Veirforudsigelser og mulighederne til at forbedre dem

Transkript

1 Veirforudsigelser og mulighederne til at forbedre dem Af professor Vilhelm Bjerknes tre artikler i Aftenposten januar I. Meteorologiens hovedopgave Bag vaar stræben efter viden skjuler sig efter nøiere eftersyn tanken paa fremtiden. Vi ønsker saavidt mulig at løfte paa det slør, som hviler over de kommende ting, for at indrette vore handlinger i nutiden deretter. En omfattende viden om fremtiden er gaaet os fuldstændig i blodet. Uden at ofre nogen dybere tanke tager vi vore forholdsregler ligeoverfor dagstidernes og årstidernes lovmæssige vexlen, i tillid til samfundsforholders relative stabilitet giver vi vore børn en opdragelse, der gjør dem skikede til at være borgere i et samfund af samme art som vort nuværende. Men i andre retninger kræves specialindsigter, forretningsmandens for at berdømme foretningslivets konjunkturer, lægens for i et sygdomstilfælde at stille diagnose og prognose, alt med tanken på i nutiden at foretage, hvad der tjener til vort beste i fremtiden. Vor evne til at bedømme tremtidige begivenheder beror udelukkende på 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 forsøg, hvis forløb 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 høieste maal tanken på en forstaaelse af den sammenhængende 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. 1 Aftenposten ble den gang skrevet i gotisk skrift, språket var dansk. Substantiver ble skrevet med store bokstaver, jeg har brukt dagens regler for store bokstaver. Alle navn på personer vil en finne på Wikipedia eller ved søk i Google. Jeg har skrevet et par andre fotnoter for å lette lesingen. Korrekturlesning for stavefeil er nødvendig. 1

2 Betydningen af sikre veirvarsler er klar. De dagligdagse beretninger om tab af menneskeliv paa søen kjender vi alle. Alene de svenske søforsikringsselskaber udbetaler aarligaars ihvertfald over 5, og sandsynligvis henved 9 millioner kroner i skadeerstatning. Paa grund af reassurancen er det vanskeligt at bestemme det nøiaktige tal. Hvad et fuldt effektivt og fuldt paalideligt stormvarselsystem vilde kunne udrette for at reducere disse tal, indser enhver. Enda større betydning, statsøkonomisk set, vilde et fuldkomment veirvarselsystem have for den civiliserede menneskeheds modernæring, jordbruget. Dets kostende vilde være for intet at regne mod summen af al den nytte, det vilde gjøre. Organisationen af et veirvarselsystem saa fuldkomment som muligt er derfor filantropisk og statsøkonomisk set, en opgave af den største 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 ophørte ved den første foregangsmand admiral FitzRoy s død, blev de gjenindført efter et fuldkomnere system paa indstændig anmodning fra et stort antal kyststæder, og da det viste sig, at der indtraf flere forlis om mandagen end paa ugens øvrige dage, blev stormvarselstjenesten som følge af opinionens tryk udvidet ogsaa til søndagen. Landmanden er af let forstaaelsige grunde vanskeligere at tilfredsstille end sømanden. Men nytten af de nuværende daglige veirvarsler ogsaa for ham vil være klar for enhver der følger upartisk med, og som ikke med ærgrelse, 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. Førend varslerne kan udstedes langt fuldstændigere, med bestemte angivelser af tiden for veiromslaget og varigheden af det nye veir, og førend de har vundet fuld tillid, vil de ikke gjøre sin fulde nytte hverken tilands eller tilsøs. Følelsen af afstanden mellom det, der er opnaaet og det der burde opnaaes, synes ogsaa at have udøvet en lammende virkning paa mere end en meteorolog, der er gaaet træt under det anspændende arbeide med veirets evig vexlende luner. Men dette slags tilbageslag er fænomener af forbigaaende natur. De er det ligefremme tegn paa, at man fra først af ikke har været fuldt rustet til kampen, og at man maa se sig om efter nye vaaben. Forudsigelsen af det fremtidige er tilslut enhver videnskabs høieste maal, og for meteorologien er det, naar alt kommer til alt, ikke en hemsko, men et uvurderligt privilegium, at dens høieste videnskabelige opgave falder saa nær sammen med en praktisk opgave af 2

3 denne betydning. Det er dette lange maal, som ikke maa tabes afsyne, hvis meteorologien som videnskab ikke skal stagnere. Til den sluttelige løsning 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 høieste opgave, vil vi se lidt nærmere paa det, der skulde kunne udrettes for denne opgaves løsning med de midler, som vi nu for tiden sidder inde med. II. Veirmerker og meteorologernes nuværende methode for veirforudsigelser Veirprofeter har der existeret til alle tider, og troen paa de forskjelligste veirmerker har stor udbredelse. Mange av disse er helt værdiløse. Andre er merker paa det veir, som er, og har ingen dybere sammenhæng med det, som skal komme. Disse merker slaar ind ligesaa ofte, som spaadommen samme veir idag som imorgen gjør det, og den slaar ofte ind, da antallet af veiromslag i aarets løb er betydelig mindre end antallet dage. Naar man saaledes i vore fjeldbygder faar høre, at naar der viser sig regnbuer, skal der blive smaaveir, 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 høiere værdi. De paa Østlandet i Norge bekjendte ordsprog østa glætte, vaad hætte, og vesta klare længe vare, der altsaa udtaler, at en opklaring fra øst er et bedrageligt tegn, der snart efterfølges af nedbør, medens en opklaring fra vest lover længere 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 væsensforskjel mellem de bedre veirmerker som disse, og dem hvorefter meteorologerne stiller sine prognoser, ligesaa lidt som der findes nogen væsensforskjel mellem menigmands praktiske iagttagelser og videnskabelige iakttagelser, mellom almindelig sund tænkning og videnskabelig tænkning. Men meteorologen har for det første større 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 atmosfærens tilstand over en større del af jorden. For det 3

4 andet har han til sin raadighet en større sum af kritisk prøvede erfaringer, hvorpaa prognosen bygges. I virkeligheden er der ikke lang vei fra de nævnte ordsprog til en af meteorologiens fundamentaleste love. Jeg skal ikke inddrage alle indgribende faktorer, men et hovedpunkt er følgende: Det østlige Norge skraaner fra det svenske lavland op mod den norske fjeldryg. De luftmasser, som østenvinden fører med sig, vil derfor stadig løftes opad, jo mere de nærmer sig fjeldryggen. Omvendt vil de luftmasser, som vestenvinden bringer over fjeldryggen, under den fortsatte bevægelse glide nedad. Omskriver vi reglen saa: opadstigende luftstrøm medfører regn, nedadstigende klart veir, saa har vi i al sin enkelhed meteorologiens fundamentale love om sammenhængen mellom luftbevægelserne 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 føres hen over vore hoveder, samtidig stiger op eller synker ned. Her kommer barometerobservationerne os til hjelp. Erfaringen viser, at luften hernede ved jorden strømmer ind mod de steder, barometret staar lavt, ud fra dem, hvor det staar høit. Heraf følger ligetil, at luften maa stige opad over de steder, hvor barometret staar lavt, nedad over dem, hvor det staar høit. Føier 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 behøver ikke at gaa langt, for at paavise tilfælde, hvor meteorologien med sine nuværende resourcer vilde staa mere eller mindre magtesløs. Det norligste Norge er ved vintertid et af jordens stormfuldeste steder, og de fuldstændige landsulykker, som fra tid til tid indtræffer, naar store dele af fiskerflaaden med besætning 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 Lofotøer er 27 grader Celsius høiere end gjennomsnittet for samme breddegrad rundt hele jorden. Det er virkningen af Golfstrømens varme vand. Samtidig hersker inde paa Finmarksvidden sibirisk vinterkulde. Naturen har med andre ord her lagt en umaadelig dampkjedel side om siden med en 4

5 umaadelig kondensator. Denne dampmaskine maa altid arbeide og det er det, den gjør, med vældige urgelmæssige slag. Men netop her, midt inde i den arbeidsmaskine, som selv frembringer stormerne, vilde udstedelsen af stormvarsler efter meteorologiens nuværende system frembyde de allerstørste vanskeligheder. Barometeraflæsningerne paa den enkelte station vilde give meget ufuldstændige resultater, idet efter Aksel S. Steens undersøgeler næsten halvparten af Finmarkens storme optræder uden at varsles af nogen udpræget 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 udstrækning til de høiere luftlag og til havet At meteorologien kan feile, selv hvor den arbeider under de gunstigste forhold, og staa mer eller mindre magtesløs ligeoverfor saadanne opgave som forudsigelsen af Finmarksstormene, er ikke underlig. Snarere har vi grund til at undre os over, at den med sine nuværende resourcer kan udrette saa meget som den gjør. Meteorologiens opgave er af nøiaktig samme art som f. ex. lægens, naar han skal forudsige en sygdoms fremtidige forløb. Lægen undersøger først patientens nuværende tilstand, stiller diagnosen, og paa denne bygger han forudsigelsen af den kommende tilstand, stiller prognosen. Bygges prognosen paa en ufullstændig diagnose, saa beror det mere eller mindre på et slumpetræf om det skal slaa ind, og det samme maa være tilfælde med den meteorologiske prognose, saalænge den som nu maa bygges paa en yderst ufuldstændig diagnose af atmosfærens tilstand. Hvilken betydning det vilde have for veirforudsigelserne i de nordeuropæiske lande, om vi kunde faa veirtelegramer fra det nordlige Atlanterhav, er ofte nog fremhævet, og spørgsmaalet om telegrafkabel til Færøerne og Island har af den grund lang tid været paa tale. Men en anden mangel er endnu føleligere. Alle observationer anstilles nu nede ved jordens overflade. Men regnet kommer ovenfra. Det vilde med andre ord være væsentligere at kjende luftens tilstand i større høide, hvor regnet kommer fra, end her nede, hvor vi udsættes for det. Denne selvfølgelige reflektion har naturligvis meteorologerne gjort fra gammel tid, og studiet af de 5

6 høiere luftlag har gjort sine fremskridt, efterhvert som midlerne til at anstille iaktagelser der har gaaet fremad. Lettest kan vi skaffe os kundskab om de høiere luftlags bevægelser. Man finder dem ved maaling af skyernes høide og hastighed. I denne retning har Clement Lev, Hildebrandsson, Ekholm og Hagstrøm, 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 luftbevægelserne, men endnu ikke resulteret i praktiske andvendelser i de daglige veirspaadommes interesse. Men tiden til at gjøre skyobservationerne praktisk nyttige er allerede inde, som jeg siden skal paavise. Ballonreiser i meteorologisk øiemed er ogsaa vel kjendt fra gammel tid, og i den senere tid har man ogsaa indført anvendelsen af ubemandede balloner der medfører selvregistrerende instrumenter. De bemandede balloner gaar kun med yderste fare for luftskippernes liv til høyder som meter, der er den omtrentlige høide af de øverste skyer, cirrusskyerne. Registrerballonerne har derimod naaet mer end det dobbelte af denne høide. For at faa fullstændigere 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 større europæiske lande deltager, foretages nu en gang om maaneden. Men ogsaa dette giver kun løfte om udvidet almindeligt kjendskab om de atmosfæriske forhold i større høider. Daglige internationale ballonfarter med tanke paa de daglige veirvarsler vilde være 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 leketøi, som er udbredt over hele jorden. Særskilt er malanerne 2 bekjænte for sin iver og dyktighed i at sætte op drager. De praktiske amerikanere har gaaet i spidsen med at tage dette smukke legetøi i videnskabens tjeneste. Ganske som en ballon kan dragen løfte selvregistrerende instrumenter op i luften, men selvfølgelig kan man ikke betro enhver drage instrumenter til flere hundrede kroners værdi. Den der har sat op en sædvanlig papirgrade, vil erindre den eiendommelige bevægelser, naar vinden er lidt frisk. Den hugger afvexlende til begger sider, mens halen snor sig som en orm. Gjør man halen kortere, vil disse bevægelser blive voldsommere, og tilslut vil den kaste helt om, for enten som en rovfugl at 2 Folk fra Malaysia 6

7 slaa ned mod jorden, eller ogsaa for at gjøre et fullstændigt rundkast og begynde en dans i vild fart i en cirkelformig bane. En drage med saadanne luner kan man selvfølgelig ikke benytte, og til og med det bedste middel til at gjøre den stabil, nemlig halen, maa forkastes. Den hindrer nemligen opstigningen til større høide, og hvis dragen ikke staar i toppen, men en anden drage med hale sættes til længere ned for at hjelpe til at bære linens vegt, saa vil uunngaaelig dens hale sno sig om linen og alt gaar galt. Den meteorologiske drage maa altsaa staa stødt i luften uden hale. Denne betingelse opfyldes til en vis grad af den malaniske 3, der i det væsentlige er det samme som vor legedrage, kun med heldigere valg af forhold. Men i sterk vind er den ikke tilstrekkelig paalidelig. Utallige forsøg 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 område Hargrave. Men arbeidet med dragekonstuktioner er ikke afsluttet og nye fremskridt er endnu stadig at vente. Imidlertid naar man allerede med de nuværende drager forbausende resultater. Med en fem-sex drager på rad, de nederste for at bære linen, en streng af hærdet staal (pianostreng), og en passende liden motor til at drage systemet ned igjen, maa det nu regnes for en let sag at naa høider paa to a tre tusen meter over jorden, og under gunstige forhold har drager allerede flere gange løftet instrumenter op til 5000 meters høide. Grænsen er demed sikkert ikke naaet. Det er ikke utænkeligt, at man ogsaa vil kunne naa f. ex. den dobbelte høide, altsaa den samme som de bemandede balloner. Man vilde da ved hjelp af de instrumenter, som løftes av drager, faa undersøgt den hele skyførende skikt af atmosfæren. Og brugen af drager er ikke indskrænket til de dage da det blæser. Selv i fuldkomment stille veir, kan man med lethed få drager op fra et dampskib eller en motorbaad. Af faste stationer i aeronautisk meteorologi, kan man særskilt nevne Blue Hill ved Boston, der er anlagt af den amerikanske rigmand A. Lawrence Rotch, som nærmest maa betegnes som banebryderen for dragernes andvendelse i meteorologien. I Europa blev sagen først i større stil optaget af den franske rigmand L. Teisserene de Bort, som ogsaa er bekjedt for indførelsen af de ubemandede registrerballoner, og som har anlagt en station for sine forsøg i Trappes nær ved Paris. Et institut for aeronautisk meteorologi, der arbeider med rigelige statsmidler, har allerede i flere aar været i virksomhed i Berlin under ledelse af professor 3 7

8 Assman, og en mindre station findes i Hamburg under professor Kløppen. Disse to stationer har allerede begyndt at publicere og sprede telegrafisk daglige observationer fra de høiere luftlag. Blant større forsøg i aeronautisk meteorologi maa ogsaa nævnes den franskskandinaviske 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 høiden uden større afbrud i et halvt aar. Men det vigtigste vil selvfølgelig i fremtiden blive organisationen av fremtidige dragefarter paa flere stationer. I denne retning gjorde Weather Bureau i Washington et interessant forsøg allerede så 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 større lethed og sikkerhed. Men foruden de faste dragestationer paa land, kan man ogsaa anvende flydende stationer paa søen. Manøvreringen af en drage gaa i det hele taget ligesaa let eller endog lettere fra et dampskib end fra en landstation. Den høieste hidtil udførte opstigning, nemlig til 3900 meter, gjordes fra dampskib ved den fransk-skandinaviske station. Allerede ved den hydrografiskbiologiske kongres i Stockholm 1899 blev det vedtaget, at de hydrografiske expeditioner, som fire gange aarlig skulde udgaa til undersøgelse af de nordeneuropæiske have, ogsaa skulde medføre meteorologiske drager. Denne plan kan vi haabe snart at se realisered, og materiale af uvurderlig værdi vil sikkert herved vindes. Meteorologiske drageforsøg har endvidere i den senere tid i ikke liden stil været foretaget fra de transatlantiske rudebaade, og den tanke er fremsat, ved den traadløse 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 atmosfæren, ved jordoverflaten eller i høiden, over hav eller over land, maa altsaa i det væsentlige betragtes som løst, og alle stationer vil ved den sædvanlige eller den traadløse telegraferings hjelp kunne afgive daglige telegramer i veirspaadommernes interesse. Hvad der staar tilbage er organisationen, for at det arbeide, som nu udføres efter spredt initiativ, kan gjøre sin fulde nytte, og dernæst den sukcessive udvidelse af systemet, eftersom behovet kræver det. Naar dette organisationsarbeide vil blive udført, kan kun være et tidsspørgsmaal, og den situationen kan altsaa naarsomhelst foreligge, at meteorologerne til sine veirspaadomme, faar sig forelagt alt det materiale, som med rimelighed kan forlanges. Det spørgsmaal stiller sig da: Vil 8

9 meteorologerne med adgang til dette materiale, kunne stille diagnosen af atmosfærens øieblikkelige tilstand og prognosen av denne tilstands fremtidige udvikling? Dette spørgsmaal er ikke udelukkende meteorologisk. Alle de atmosfæriske processer er sammensatte mekaniske og fysiske processer. For at løse sit hovedprogblem maa derfor meteorologien tage mekaniken og fysiken til hjelp, som den allerede har søgt disse videnskabers hjelp til opklaring af specialproblemer. Blandt foregangsmændene for anvendelsen af mekanikens principer paa de atmosfæriske bevægelser kan vi vi med ære nevne to norske forskere, Guldberg og Mohn, og den strengere anvendelse af fysikens, specielt varmelærens principer på fordampnings- og kondensation-fænomenerne i atmosfæren skyldes Herz, v. Bezold og flere. Det er disse forskeres vei som maa fortsættes. De principer, som de har anvendt ved behandlingen av specialiserede idealtilfælde eller enkle gjennemsnitsforhold, maa bringes til anvendelse paa de konkret foreliggende forhold i al deres tilsyneladende haabløse komplikation. Fysiken kjender alle. Den har i stor udstrægning løst sine prognoseproblemer. Specielt ved thermodynamikens to hovedsætninger, de berømte principer om energiens bevarelse og entropiens vext, i forbindelse med de bekjendte love for luftens og vanndampens egenskaber, kan vi afgjøre, 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 være temmelig fremmed, og jeg skal derfor omtale den noget nærmere. Dens opgave er at beskrive de bevægelser, som vi observerer i naturen, og den har løst sit prognoseproblem fullstændigere en nogen anden naturvidenskab. Takket være tænkere som Archimedes, Galilei og Newton, og en lang række efterfølgere af disse store aander, har vi faaet erfaringerne og tidligere observerede bevægelser nedlagt i et system af mathematiske formler der tillader os at beregne et systems fremtidige bevægelse, 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 årtusinder på en lignende standpunkt som meteorologien nu om dagen. Astronomerne fulgte med opmærksomhed stjernernes gang paa himmelen og det lykkedes dem ogsaa i indskrænket maalestok at stille prognoser, f. ex. at forudsige formørkelser. Da var det, at Newton bragte 9

10 mekanikens principer til anvendelse paa himmellegemernes bevægelse, og resultatet derav er den moderne astronomi, hvis uovertræffelige prognoser vi alle kjender. Den forutsiger ikke blot dagen for en solformørkelse, men ogsaa minut og sekund for dens begyndelse og ophør, og den kan regne ud konstellationer, som vore efterkommere vil faa se årtusinder ind i fremtiden, eller som våre forfædre har set årtusinder 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 hænder, 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 tilfælde. Det var den store mathematiker Euler, der for halvanden århundrede siden lærte os at bringe mekanikens principer til anvendelse på vædskernes og luftarternes bevægelse. Den derved grundlagte nye gren av mekaniken, hydromekaniken, har senere havt en rig udvikling, og dens høie standpunkt som prognostisk videnskap kan det føres mange exempler paa. Jeg skal anføre 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 afdøde fader, professor C. A. Bjerknes i Kristiania. Af Eulers hydrodynamiske ligninger har han udledet en hel verden af fenomener der optræder ved vædskebevægelser, og som har en merkværdig lighet med elektriske og magnetiske fenomener. Resultatet af sine beregninger har han siden prøvet ved experimenter, og i hundreder af forskjællige experimenter har det vist sig at hans forudberegninger har slået ud paa en prik. Naar jeg nævner disse arbeider, saa har det en særskilt grund. Det er nemlig gjennem dem at jeg er bleven ført ind i meteorologien uden min vidende og min vilje, kan jeg næsten sige. Sammenhængen hevmed er følgende: De hydrodynamiske forskere har hidtil gjennomgaaende holdt sig indenfor et meget snevert omraade. For at faa problemer, hvis løsning ikke stødte paa for store mathematiske vanskeligheder, har man gjennemgaaende tenkt sig vædsken udstyret med særlig enkle egenskaber, idet man har antaget, at dens tæthed skulde afhænge kun af dens tryk. Gjør man denne antagelse, saa gjelder en berømt sætning af Helmholtz, at hvirvlerne i vædsken er evige. En vædskemasse som engang hvirvler, vil altid vedblive ved at hvirvle, og en vædskemasse, som ikke hvirler, vil heller aldri komme til at gjøre det. Dette resultat kan synes at staa i den uforsonligste strid med den evige nydannelse og den evige tilintetgjørelse af hvirvler i atmosfæren, og det ser ud, som om dette paradox har 10

11 lammet hydrodynamikernes initiativ og hindret dem fra i fuld udstrækning at bringe hydrodynamikens principer til anvendelse paa de atmosfæriske bevægelser. Ved mine forsøk paa at alminneliggjøre min faders resultater, blev jeg tvunget udenfor det område, paa hvilket hydrodynamikerne hidtil hadde holdt sig. Jeg blev nødt til at betrakte vædsker, hvis tædhet ikke længere afhang udelukkende af tryket, og jeg fant da, istedetfor Helmholtz sætninger om hvirvlers bevarelse, en rekke sætninger om hvivlers dannelse og tilintetgjørelse, og det gik snart ogsaa op for mig, at disse sætninger, som jeg hadde udviklet til ganske anden brug, indeholdt den precise hydrodynamiske formulering af principerne for hvirveldannelsen i atmosfæren. Disse sætninger har en overraskende enkel og oversiktlig form. De henfører hvirveldannelsen til to flatesystem i atmosfæren, 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 skjæringslinjerne for disse flader som axer, og den er desto intensere, jo raskere de skjærer gjennom hverandre, desto svagere, jo mere fladerne følges uden at skjære hinanden. Praktisk meteorolog har jeg selv aldrig været, og jeg har vistnok bleven staaende ved resultater af rent theoretisk natur, hvis jeg ikke i en elev J. W. Sandstrøm havde fundet en medarbeider, der helt sad inde med meteorologernes teknik. Hvad jeg i det følgende kommer at tale om, er resultaterne af hans og mit forenede arbeide med de omtalte sætninger om hvirveldannelse som første udgangspunkt. V. Bearbeidelse af observationerne fra de høiere luftlag De methoder, som er fremgaaet af dette samarbeide, vil behøves allerede ved første indledende bearbeidelse af observationerne fra de høiere luftlag. Enhver indser straks, at selv med det aller mest udstrakte observationssytem kan man kun faa direkte observationer fra yderlig sprædte punkter i atmosfæren. Saadan som de foreligger ubearbeidet, vil de ikke give naagetsomhelst sammenhængende bilde af atmosfærens tilstand. Ved hjelp af mekaniske og fysiske love maa dette billedet konstrueres frem paa grundlag af de spredte iaktagelser. Denne oppgave har været set i den form, hvori den hidtil har foreligget, hvor det kun gjaldt atmosfærens tilstand i et eneste plan, jordoverfladen, men enhver indser hvordan den kompliserer sig naar tilstanden i alle høider skal tages med. Dertil kommer at den sparsomme tilgang paa direkte observationer fra høiden gjør det nødvendigt at udnytte disses hele indhold til det yderste, og det sker paa den maade, at man med kjændskabet til den lovmessige 11

12 sammenhæng mellom de forskjellige størrelser 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 sætninger har Sandstrøm udledet f. ex. følgende 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 være varmere paa min høire 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 prøve dets rigtighed. Et exempel vil alle forstaa: over vaare hoveder gaar i regelen en rask luftstrøm mod øst. Ser jeg nu mot øst, saa har jeg syd tilhøire, og alle ved, at lufttemperaturen søndenfor os i regelen er høiere 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 luftstrømmen i høiden over det sydlige Sverige gik mod vest. Og vel at merke er denne Sandstrøms lov ikke bare kvalitativ, men kvantitativ. Den tillater os paa grundlag af skyernes drift at tegne isotermer af gjennomsnitstemperaturen for mæktige 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 høiere luftlag, ganske som vi her nede tegner isobarer efter barometeraflesningerne. Disse love er kun exempler paa, hvordan man paa grund af den lovmæssige sammenhæng mellom de forskjellige størrelser kan fullstendiggjøre observationsmaterialet, og altsaa selv med meget spredte iakttagelser konstruere et meget fullstendigt billede af atmosfærens øieblikkelige tilstand. De methoder, hvoretter dette bliver at udføre, er paa det nærmeste fuldt udarbeidede, og det i praktiske former, saa at de naarsomhelst kan tages i bruk. Dette vil man innse af følgende: Sæt, at det antydede system af observationer alt var organiseret. Observationerne maatte da først bearbeides preliminært paa observationsstedet, for derefter at indtelegraferes til et centralbureau. Naar de tabeller, som skal bruges paa vedkommende station, er udarbeidet, vil 12

13 denne preliminære 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 atmosfærens tilstand fra skikt til skikt til de største høider, hvorfra der foreligger observationer. Disse karter kan være 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 atmosfærens tilstand være stillet i centralbureauet. VI. Rationelle veirforudsigelser Naar vi er kommet saa langt, mælder sig det siste og største spørgsmaal: Vil vi paa dette grundlag kunne spaa veiret bedre end nu? Svaret kan ikke være tvivlsomt. Selv om man bibeholder meteorologiens nuværende 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 dømme er det yderst sandsynligt, at visse symptomer paa, at en storm er under dannelse, vil merkes paa et tidligere stadium i høiden end ved jorden, og naar vi havde vunnet tilstrækkelig erfaring om disse symptomers betydning, maatte stormvarslerne kunne udstedes med langt større bestemthed, og paa et tidligere stadium, saa at de ikke skulde komme for sent for at gjøre nytte. Observationer langs Norges kyst, dels af skyernes høide 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 udstrække observationsystemet til havet. Men naar observationsmaterialet foreligger i den fullstendighet, som jeg her forudsætter, 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 atmosfæriske processer udvikler sig. Forholder det sig saa, som enhver naturvidenskapelig tænkende mand tror, at atmosfærens fremtidige tilstand udvikler sig lovmessig af den nuværende, saa er betingelsen for at spaa 13

14 fremtidens veir dels kjendskab til atmosfærens nuværende tilstand, og dels til de love, hvoretter denne tilstand forandrer sig. Spørgsmaalet er da, om vi har det nødvendige kjendskab til disse love. Det er umuligt i dette øieblik at besvare dette spørgsmaalet definitivt. Vaar viden kan have lakuner, som vi ikke aner. Men saavidt vi kan overse spørgsmaalet allerede nu, maa det besvares med ja. Om de atmosfæriske processers love kan meteorologien selv kun skaffe sumarisk beskjed. Som vi ser dem forløpe for vaare øine, er de af altfor forvillet natur, til at kunne gjennemskues. Men de er af mekanisk og fysisk natur, og ved vaare faldforsøg, vore pendelforsøg og ved studiet af luftarternes og dampenes egenskaber i vaare laboratorier har vi studeret renkulturer af hver enkelt af de processer, der i atmosfæren forløper i saa forvillet forbindelse med hinanden. For hver enkelt af dem kan mekanikeren og fysikeren oppstille en eller flere ligninger, og derved er spørgsmaalet, om vi har det tilstrekkelige kjendskab til de atmosfæriske processers love reduceret til et rent mathematisk spørgsmaal. De som paa skolen har løst oppgaver ved hjelp af ligninger, vil vide, at oppgaven kan løses hvis man har lige mange ligninger, som det findes ubekjendte størrelser at beregne. I atmosfæren skal man beregne tre hastighedskomponenter til at angive vindens retning og styrke, og desuden luftens tryk, tæthed, temperatur og fugtiged, tilsammen syv størrelser. 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 dømme, inde med det fullstændige kjendskab til de love, hvorefter den ene atmosfæriske 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 være i sit princip, saa kan fortolkningen i de forviklede tilfælde, som livet frembyder, være forbundet med de største vanskeligheder. Lovfortolkningen er her en mathematisk opgave, og enhver indser denne oppgavens vældige dimentioner: til en opgiven tid skal disse syv størrelser, der paa saa forviklet maade gjænsidig afhenger af hinanden, beregnes for hvert eneste punkt i atmosfæren. 14

15 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 løse opgaver af denne art, at f. ex. vor landsmann Sophus Lie har vundet sin berømmelse. Men alle methoder vil her svigte, om vi forsøger at gaa mathematikernes sedvanlige vei og forlange den exakte løsning. Men den exakte løsning ville ogsaa være til liden nytte. Den vilde komme til at indeholde alle detaljer, indtil beskrivelsen af hver hvirvelvind, der danner sig paa et gadehjørne, og i denne masse af detaljer vilde ingen kunne orientere sig. Hvad vi ønsker at kjende er kun praktiske gjennomsnitsresultater. I de karter over atmosfærens tilstand, som vi har at gaa ud fra, er heldigvis de betydningsløse 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 længer noget overvældende avskrekkende ved sig. Man kan da bringe til direkte anvendelse det store grundprincip for den mathematiske tænkning, uden at være afhængig af de minutiøst udarbeidede specialmethoder, som kun er brugbare paa begrensede omraader, og som kun er de faa fagmænds eie. Mathematiken er den minst populære af alle videnskaber. Og dog er den mathematiske tænkning i sit væsen ikke det mindste forskjællig fra almindelig sund tænkning, 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 gjøre i en vending, faar jeg forsøge at gjøre i to eller flere vendinger. Det er dette, som i mathematiken er gjennemført i sine yderste konsekvenser. Vi kan forestille os en overnaturlig intelligens, som ved en eneste tankeoperation formaaede at løse en hvilkensomhelst mathematisk opgave. Men vore svage hjerner formaar ikke det. Vaar eneste udvei er at opløse en saadan komplicered tankeoperation i en rekkefølge af enklere, som hver for seg kan udføres af vore hjerner. Dette princip kjender enhver fra de sædvanlige regler for addition eller multiplikation af flercifrede tal, og hver gang en mathematiker siger, at han har løst en opgave, saa vil det sige, at det er lykkedes ham at opløse en tankeoperation i en rækkefølge af enklere, der hver for sig er bekjendte, udførbare tankeoperationer. I den opgave, vi her har vor os, gjelder det altsaa at finde en linje, efter hvilken den som helhed overvældende opgave kan dels i mer tilgjængelige opgaver. En saadan delingslinje kan ogsaa angives. Den følger grænselinjen mellom de mekaniske og de fysiske processer, hvorav de atmosfæriske processer er sammensat. Man vil lettest forsaa dette, naar jeg med en gang angiver det schema, hvorefter man mathematisk skulde kunne forudberegne fremtidens veir. 15

16 Jeg antager, at jeg har foran mig de karter, som observationerne har givet, og som fremstiller luftens bevægelsestilstand, dens tæthed, tryk, temperatur og fugtighed kl. 12 i alle høider over en stor del af jorden. Jeg tenker mig da, at temperaturen og fugtigheden holder sig uforandret indtil kl. 1. Under denne forudsætning, kan jeg tegne nye karter, som fremstiller en vis ny bevægelsestilstand, og en vis ny tætheds og fugtighedsfordeling kl 1. Disse karter vil da med stor tilnærmelse give luftens virkelige bevægelsestilstand kl. 1, men de giver en noget forfalsket tæthed-, tryk-, temperatur- og fugtighedsfordeling. Den næste operation bestaar saa i at beregne den rigtige fordeling af disse størrelser kl. 1. Og dette kan uddføres som et rent fysisk problem, uden at man paany drager bevægelserne ind. Med kjendskab til det arbeide, som luftmasserne har udført under den beregnede bevægelse og med kjendskabet til den varmemængde, som er tilført 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 værdier af temperatur og fugtighed kl 1. Disse korrektioner anbringes paa de ved den første operation beregnede karter, og jeg har herved fundet de karter, som fremstiller atmosfærens 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 møde operationer, som ikke kan udføres. Saasnart de nødvendige tabeller og grafiske hjelpemidler er tilveiebragt, saa er det min tro, at operationerne vil vise sig saa lett udførbare, 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 atmosfæriske tilstands udvikling af den anden maa nødvendig antage denne form eller en dermed nær 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 atmosfæriske processers forløp komme de praktiske veirforudsigelser tilgode. 16

17 Hvor langt man vil kunne nå i retning af praktiske veirforudsigelser, kan naturligvis ingen paa forhaand have nogen sikker mening om. Men det er intet usandsynligt i den antagelse, at indførelsen af de exakte methoder til slut vil medføre en ligesaa stor omvæltning i meteorologien, som den medførte i astronomien. Dog maa man ikke vente at se nogen pludselig revolution. Det problem som Newton løste, var trods sine kosmiske dimentioner dog i sit væsen et meget enkelt problem, saa at det kunde blive en mands verk at gjennomføre det hele. Løsningen af meteorologiens hovedproblem kræver 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 fuldført, saa er det intet usandsynligt i, at som astronomerne aar iforveien forudsiger minut og sekund for en formørkelse, vil meteorologien dage eller uger iforveien kunne forudsige dag og dagstid for et større veiromslag. Og som astronomerne beregner de værdier som planetbanernes konstanter vil have årtusinder ind i fremtiden, vil vi komme til at opleve, at meteorologerne forudsiger årstidernes almindelige karakter, kold eller varm, tør eller fugtig sommer, mild eller streng, stille eller stormfuld vinter. Ikke minst vil løsningen af særlig det siste problem om forudsigelser for lang tid bero paa de meteorologiske observationers udstrækning 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 nødvendig komme til at trede sterkt i forgrunnen. Av det naturlige samarbeidet mellem den meteorologiske og den hydrografiske forskning har vi derfor særskilt 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 nøiaktig samme anvendelse paa havet. Forudsigelsen af omkastningerne af havets tilstand er et problem af samme natur som det om veirspaadomnene, og det vil kræve sin løsning, ikke blot fordi det indgaar som et nødvendig led i veirforudsigelserne for længere 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 dømme kun har været et symptom paa forandrede tilstande i havet, med aarsagen til fiskens udebliven. Men fuld tillid vil videnskaben først vinde og fuld nytte vil den først give, naar den løser prognoseproblemet 17

18 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 nærbeslegtede og i praxis saa nøie forbundne med hinanden, vil lette begges samtidige løsning, og de store statsøkonomiske og filantropiske interesser, som knytter sig til deres løsning, vil altid komme til at blive en spore af uvurderlig betydning for forskerne under deres fortsatte arbeide. 28. mai 2009 Sigbjørn Grønås 18