Wer sich ein bisschen mit der Mechanik von strömenden Gasen beschäftigt, stößt früher oder später auf diese Formel:

Mit »Ri« wird die Richardson-Zahl bezeichnet, eine dimensionslose Kennzahl, die als Indikator für die Stabilität beziehungsweise Turbulenz einer Gasschicht dient. Sie hängt von der Schwerebeschleunigung g ab, den vertikalen Scherkräften des Winds, gegeben durch die Ableitung unter dem Bruchstrich und den Auftriebskräften, die im Faktor β enthalten sind. Mindestens ebenso interessant wie diese Formel ist allerdings der Mann, nach dem sie benannt wurde.

Der Meteorologe Lewis Fry Richardson, geboren im Jahr 1881, veröffentlichte 1922 ein Buch mit dem Titel »Weather Prediction by Numerical Process«. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts war es noch deutlich schwieriger als heute, das Wetter vorherzusagen. Man verglich die jeweils herrschenden Bedingungen mit dem, was man aus der Vergangenheit kannte, und nutzte Erfahrungswerte, um auf das kommende Wetter zu schließen. Obwohl bekannt war, dass sich die Vorgänge in der Erdatmosphäre prinzipiell durch physikalische Gleichungen beschreiben lassen, schien es den meisten aussichtslos, sie für eine genauere Vorhersage zu nutzen.

Dennoch wollte Lewis Fry Richardson es versuchen. Er brachte die dafür nötigen mathematischen Formeln in eine entsprechend brauchbare Form, sammelte Wetterdaten aus ganz Europa und machte sich dann daran, auf mathematischem Weg das Wetter zu prognostizieren. Er beschränkte sich auf zwei Bereiche in Mitteleuropa (jeweils 200 mal 200 Kilometer groß), konnte nur sechs Stunden weit in die Zukunft rechnen, brauchte dafür insgesamt sechs Wochen und die Ergebnisse wichen absurd stark von den tatsächlich gemessenen Werten ab.

Trotzdem war Richardsons Arbeit nicht umsonst. Selbst wenn die Prognose falsch war, stellte sie die erste numerische Wettervorhersage dar, was belegte, dass so etwas prinzipiell möglich ist. Mit genaueren Messwerten und mehr Rechenarbeit würde man auch bessere Ergebnisse bekommen. Um das Wetter der gesamten Erde in Echtzeit vorherzusagen, bräuchte man, so Richardson, mindestens 64 000 Menschen, die nichts anderes tun, als Tag und Nacht zu rechnen.

Ein Dirigent straft Arbeiter ab

Am Ende seines Buchs bittet Richardson die Leserschaft, sich einen gigantischen Raum vorzustellen, wie ein Theater. Die Wände seien mit einer Weltkarte bedeckt, vor der sich lange Galerien befinden, die mit »Computern« besetzt sind (damit meinte man damals Menschen, die rechnen – keine technischen Geräte). Jede Person sei für einen kleinen Bereich der Erde zuständig und tue nichts anderes, als immer und immer wieder die Gleichungen zu lösen, die die meteorologischen Größen in genau diesem Bereich bestimmen. Die Ergebnisse würden durch Lichter angezeigt, so dass die benachbarten Computer sie direkt sehen und als Eingabe für ihre eigenen Rechnungen nutzen könnten. In der Mitte des Raums säße ein »Dirigent« auf einem riesigen Podest und steuere mit zwei Taschenlampen die Geschwindigkeit. Wer zu schnell arbeite, werde mit rotem Licht beleuchtet, wer zu langsam sei, bekomme ein blaues Signal. Die Vorhersagen würden in Echtzeit gesammelt, ausgewertet und per Rohrpost verschickt.

Richardson war klar, dass es sich dabei nur um Fantasie handeln kann, und so bezeichnet er diese Vorstellung in seinem Buch auch. Und tatsächlich machte die Meteorologie zunächst so weiter wie bisher, da niemand einen Weg sah, die numerische Wettervorhersage irgendwie praktikabel zu nutzen. Dank der modernen Computer (die nun keine Menschen mehr sind) konnte Richardsons Vision allerdings doch noch real werden, wenn auch ein wenig anders, als er es sich vorgestellt hatte. Wir brauchen keine tausenden Menschen und Taschenlampendirigenten – aber immer noch die Mathematik, die er entwickelt hat.