Untersuchungen über die Schwankungen der Niederschläge

108 Pages·1909·9.931 MB·German

by  G. Hellmann (auth.)

Veröffentlichungen
des
Königlich Preußischen Meteorologischen Instituts
Herausgegeben durch dessen Direktor
G. Hellmann
---... Nr.207
liiIliii---
Abhandlungen Bd. III. Nr.1.
Untersuchungen
über die
Schwankungen der Niederschläge
Von
G. Hellmann
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH 1909
ISBN 978-3-662-22853-1 ISBN 978-3-662-24787-7 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-24787-7
Herrn Hofrat
Professor Dr. Julius Hann
zum siebenzigsten Geburtstag
in Freundschaft und Verehrung
gewidmet vom Verfasser
Berlin, den 23. März 1909
In haltsverzei chnis
Seite
Einleitung . . . . . . . 7
Homogenität der Beobachtungsreihen 8
Das Beobachtungsmaterial 10
Die jährliche Periode der Niederschlagsmenge und ihre Schwankungen 14
Schwankungen der jährlichen Periode . . . 26
Mittlere" Abweichung"en der Niederschlagsmenge 33
Extreme Schwankungen der Niederschlagsmenge ." 43
Extreme Schwankungen der Jahresmenge 45
Extreme Schwankungen der Monatsmengen 61
Niederschlag und Sonnenflecken. . . . . 73
Monats- und Jahressummen des Niederschlags in den Jahren 1851 bis 1905 an 28 euro-
pliischen Stationen. . I-XXVIII
Einleitun g.
In der Klimatologie bildet neben der Lehre von den mittleren atmosphärischen Zuständen
die Ennittelung ihrer regelmäßigen periodischen und extremen Schwankungen eine wichtige
Aufgabe der Untersuchung. Bei der Temperatur hat man diesem Gesichtspunkt seit langem
Rechnung getragen, während das zweitwichtigste Element, der Niederschlag, nach dieser
Richtung noch weniger Beachtung gefunde~ hat.
Nachdem ich bereits in n'leinem 1906 erschienenen Werke "Die Niederschläge in den
norddeutschen Stromgebieten" (Bd. I S. 242-347) die Niederschlagsschwankungen eingehender
behandelt habe, als sonst in ähnlichen Monographieen geschehen ist, nehme ich diese Frage
hier wieder auf und suche auf Grund eines umfangreichen und einheitlichen Beobachtungs
materials von ganz Europa, ja teilweise der Erde überhaupt, den Gegenstand von einem all
gemeineren Gesichtspunkt zu bearbeiten. Die erste Anregung dazu gab die eben genannte Ver
'öffentlichung. Bei der kritischen Prüfung der langen Beobachtungsreihen von Stationen, die
an den Grenzen des Untersuchungsgebietes liegen, mußten nämlich vielfach außerhalb desselben
gelegene Nachbarstationen herangezogen werden, und da es der Zufall wollte, daß mehrere von
diesen nichthomogene Reihen besaßen, also für den Zweck unbrauchbar waren, wurde immer
weiter hinausgegriffen. So kam es, daß ich mich bald entschloß, ganz Europa in Betracht
zu ziehen und die Schwankungen der Niederschlagsmengen an der Haud von Messungen aus
derselben fünfzigjährigen Periode (1851-1900) zum Gegenstand einer besonderen Untersuchung
zu machen. Das Bestreben, die gefundenen Tatsachen auf die ihnen zu Grunde liegenden Ur
sachen. zurückzuführen, brachte es dann mit sich, daß in manchen Einzelfragen die ganze Erd
oberfläche berücksichtigt wurde, wenn die europäischen Verhältnisse zu geringfügige Verschie
denheiten zeigten, um daraus Gesetzmäßigkeiten ableiten zu können.
Der Grund dafür, daß die sogenannten nichtperiodischen Schwankungen des Nieder
schlags bisher weniger als diejenigen der Temperatur untersucht worden sind, liegt offenpar
in dem Mangel an langen und guten, d. h. homogenen Beobachtungsreihen. Da die regelmäßige
Messung der Niederschlagsmengen sehr viel später begann als diejenige der Temperatur und
bis vor einigen Jahrzehnten, ehe man besonders dichte Beobachtungsnetze für die Regen
messung einrichtete, auch an erheblich weniger Orten als jene erfolgte, ist die Zahl der vor
handenen langen Beobachtungsreihen des Niederschlags naturgemäß kleiner als die der Tempe-
8 Hellmann, Schwankungen der Niederschläge
ratur. Dazu kommt, daß viele von ihnen nicht homogen sind, also bei Untersuchungen über
die Schwankungen keine oder nur sehr beschränkte Verwendung finden können.· Da über
diesen Punkt vielfach noch unklare Vorstellungen herrschen und oft zu leicht. über ihn hinweg
gegangen 1) wird, schicke ich hier einige allgemeine Bemerkungen über die Homogenität langer
Beobachtungsreihen der Niederschlagsmenge voraus.
Homogenität der Beo bach tungsreihen.
Eine lange Reihe von Niederschlagsmessungen an einem Ort kann offenbar dann streng
homogen genannt werden, wenn die Messungen mit der gleichen Sorgfalt und Genauigkeit an
demselben zweckmäßigen (eventuell erneuerten) Instrument, in guter Aufstellung des Regen
messers an ein und derselben Stelle mit gleichbleibender Umgebung angestellt worden sind.
Eine solche Reihe von langer Dauer, etwa 50 oder mehr Jahren, gibt es meines Wissens nicht.
An den Observatorien, von denen die meisten langen Reihen stammen, und auch an
vielen meteorologischen Stationen ist die erste Bedingung, die Genauigkeit der Messungen, am
ehesten gewährleistet, wenigstens in den letzten 80 bis 100 Jahren, während noch früher in
dieser Beziehung viel versäumt worden ist. Auch die zweite Bedingung, der Gebrauch eines
zweckmäßigen Instrumentes, dürfte häufig erfüllt sein; denn selbst bei einem Wechsel im System
des Regenmessers wird die Richtigkeit der Messung gewahrt bleiben, sofern nur das Instrument.
den elementarsten Anforderungen an einen guten Regenmesser genügt. In dieser Hinsicht
macht allerdings die Messung des Schnees eine Ausnahme; denn besonders in Ländern, wo. es
durchschnittlich selten schneit, gelegentlich aber reichliche und häufige Schneefälle vorkommen,
hat die Schneemessung bis auf die neueste Zeit manches wünschen übrig gelassen. Da
l.U
gegen zeigen die ganz alten Reihen aus dem 18. Jahrhundert oft noch den anderen Fehler, zu
kleine Mengen in der warmen Jahreszeit zu liefern, wenn das gesammelte Regenwasser gegen
Verdunstung nicht genügend geschützt war.
Die Hauptursache der Inhomogenität ist aber zweifelsohne der Wechsel in der Aufstellung
d~s Regenmessers. An einigen wenigen Stationen hat der Regenmesser unverändert denselben
Stand behalten, allein dann sind in der Umgebung Änderungen eingetreten, die auf die Messung
von Einfluß waren, oder die unverändert beibehaltene Aufstellung war von vornherein ungünstig,
z. B. auf Plattformen. In weitaus der Mehrzahl aller Fälle aber ist der Regenmesser versetzt und
dadurch die Homogenität der Reihe unterbrochen worden.
Wenn es demnach keine streng homogenen Reihen von langer Dauer gibt, so sind doch
immer noch genug solche vorhanden, die annähernd den oben gestellten Anforderungen ent
sprechen. Darf man nämlich die beiden ersten Bedingungen als erfüllt ansehen, .d ann kann
man hinsichtlich der dritten mancherlei Zugeständnisse machen. Es ist nicht unbedingt nötig,
daß der Regenmesser an ein und derselben Stelle stehen bleibt; wenn er im Falle eines
Wechsels eine ebenso gute Aufstellung erhält wie zuvor, darf die Reihe für alle praktischen
Zwecke als homogen angesehen werden. In· einer der Ebene angehörigen Stadt wird also eine
J) So z. B. in der sonst recht verdienstlichcwArbeit von A. R. Binnie, On mean or average aDnnal rainfall, aml
. he floctuations to which it is subject. London 1891.. 8°. (Proc. Institut. of Civil EDgin., '·01. CIX).
ReHmann, Schwankungen der Niederschläge 9
lange Reihe aus verschiedenen Teilreihen kombiniert werden können, wenn der Regenmesser
jedesmal am Erdboden gut aufgestellt war. Dagegen würde die Reihe nicht mehr homogen
sein, wenn man in einer richtigen Gebirgsstadt Messungen aus der Oberstadt mit solchen zu
sammenlegen wollte, die mehrere Zehner von Metern tiefer in der Unterstadt gemacht worden
sind, wenn auch in beiden Fällen die Aufstellung eine gute war.
Eine der häufigsten Ursachen der Inhomogenität ist ein Wechsel in der Höhe des
Regenmessers über dem Erdboden; denn da in einem höher aufgestellten Regenmesser wegen
des störenden Einflusses des Windes weniger Niederschlag aufgefangen wird als in einem am
Erdboden befindlichen, muß ein wesentlicher Unterschied in der Höhe auf die Messungen er
heblich einwirken. Dabei sind kleine Änderungen in einigen Metern über dem Boden (3 bis 5 m)
von geringerem Einfluß als solche in der Nähe des Erdbodens (0 bis 2 m) (vgL mein Werk
"Die Niederschläge in den norddeutschen Stromgebieten" Bd. I S. 291). Eine Reduktion auf
gleiches Niveau ist bekanntlich unmöglich, außer wenn an Ort und Stelle selbst einige Jahre
hindurch vergleichende Messungen an beiden Aufstellungen ausgeführt worden sind. Das ist
aber leider sehr selten geschehen. Man muß also jedesmal im einzelnen untersuchen, ob
Niederschlagsmessungen, die zwar an derselben Stelle, aber an Regenmessern in etwas wechseln
der Höhe über ,dem Erdboden gemacht sind, zu einer Reihe vereinigt werden dürfen. Dabei
spielt die nächste Umgebung des Instrumentes eine große Rolle: steht der Regenmesser sehr
frei, also dem Winde ausgesetzt, dann wird eine Änderung in seiner Höhe relativ großen Ein
fluß auf die Messungen ausüben, während bei einer genügend freien und dabei doch wind
geschützten Aufstellung, z. B. in einem geräumigen Hofe, dieser Einfluß viel geringer ist.
~e besondere Besprechung verdient die früher allgemein beliebte und leider auch jetzt
noch in einigen Ländern beibehaltene Aufstellung des Regenmessers auf Dächem, Terrassen
und Plattformen von Häusern und Türmen. Man darf es geradezu als verhängnisvoll für die
. Fortschritte unserer Kenntnis von den Niederschlagsverhältnissen bezeichnen, daß anfänglich
die Regenmesser auf den Plattformen und Dächern von Sternwarten aufgestellt wurden und
dieser Vorgang vielfach zum Vorbild diente, während das viel richtigere Verfahren Ri c h ard
Townley's, der schon 1677 einen Regenmesser in seinem Garten am Boden aufstellte und die
Messungsresultate frühzeitig bekannt gab (Philosoph. Trans. XVIII, 1693/94, S. 51), zunächst ganz
unbeachtet blieb. Daraus erklärt es sich wohl, daß weitaus die meisten alten Beobachtungs
reihen in beträchtlicher Höhe über dem Erdboden gewonnen worden sind.
Das Land, das die meisten Regenmessungen aus dem 18. Jahrhundert und vielleicht
auch die relativ größte Zahl von langen Reihen aufzuweisen' hat, ist unstreitig Italien. Leider
sind sie aber nicht homogen. Ich habe eine im vorigen Jahre nach Ober- und Mittelitalien
gemachte Reise auch dazu benutzt, mich an Ort und Stelle über die frühere Aufstellung der
Regenmesser an solchen Observatorien mit langen Reihen zu unterrichten, da in den alten Ver
öffentlichungen darüber nichts gesagt ist, und gefunden, daß fast überall ein einschneidender
Wechsel eingetreten war. Dazu gehört auch die ungewöhnlich lange Reihe von Padua, die
bereits 1725 ihren Anfang nimmt und fast ununterbrochen bis zur Gegenwart reicht. Allein seit
I) Ich werde es weiterhiI). kurzweg als »Regenwerk« bezeichnen.
Preuß. KeleoroJ. In.tllat. Abhandlungen 111, 1.
10 Hell mann, Schwankungen der Niederschläge
dem Jahre 1768, wo die Messungen auf der Sternwarte begannen, hat der Regenmesser drei
verschiedene, z. T. recht ungeeignete hohe Stellungen gehabt, immer im Regenschatten des ge
waltigen mittelalterlichen Kastellturmes, auf und an den das Observatorium im 18. Jahrhundert
gebaut wurde.
. Aus den zahlreichen modernen Untersuchungen über den Einfluß der Aufstellung des
RegenmesserS auf die in ihm aufgefangene Niederschlagsmenge geht hervor, daß auch ein hoch
gestellter Regenmesser normale Mengen liefert, wie ein am Boden befindlicher, wenn er gegen
den störenden Einfluß des Windes geschützt ist. Das trifft z. B. annähernd zu,' wenn er in
der Mitte einer geräumigen Plattform mit hoher Brüstung steht. Nach meiner persönlichen
Erfahrung sind aber die Regenmesser zumeist nicht in der Mitte, sondern mehr am Rande der
Plattformen aufgestellt, so daß sie besonders dann zu wenig messen, wenn sie sich gerade im
Luv befinden. Da nun die Häufigkeit der einzelnen Windrichtungen von Jahr zu Jahr ziem
lichen Schwankungen unterworfen ist, müssen auch die vom Winde ausgeübten störenden Ein
flüsse auf die Regenmessung bei solcher Aufstellung verschieden ausfallen. Das ist wohl auch
der innere Grund für die von V. Kremser gefundene Tatsache, daß ein hoher Standort des
Regenmessers die Veränderlichkeit der Niederschläge wesentlich erhöht (Meteorol. Zeitsehr. I,
1884 S. 99). Deshalb wird ein auf einer Plattform derartig aufgestellter Regenmesser, selbst in
dem günstigsten Falle, daß sein Stand nie verändert worden ist, dennoch keine ganz homogene
Beobachtungsreihe liefern können.
Das Beobachtungsmaterial.
Es wurde zunächst für eine größere Zahl von Stationen, von denen vollständige Beob
achtungen aus den Jahren 1851-1900 im Druck vorlagen bezw. durch handschriftliche Mit
teilungen ergänzt werden konnten, die Tabelle über die Monats- und Jahreswerte der Nieder
schlagshöhe in dem genannten 50 jährigen Zeitraum aufgestellt, und zwar gleichmäßig abgerundet
in ganzen Millimetern. Alsdann ging es an die Prüfung dieser Reihen und an die Ermittlung'
der Umstände, unter denen die Beobachtungen gewonnen. worden waren. Hierbei zeigte sich
wieder gar manche Unterlassungssünde in der Mitteilung der allernotwendigsten Angaben über
die Höhe des Regenmessers über dem Erdboden, die allgemeine Höhenlage der Station usw.,
die oft erst durch schriftliche Anfragen in Erfahrung gebracht werden konnten.
Die Prüfung der Reihen erfolgte in der bekannten Weise durch Quotientenbildung
gleichzeitiger Jahressummen benachbarter Stationen oder durch graphisch~ Darstellung. Hatte
schon die Ermittlung der eben genannten allgemeinen Bedingungen, unter denen die Beob
achtungen stattgefunden hatten, ihre Nichthomogenität häufig außer Zweifel gestellt, so ergab
diese weitere Prüfung, daß auch noch viele andere Reihen auf Homogenität keinen Anspruch
machen können. Man kommt so leider zu der Einsicht, daß die Anzahl der langen und homo
genen Beobachtungsreihen des Niederschlags sehr viel kleiner ist, als man von vornherein wohl
annehmen möchte. Da zugleich auf eine möglichst gleichmäßige geographische Verteilung der
zu diskutierenden Stationen Bedacht zu nehmen war, traf ich schließlich eine Auswahl von
einigen vierzig über Europa verteilten Reihen, während für Deutschland, Frankreich und die
Britischen Inseln deren noch mehr zur Verfügung gestanden hätten. Andererseits mußte aber
Hellmann, Schwankungen der Niederschläge 11
gerade wegen dieses geographischen Gesichtspunktes manche Beobachtungsreihe mit aufgenommen
werden, die bezüglich ihrer Homogenität zu wünschen übrig läßt, weil sonst große räumliche
Gebiete garnicht vertreten gewesen wären. Aus dem hohen Norden (jenseits des 60. Breiten
grades) liegen keine so langen Beobachtungsreihen vor; ebenso fehlen sie ganz auf der Balkan
halbinsel.
Die Monats- und Jahressummen des Niederschlages einer Auswahl von 28 Stationen sind
sm Schluß dieser Abhandlung in extenso abgedruckt worden, weil es für viele Zwecke erwünscht
ist, solche kritisch geprüften Übersichten zu besitzen. Da sich der Abschluß der Arbeit länger
hinzog, als ursprünglich gedacht war, habe ich noch die Werte für die Jahre 1901-1905 hin
zufügen und auch für mehrere Fragen mitbenutzen können; zum Vergleich der Einzelwerte
dienten aber immer die aus der gemeinsamen Periode 1851 - 1900 gebildeten Mittel.
Zur besseren Beurteilung des inneren Wertes der einzelnen 28 Beobachtungsreihen , die
auf S. I bis XXVIII in geographischer Anordnung abgedruckt sind, mögen folgende Erläute
rungen dienen:
Berlin. Obwohl die Aufstellung des RegenmessP!'s im Zeitraum 1851-19°5 mindestens viermal gewechselt hat,
kann die Reihe als ziemlich homogen angesehen werden, da die Aufstellung immer eine solche am Erdboden und gut
war. Nähere Angaben über die gebrauchten Instrumente und dic Exposition Hndet man in meiner Abhandlung: Das
Klima von Berlin. I. Niederschläge. Berlin 1891. 4° (Abh. d. Kgl. Preuß. Meteorol. Instituts. Bd. I, No. 4) .
•
Dijon. Die ersten Jahrgänge bis 1870 sind entnommen aus V. Raulin, Obsen-ations pluviometriques faites
a.
dans la France septentrionale de 1688 1870 (Paris 1881). Die Beobachtuugen wurden von Kanalwärtern an der Schleuse
angestellt. Die von Raulin für 1870 angegebene Jahressumme 409 mm sti~mt mit der Summe der Monatswerte nicht
überein, die '372. mm ergibt: letztere wurde eingesetzt. Es ist der niedrigste Jahreswert; aber auch, wenn ein Druck
fehler für die Monatssummen vorläge und die von Raulin gegebene Jahressumme 409 mm richtig wäre, bliebe 1870 das
trockenste Jahr in der Periode 1851-19°5.
Die Beobachtungen der Jahre 1871-75 sind vom Service hydrometrique du Bassin de Ia Seine geliefert, alle
folgenden von den Beamten des Dienstes des Ponts et Chausset's und in den Annales du Bureau C. . ntral Mettiorologiquc
veröffentlicht.
Die Reihe stimmt mit der von Pouilly-en-Auxois, di" gleiehfalls aufgearbeitet, aber nicht in extenso abgedruckt
wurde, sehr gut überein. Auch in Pouilly war 1870 das trockrnstt' Jahr in der 55jährigen Reihe 1851 -1905.
Edinburgh. Jahrgänge 1851-1896 nach R. C. Mossman, The Meteorology of Edinburgh, Part I, Edin
burgh 1897. 4°. S. 144, spätere nach dem Journ 8cott. Met. Soc. Bis 1899 wurden die Beobachtungen auf Charlotte
Square, seitdem von Mossman selbst auf Blacket Place angestellt.
Genf. Jahrgänge 1851-75 nach Plantamour, ~ouvenes etudes sur le climat de Geneve. Geneve 1876. 40.
(8.1.33), 1876-95 nach Emile Gautier et Raoul Gautier, Nouvelles moyennes pour les principaux elements mete
a
orologiques de Geneve de 181.6 1895. Geneve 1897. 8°. (S. 2.I, 39). Der Rest wurde aus den Schweizerischen Annalen
entnommen. Der Regenmesser hat immer im Garten der Sternwarte gestanden.
Die Niederschlagsbeobachtungen in Genf gehen bis ins 18. Jahrhundert zurück. Nach einer gefälligen Mitteilung
des Herrn Raoul Gautier waren die änßersten Extreme in der Jahresmenge: 1799 mit I1.54 mm und 182.2. mit 465 mm,
doch hat man keinen Anhalt dafür, daß die ältestrn Messungen ganz einwandfrei sind.
Vergleicht man die Genfer Reihe 1851- 19°5 mit derjenigen des Großen St. Bernhard, so ergibt sich im allge
meinen eine gute Übereinstimmung; nur im Jahre 1864 gehen die Kurven stark auseinander: Genf hat sehr wenig,
St. Bernhard sehr viel Niederschlag. Das Gebiet nördlich und nordwestlich von Genf war in diesem Jahr trocken, wes
halb wohl an der Richtigkeit des Wertes von Genf llicht zu zweifeln ist. Ansclwiuend schließt sich in diesem Jahr der
Gr. St. Bernhard mehr dem südlichen Regime des Regenfalls an; denn Oberitalien hatte ein nasses Jahr.
Genua. 1851-81. nach Millosevich, SuHa distribuzione della pioggia in Italia. Annali deU' Ufficio centrale
di Meteorologia Italiana. Serie 1I, Vol. III, Parte I, 1881, S. 68, 69 und Nachtrag, ebenda I, 1883, S. 35. Die späteren
.lahre nach den genannten Annali und seit 1891. nach h:mdschriftlichi'n Mitteilungen bezw. nach der Rivista. Meteorico
Agraria. Die bei Modena genannte Arbeit VOll F. El'l'dia zeigt auch bei Genua kleine Abweichnngen gegenüber den
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