾riske bev¾gelser. Ved mine fors¿k paa at alminneliggj¿re min faders resultater, blev jeg tvunget udenfor det omrŒde, paa hvilket hydrodynamikerne hidtil hadde holdt sig. Jeg blev n¿dt til at betrakte v¾dsker, hvis t¾dhet ikke l¾ngere afhang udelukkende af tryket, og jeg fant da, istedetfor HelmholtzÕ s¾tninger om hvirvlers bevarelse, en rekke s¾tninger om hvivlers dannelse og tilintetgj¿relse, og det gik snart ogsaa op for mig, at disse s¾tninger, som jeg hadde udviklet til ganske anden brug, indeholdt den precise hydrodynamiske formulering af principerne for hvirveldannelsen i atmosf¾ren. Disse s¾tninger har en overraskende enkel og oversiktlig form. De henf¿rer hvirveldannelsen til to flatesystem i atmosf¾ren, der kan findes ved barmometer-, thermometer-, og hygrometerobservationerne, nemlig flader for konstant tryk, isobare flader, og flader for konstant specifikt volum, isostere flader. Hvilveldannelsen finner sted om skj¾ringslinjerne for disse flader som axer, og den er desto intensere, jo raskere de skj¾rer gjennom hverandre, desto svagere, jo mere fladerne f¿lges uden at skj¾re hinanden.  

 

Praktisk meteorolog har jeg selv aldrig v¾ret, og jeg har vistnok bleven staaende ved resultater af rent theoretisk natur, hvis jeg ikke i en elev J. W. Sandstr¿m havde fundet en medarbeider, der helt sad inde med meteorologernes teknik. Hvad jeg i det f¿lgende kommer at tale om, er resultaterne af hans og mit forenede arbeide med de omtalte s¾tninger om hvirveldannelse som f¿rste udgangspunkt.

 

V. Bearbeidelse af observationerne fra de h¿iere luftlag

De methoder, som er fremgaaet af dette samarbeide, vil beh¿ves allerede ved f¿rste indledende bearbeidelse af observationerne fra de h¿iere luftlag. Enhver indser straks, at selv med det aller mest udstrakte observationssytem kan man kun faa direkte observationer fra yderlig spr¾dte punkter i atmosf¾ren. Saadan som de foreligger ubearbeidet, vil de ikke give naagetsomhelst sammenh¾ngende bilde af atmosf¾rens tilstand. Ved hjelp af mekaniske og fysiske love maa dette billedet konstrueres frem paa grundlag af de spredte iaktagelser. Denne oppgave har v¾ret set i den form, hvori den hidtil har foreligget, hvor det kun gjaldt atmosf¾rens tilstand i et eneste plan, jordoverfladen, men enhver indser hvordan den kompliserer sig naar tilstanden i alle h¿ider skal tages med. Dertil kommer at den sparsomme tilgang paa direkte observationer fra h¿iden gj¿r det n¿dvendigt at udnytte disses hele indhold til det yderste, og det sker paa den maade, at man med kj¾ndskabet til den lovmessige sammenh¾ng mellom de forskjellige st¿rrelser af de umiddelbare iakttagelser, udregner saa meget som mulig af det som ikke kan iakttages direkte.

 

Et exempel vil vise hvad der i denne retning kan udrettes. Af de omtalte hydrodynamiske s¾tninger har Sandstr¿m udledet f. ex. f¿lgende resultat: Lad os antage at vinden her nede paa jorden har samme retning som skydriften, men at skyerne gaar hurtigere end vinden. Stiller jeg mig da saa, at jeg har vinden i ryggen, saa vil luftskiktet mellom skylaget og jorden v¾re varmere paa min h¿ire side end paa min venstre.

 

Dette resultat er altsaa udregnet mathematisk, og det har vist sig at stemme i alle de tilfelde, hvor vi ved hjelp af drage eller balloniakttagelser har haft anledning til at pr¿ve dets rigtighed. Et exempel vil alle forstaa: over vaare hoveder gaar i regelen en rask luftstr¿m mod ¿st. Ser jeg nu mot ¿st, saa har jeg syd tilh¿ire, og alle ved, at lufttemperaturen s¿ndenfor os i regelen er h¿iere end nordenfor os. Under den usedvanlig varme sommer for to aar siden var det derimod varmere over Mellomsverige end over Tyskland. Over Mellomsverige laa en antisyklon, og luftstr¿mmen i h¿iden over det sydlige Sverige gik mod vest.

 

Og vel at merke er denne Sandstr¿ms lov ikke bare kvalitativ, men kvantitativ. Den tillater os paa grundlag af skyernes drift at tegne isotermer af gjennomsnitstemperaturen for m¾ktige luftskikt paa samme maade, som man for temperaturen ved jordoverflaten tegner isotermer efter thermometerobservationerne. En ganske lignende lov bestaar for lufttryket, saa at man paa grundlag af observationer af skyernes drift kan tegne isobarer for de h¿iere luftlag, ganske som vi her nede tegner isobarer efter barometeraflesningerne. 

 

Disse love er kun exempler paa, hvordan man paa grund af den lovm¾ssige sammenh¾ng mellom de forskjellige st¿rrelser kan fullstendiggj¿re observationsmaterialet, og altsaa selv med meget spredte iakttagelser konstruere et meget fullstendigt billede af atmosf¾rens ¿ieblikkelige tilstand. De methoder, hvoretter dette bliver at udf¿re, er paa det n¾rmeste fuldt udarbeidede, og det i praktiske former, saa at de naarsomhelst kan tages i bruk. Dette vil man innse af f¿lgende:

 

S¾t, at det antydede system af observationer alt var organiseret. Observationerne maatte da f¿rst bearbeides prelimin¾rt paa observationsstedet, for derefter at indtelegraferes til et centralbureau. Naar de tabeller, som skal bruges paa vedkommende station, er udarbeidet, vil denne prelimin¾re bearbeidelse af en dragefarts resultater, ikke tage mer end en halv time a en hel time, og bearbeidelsen af skydriftobservationerne vil tage adskillig mindre. Efter denne bearbeidelse, kan resultatet koncentreres i et lidet antal tal, om hvis betydning overenskomst er truffet paa forhaand. Disse tal telgraferes ind, og paa sentralbureauet  tegner man efter dem et system af karter, der fremstiller atmosf¾rens tilstand fra skikt til skikt til de st¿rste h¿ider, hvorfra der foreligger observationer. Disse karter kan v¾re ferdig senest en halv time efter ankomsten af det siste telegram, og regner man en time til telegramernes indsamling, saa vil to a tre timer efter den siste dragefarts afslutning, diagnosen af atmosf¾rens tilstand v¾re stillet i centralbureauet.

 

VI. Rationelle veirforudsigelser

Naar vi er kommet saa langt, m¾lder sig det siste og st¿rste sp¿rgsmaal: Vil vi paa dette grundlag kunne spaa veiret bedre end nu?

 

Svaret kan ikke v¾re tvivlsomt. Selv om man bibeholder meteorologiens nuv¾rende methode at spaa efter merker, saa maa resultatet blive afgjort bedre, fordi man faar adgang til et langt rigere udvalg af merker og kan benytte de mest karakteristiske. Vi kan for exempel atter betrakte vinterstormene i Finmarken. Efter alt at d¿mme er det yderst sandsynligt, at visse symptomer paa, at en storm er under dannelse, vil merkes paa et tidligere stadium i h¿iden end ved jorden, og naar vi havde vunnet tilstr¾kkelig erfaring om disse symptomers betydning, maatte stormvarslerne kunne udstedes med langt st¿rre bestemthed, og paa et tidligere stadium, saa at de ikke skulde komme for sent for at gj¿re nytte. Observationer langs Norges kyst, dels af skyernes h¿ide og drift, og dels om mulig ved meteorologiske drager, eller istedet derfor kanskje observationer fra heldig beliggende fjelltoppe, vilde sikker have sin store betydning, selv om det skulde vise sig umulig at udstr¾kke observationsystemet til havet.

 

Men naar observationsmaterialet foreligger i den fullstendighet, som jeg her foruds¾tter, saa aabner seg ogsaa muligheten for helt nye methoder for veirspaadommene. I stedet for at spaa veiret efter merker, maa vi kunne spaa det efter love, de love efter hvilke de atmosf¾riske processer udvikler sig.

 

Forholder det sig saa, som enhver naturvidenskapelig t¾nkende mand tror, at atmosf¾rens fremtidige tilstand udvikler sig lovmessig af den nuv¾rende, saa er betingelsen for at spaa fremtidens veir dels kjendskab til atmosf¾rens nuv¾rende tilstand, og dels til de love, hvoretter denne tilstand forandrer sig. Sp¿rgsmaalet er da, om vi har det n¿dvendige kjendskab til disse love. Det er umuligt i dette ¿ieblik at besvare dette sp¿rgsmaalet definitivt. Vaar viden kan have lakuner, som vi ikke aner. Men saavidt vi kan overse sp¿rgsmaalet allerede nu, maa det besvares med ja.

 

Om de atmosf¾riske processers love kan meteorologien selv kun skaffe sumarisk beskjed. Som vi ser dem forl¿pe for vaare ¿ine, er de af altfor forvillet natur, til at kunne gjennemskues.

 

Men de er af mekanisk og fysisk natur, og ved vaare faldfors¿g, vore pendelfors¿g og ved studiet af luftarternes og dampenes egenskaber i vaare laboratorier har vi studeret renkulturer af hver enkelt af de processer, der i atmosf¾ren forl¿per i saa forvillet forbindelse med hinanden. For hver enkelt af dem kan mekanikeren og fysikeren oppstille en eller flere ligninger, og derved er sp¿rgsmaalet, om vi har det tilstrekkelige kjendskab til de atmosf¾riske processers love reduceret til et rent mathematisk sp¿rgsmaal.

 

De som paa skolen har l¿st oppgaver ved hjelp af ligninger, vil vide, at oppgaven kan l¿ses hvis man har lige mange ligninger, som det findes ubekjendte st¿rrelser at beregne. I atmosf¾ren skal man beregne tre hastighedskomponenter til at angive vindens retning og styrke, og desuden luftens tryk, t¾thed, temperatur og fugtiged, tilsammen syv st¿rrelser. Til beregningen af disse kan vi opstille fire ligninger hentede fra hydrodynamikken og tre fra termodynamiken, tilsammen syv ligninger. Altsaa, problemet er i mathematisk henseende bestemt, og vi sidder, efter alt aa d¿mme, inde med det fullst¾ndige kjendskab til de love, hvorefter den ene atmosf¾riske tilstand udvikler sig af den anden.

 

Men som tilfeldet ofte er med de borgerlige love, saa enkel som hver lov for sig kan synes at v¾re i sit princip, saa kan fortolkningen i de forviklede tilf¾lde, som livet frembyder, v¾re forbundet med de st¿rste vanskeligheder. Lovfortolkningen er her en mathematisk opgave, og enhver indser denne oppgavens v¾ldige dimentioner: til en opgiven tid skal disse syv st¿rrelser, der paa saa forviklet maade gj¾nsidig afhenger af hinanden, beregnes for hvert eneste punkt i atmosf¾ren.

 

En opgave af denne natur betegner mathematikerne som en integration af et system af partielle differensialligninger. Det er for en stor del for sine methoder at l¿se opgaver af denne art, at f. ex. vor landsmann Sophus Lie har vundet sin ber¿mmelse. Men alle methoder vil her svigte, om vi fors¿ger at gaa mathematikernes sedvanlige vei og forlange den exakte l¿sning. Men den exakte l¿sning ville ogsaa v¾re til liden nytte. Den vilde komme til at indeholde alle detaljer, indtil beskrivelsen af hver hvirvelvind, der danner sig paa et gadehj¿rne, og i denne masse af detaljer vilde ingen kunne orientere sig. Hvad vi ¿nsker at kjende er kun praktiske gjennomsnitsresultater. I de karter over atmosf¾rens tilstand, som vi har at gaa ud fra, er heldigvis de betydningsl¿se detaljer allerede udviskede, og tenker vi os opgaven i den form: paa grundlag af de karter, som angiver gjennemsnitstilstanden i dag, at konstruere lignende karter, der angiver dens gjennemsnitstilstand i morgen, saa har opgaven ikke l¾nger noget overv¾ldende avskrekkende ved sig. Man kan da bringe til direkte anvendelse det store grundprincip for den mathematiske t¾nkning, uden at v¾re afh¾ngig af de minuti¿st udarbeidede specialmethoder, som kun er brugbare paa begrensede omraader, og som kun er de faa fagm¾nds eie.  

 

Mathematiken er den minst popul¾re af alle videnskaber. Og dog er den mathematiske t¾nkning i sit v¾sen ikke det mindste forskj¾llig fra almindelig sund t¾nkning, og det store princip for fremgang i mathematiken er et princip, som er hver mands eie. Det er simpelt hen dette: hva jeg ikke magter at gj¿re i en vending, faar jeg fors¿ge at gj¿re i to eller flere vendinger. Det er dette, som i mathematiken er gjennemf¿rt i sine yderste konsekvenser. Vi kan forestille os en overnaturlig intelligens, som ved en eneste tankeoperation formaaede at l¿se en hvilkensomhelst mathematisk opgave. Men vore svage hjerner formaar ikke det. Vaar eneste udvei er at opl¿se en saadan komplicered tankeoperation i en rekkef¿lge af enklere, som hver for seg kan udf¿res af vore hjerner. Dette princip kjender enhver fra de s¾dvanlige regler for addition eller multiplikation af flercifrede tal, og hver gang en mathematiker siger, at han har l¿st en opgave, saa vil det sige, at det er lykkedes ham at opl¿se en tankeoperation i en r¾kkef¿lge af enklere, der hver for sig er bekjendte, udf¿rbare tankeoperationer. I den opgave, vi her har vor os, gjelder det altsaa at finde en linje, efter hvilken den som helhed overv¾ldende opgave kan dels i mer tilgj¾ngelige opgaver. En saadan delingslinje kan ogsaa angives. Den f¿lger gr¾nselinjen mellom de mekaniske og de fysiske processer, hvorav de atmosf¾riske processer er sammensat. Man vil lettest forsaa dette, naar jeg med en gang angiver det schema, hvorefter man mathematisk skulde kunne forudberegne fremtidens veir. 

 

Jeg antager, at jeg har foran mig de karter, som observationerne har givet, og som fremstiller luftens bev¾gelsestilstand, dens t¾thed, tryk, temperatur og fugtighed kl. 12 i alle h¿ider over en stor del af jorden. Jeg tenker mig da, at temperaturen og fugtigheden holder sig uforandret indtil kl. 1. Under denne foruds¾tning, kan jeg tegne nye karter, som fremstiller en vis ny bev¾gelsestilstand, og en vis ny t¾theds og fugtighedsfordeling kl 1. Disse karter vil da med stor tiln¾rmelse give luftens virkelige bev¾gelsestilstand kl. 1, men de giver en noget forfalsket t¾thed-, tryk-, temperatur- og fugtighedsfordeling.

 

Den n¾ste operation bestaar saa i at beregne den rigtige fordeling af disse st¿rrelser kl. 1. Og dette kan uddf¿res som et rent fysisk problem, uden at man paany drager bev¾gelserne ind. Med kjendskab til det arbeide, som luftmasserne har udf¿rt under den beregnede bev¾gelse og med kjendskabet til den varmem¾ngde, som er tilf¿rt luften gjennem solstraaling, eller som den har misted ved udstraaling, beregnes den forandring, som luftens temperatur og fugtighed har undergaaet i tiden fra kl. 12 til kl. 1, og deraf igjen de korrekte v¾rdier af temperatur og fugtighed kl 1. Disse korrektioner anbringes paa de ved den f¿rste operation beregnede karter, og jeg har herved fundet de karter, som fremstiller atmosf¾rens tilstand kl. 1.

 

Med disse karter som udgangspunkt, kan jeg efter det samme schema konstruere de karter, som fremstiller luftens tilstand kl. 2, derefter kl. 3, kl. 4 osv.

 

Naar man gaar frem paa denne maade, saa vil man paa intet punkt m¿de operationer, som ikke kan udf¿res. Saasnart de n¿dvendige tabeller og grafiske hjelpemidler er tilveiebragt, saa er det min tro, at operationerne vil vise sig saa lett udf¿rbare, at for den sags skyld intet vil stille sig hindrende i veien for methodens praktiske anvendelse for udstedelsen af de daglige veirvarsler.

 

Hermed vil jeg ikke have sagt, at methoden ogsaa strax vil vise sig moden for denne anvendelse. Men det videnskabelige studium af den ene atmosf¾riske tilstands udvikling af den anden maa n¿dvendig antage denne form eller en dermed n¾r beslegtet form. Kun dette studium vil kunne lede os paa sporet efter de dypest liggende og sikreste veirmerker, og direkte eller indirekte vil derfor det mekaniske og fysiske studium af de atmosf¾riske processers forl¿p komme de praktiske veirforudsigelser tilgode.

 

Hvor langt man vil kunne nŒ i retning af praktiske veirforudsigelser, kan naturligvis ingen paa forhaand have nogen sikker mening om. Men det er intet usandsynligt i den antagelse, at indf¿relsen af de exakte methoder til slut vil medf¿re en ligesaa stor omv¾ltning i meteorologien, som den medf¿rte i astronomien. Dog maa man ikke vente at se nogen pludselig revolution. Det problem som Newton l¿ste, var trods sine kosmiske dimentioner dog i sit v¾sen et meget enkelt problem, saa at det kunde blive en mands verk at gjennomf¿re det hele. L¿sningen af meteorologiens hovedproblem kr¾ver derimod efter sin art de manges medvirkning, og methoderne maa udvikle sig sukcesivt under stadig vexelvirkning mellom theori og erfaring. Men naar denne udvikling er fuldf¿rt, saa er det intet usandsynligt i, at som astronomerne aar iforveien forudsiger minut og sekund for en form¿rkelse, vil meteorologien dage eller uger iforveien kunne forudsige dag og dagstid for et st¿rre veiromslag. Og som astronomerne beregner de v¾rdier som planetbanernes konstanter vil have Œrtusinder ind i fremtiden, vil vi komme til at opleve, at meteorologerne forudsiger Œrstidernes almindelige karakter, kold eller varm, t¿r eller fugtig sommer, mild eller streng, stille eller stormfuld vinter.

 

Ikke minst vil l¿sningen af s¾rlig det siste problem om forudsigelser for lang tid bero paa de meteorologiske observationers udstr¾kning til havet, der dekker fire femtedeler af jordoverfladen, og som magasinerer solenergi i den grad, som hverken landjorden eller luften formaar det. Studier af de store arbeidsmaskiner, som den der frembringer Finmarksstormene giver os et exempel paa, maa n¿dvendig komme til at trede sterkt i forgrunnen. Av det naturlige samarbeidet mellem den meteorologiske og den hydrografiske forskning har vi derfor s¾rskilt grund til at vente os meget. Dette samarbeide er ogsaa naturligt af den grund, at de theoretiske methoder, som jeg her har udviklet med anvendelse paa luften, vil faa n¿iaktig samme anvendelse paa havet.

 

Forudsigelsen af omkastningerne af havets tilstand er et problem af samme natur som det om veirspaadomnene, og det vil kr¾ve sin l¿sning, ikke blot fordi det indgaar som et n¿dvendig led i veirforudsigelserne for l¾ngere tider, men ogsaa for sin egen skyld. Det er ikke at undres paa, at en af havets luner afhengig fiskerbefolkning som vor, kan forvexle et fenomen som kobbevandringen iaar ved Finmarkskysten, der efter alt at d¿mme kun har v¾ret et symptom paa forandrede tilstande i havet, med aarsagen til fiskens udebliven.  Men fuld tillid vil videnskaben f¿rst vinde og fuld nytte vil den f¿rst give, naar den l¿ser prognoseproblemet ogsaa for havets vedkommende, og forudsiger de forandrede tilstande, saa at befolkningen kan tage sine forholdsregler derefter.

 

Den omstendelighet, at prognoseproblemerne for luft og hav theoretisk set er saa n¾rbeslegtede og i praxis saa n¿ie forbundne med hinanden, vil lette begges samtidige l¿sning, og de store stats¿konomiske og filantropiske interesser, som knytter sig til deres l¿sning, vil altid komme til at blive en spore af uvurderlig betydning for forskerne under deres fortsatte arbeide.

 

28. mai 2009

Sigbj¿rn Gr¿nŒs

 

 

 



[1] Aftenposten ble den gang skrevet i gotisk skrift, sprŒket var dansk. Substantiver ble skrevet med store bokstaver, jeg har brukt dagens regler for store bokstaver. Alle navn pŒ personer vil en finne pŒ Wikipedia eller ved s¿k i Google. Jeg har skrevet et par andre fotnoter for Œ lette lesingen. Korrekturlesning for stavefeil er n¿dvendig.

[2] Folk fra Malaysia

[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Malay_kite