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Wissenschaft kompakt

Geschichte der Meteorologie - Teil 4: Meteorologie im Früh- und
Hochmittelalter

Im heutigen Teil der Serie Geschichte der Meteorologie wird die
Epoche des Früh- und Hochmittelalters beleuchtet. Wissenschaftliche
Erkenntnisse wurden im arabischen Raum vorangetrieben. Erwähnenswert
sind auch Entwicklungen in der Meteorologie in Ostafrika, Mesoamerika
und Südostasien.

Das letzte Thema des Tages zur Geschichte der Meteorologie endete mit
dem Beginn des Frühmittelalters in Europa. Nur wenige theologische
Gelehrte fassten den damaligen Kenntnisstand, der überwiegend auf dem
des antiken Griechenlands beruhte, zusammen. Die Entwicklung der
Meteorologie stagnierte nun im europäischen Kulturraum.

Zunächst blicken wir in den Osten Afrikas, wo sich im Reich von Aksum
auf dem Gebiet der heutigen Staaten Äthiopien und Eritrea in der
Spätantike im 4. Jahrhundert eine höhere Kultur ausbildete, die bis
zum 10. Jahrhundert andauerte. Die Aksumiten entwickelten ein
strukturiertes Kalendersystem, das auf die Bedürfnisse der
Landwirtschaft abgestimmt war. Einige Forscher vermuten, dass die
berühmten Stelen von Aksum astronomische oder kalendarische
Funktionen hatten und möglicherweise auf die Sonne ausgerichtet
waren. Um fundierte Bewässerungssysteme als Grundlage für eine
stabile Landwirtschaft anlegen zu können, mussten die Aksumiten
gewisse meteorologische Kenntnisse durch Beobachtungen aus der
Astronomie abgeleitet haben (Astrometeorologie - Verbindung
astronomischer Phänomene mit dem Wetter), über die heute kaum
Kenntnisse vorliegen.

Kommen wir nun zurück auf die weitere Entwicklung der Meteorologie.
Bedeutende neue Leistungen auf dem Feld der Meteorologie erbrachten
die Araber in der Blütezeit des Islam. Viele Werke aus dem
Griechischen und von den Indern wurden ins Arabische übersetzt. Der
Mittelpunkt des Wirkens stellte das Haus der Weisheit in Bagdad dar,
ein wissenschaftliches Übersetzungszentrum mit Bibliothek und
Observatorium, das von der lokalen Papierherstellung profitierte.

Der frühe arabische Schriftsteller, Zoologe und Philosoph al-Dschahiz
(um 776?869) stellte in seinem Werk "Kitab al-?ayawan" ("Das Buch der
Tiere") die These auf, dass das Klima und Umweltfaktoren für das
Verhalten und die Evolution von Tieren eine wichtige Rolle spielen.

Der arabische Gelehrte al-Kindi (um 800?873) verfasste Hunderte von
Büchern, von denen sich die meisten mit den Naturwissenschaften
seiner Zeit befassten. Mehrere seiner Werke behandeln Meteorologie,
Optik und darin die Reflexion von Licht. Zwei seiner Bücher können
sogar als frühe Abhandlungen über Luftverschmutzung angesehen werden:
"Eine Abhandlung über die Räucherwerke, die die Atmosphäre gegen
Epidemien schützen" und "Eine Abhandlung über die Mittel, die von
störenden Gerüchen heilen". Al-Kindi war wohl der bedeutendste
Vertreter der arabischen Meteorologie, die im Wesentlichen
aristotelisch geprägt war, obwohl er sich bemühte, die komplizierten
Annahmen zu vereinfachen, die Aristoteles Jahrhunderte zuvor in
seinem Werk über die Meteorologie aufgestellt hatte. Al-Kindi gehörte
zu den islamischen Gelehrten, die bedeutende Beiträge zur
Astrometeorologie leisteten. Abhandlungen über die Wettervorhersage,
die Auszüge aus seinen umfangreicheren Werken waren und in Europa
später in lateinischer Sprache verbreitet wurden, erfreuten sich
selbst in der Renaissance weiterhin großer Beliebtheit. Sie lieferten
eine anschauliche Erklärung für die spezifischen Ursachen von Hitze,
Kälte, Dürre und Regen und dafür, wie deren Wechselwirkungen in der
Atmosphäre das Wetter beeinflussen. Eine weitere Abhandlung über die
Meteorologie hat den Titel "Risala fi al-Illa al-Failali al-Madd wa
al-Fazr" (Abhandlung über die wirksame Ursache von Ebbe und Flut), in
der al-Kindi eine Theorie zu den Gezeiten vorstellt, die "auf den
Veränderungen beruht, die in Körpern aufgrund steigender und
fallender Temperaturen stattfinden".

Der kurdische Naturforscher ad-Dinawari (828?um 890) verfasste das
"Kitab al-Nabat" (Buch der Pflanzen), in dem er sich mit der
Anwendung der Meteorologie in der Landwirtschaft während der
muslimischen Agrarrevolution befasste. Er beschrieb die
meteorologischen Eigenschaften des Himmels, der Planeten und
Sternbilder, der Sonne und des Mondes, der Mondphasen, welche die
Jahreszeiten und Regen anzeigen, der Anwa (himmlische Regenkörper)
sowie atmosphärische Phänomene und geographische Systeme wie Winde,
Donner, Blitz, Schnee, Überschwemmungen, Täler, Flüsse, Seen, Brunnen
und andere Wasserquellen.

Der persische Arzt Rhazes oder auch ar-Razi (um 865?um 925) schrieb
in Anlehnung an die Tradition, die auf Hippokrates und Galenos
zurückgeht, in seinem Werk "Kitab al-?awi fi al-?ibb" (Das umfassende
Buch über Medizin), dass ausgewogene und reine Luft eine wesentliche
Voraussetzung für gute Gesundheit sei: Verschmutzte Luft würde beim
Menschen Krankheiten verursachen.

Das etwa 904 erschienene Werk "al-Fila?a an-Naba?iyya" ("Nabatäische
Landwirtschaft") von Ibn Wahschiyya (Ende 9. Jahrhundert?931), einem
arabischen Alchemisten, Agrarwissenschaftler und Toxikologen, befasst
sich mit der Wettervorhersage anhand atmosphärischer Veränderungen
und Anzeichen, die sich aus den Bewegungen der Planeten ableiten; mit
Regenvorzeichen, die auf der Beobachtung der Mondphasen, der Natur
von Donner und Blitz, der Richtung des Sonnenaufgangs sowie dem
Verhalten bestimmter Pflanzen und Tiere beruhen; und mit
Wettervorhersagen auf der Grundlage der Windbewegungen; mit
pollenhaltiger Luft und Winden; sowie mit der Entstehung von Winden
und Dämpfen.

Der Philosoph und Wissenschaftler al-Farabi oder auch Alpharabius (um
870-950) aus dem zentralasiatischen Siebenstromland verfasste so
fundierte Kommentare zu Aristoteles' Werken über Physik, Meteorologie
und Logik sowie eine Vielzahl von Büchern zu Themen, zu denen er
eigene Beiträge leistete, dass er als "zweiter Lehrer" (nach dem
"ersten Lehrer" Aristoteles) bekannt wurde.

Der arabische Wissenschaftler Alhazen oder auch Ibn al-Haitham bzw.
Ibn al-Heithem (um 965?um 1040) befasste sich mit der Dichte der
Atmosphäre und erklärte die Lichtbrechung in der Atmosphäre korrekt.
Aus seinen Untersuchungen zur Lichtbrechung schloss er, dass die
Atmosphäre eine bestimmte Höhe hat, die er auf etwa 50 km berechnete,
und dass die Dämmerung durch die Brechung der Sonnenstrahlung
unterhalb des Horizonts verursacht wird. Für seine Pionierarbeit auf
diesen Gebieten wurde er als "Vater der Optik" bekannt.
Zu den Werken des persischen Arztes, Philosophen und
Naturwissenschaftlers Avicenna (um 980?1037) gehört seine
"Enzyklopädie der Philosophie und Naturwissenschaften", in welcher er
der Meteorologie sechs Kapitel widmete: Wolken und Regen; Ursachen
von Regenbogen; Merkmale im Zusammenhang mit der Reflexion des
Sonnenlichts an Wolken und Regenbogen; Winde, Donner, Blitz, Kometen
und Meteoriten; sowie katastrophale Ereignisse, die die Erdoberfläche
betreffen. Avicenna führte wiederholt Beobachtungen von Regenbogen
durch, war jedoch nicht in der Lage, eine zufriedenstellende
Erklärung für den Regenbogen zu liefern. Als Arzt folgte Avicenna der
von Hippokrates begründeten und von Galenos sowie Rhazes
weiterentwickelten Denkschule hinsichtlich des Zusammenhangs zwischen
guter Luft und Gesundheit sowie Krankheiten. In seinem Werk "al-Qanun
fi al-?ibb" legte Avicenna einige Richtlinien zur Erkennung guter
Luft dar: "Luft gilt als frisch, wenn sie frei von Rauch und
(Wasser-)Dampf ist. Sie sollte wirklich frei und offen sein und nicht
von Wänden oder einem Dach eingeschlossen werden. Ist die Außenluft
jedoch verschmutzt, sollte man den Innenraum vorziehen. Die beste Art
von Luft ist jene, die rein, sauber und frei von Dämpfen aus Teichen,
Gräben, Bambusfeldern, Kohlfeldern und dichtem Baumbewuchs wie Eiben,
Walnussbäumen und Feigenbäumen ist. Es ist außerdem unerlässlich,
dass die Luft frei von Schadstoffen ist. Gute Luft sollte von einer
frischen Brise durchströmt werden und aus Ebenen und hohen Bergen
stammen. Sie sollte nicht in Gruben und Senken eingeschlossen sein,
wo sie sich durch die aufgehende Sonne schnell erwärmt und
unmittelbar nach Sonnenuntergang wieder abkühlt. Luft, die von frisch
gestrichenen oder verputzten Wänden umgeben ist, ist nicht frisch.
Luft ist nicht gesund, wenn sie Atemnot oder Unwohlsein verursacht."

Im späten 11. Jahrhundert verfasste der Mathematiker Abu 'Abd Allah
Muhammad ibn Mu'adh, der in Andalusien lebte, ein Werk über die
Optik, welches später unter dem Titel "Liber de crepisculis" ins
Lateinische übersetzt und fälschlicherweise Alhazen zugeschrieben
wurde. Es handelte sich um eine kurze Abhandlung, die eine Schätzung
des Absinkwinkels der Sonne zu Beginn der Morgen- und am Ende der
Abenddämmerung enthielt sowie den Versuch, auf der Grundlage dieser
und anderer Daten die Höhe der atmosphärischen Feuchtigkeit zu
berechnen, die für die Brechung der Sonnenstrahlen verantwortlich
ist. Durch seine Experimente ermittelte er den genauen Wert von 18°,
der nahe am heutigen Wert liegt.

Der andalusische muslimischer Philosoph, Arzt und Schriftsteller
Averroes oder auch Ibn Ruschd (1126?1198) verfasste ein umfangreiches
Werk, darunter Kommentare zu den meisten Schriften Aristoteles'. Er
schrieb zwei Kommentare zu Aristoteles' "Meteorologica" ("Kurzer
Kommentar zur Meteorologica" und "Mittlerer Kommentar zur
Meteorologica"). Alle seine Kommentare wurden aus dem Arabischen ins
Lateinische übersetzt. Auf diese Weise gelangten Aristoteles'
bahnbrechende Werke zur Naturphilosophie, darunter auch zur
Meteorologie, nach Europa, wo sie während des Mittelalters und der
nachmittelalterlichen Zeit eine wichtige Rolle im westlichen Denken
spielten.

Der andalusische jüdische Schriftsteller Moses Maimonides (um
1135?1204) interessierte sich besonders für Fragen der öffentlichen
Gesundheit. Er stand in der Tradition von Hippokrates, Galenos,
ar-Razi und Avicenna. Wie diese war auch er der Ansicht, dass das
Klima sowie umweltbedingte und geographische Faktoren Krankheiten
beeinflussen, und betonte, dass Ärzte das Klima bestimmter Orte
sorgfältig untersuchen sollten, um Patienten besser behandeln und
ihre Gesundheit erhalten zu können.

1121 veröffentlichte al-Chazini, ein muslimischer Wissenschaftler
byzantinisch-griechischer Herkunft, das "Buch vom Gleichgewicht der
Weisheit" (Kitab mizan al-hikma), die erste Abhandlung über eine sehr
präzise hydrostatische Waage.

Im Kaiserreich China kommt es zeitgleich zu folgenden neuen
Erkenntnissen:

Der chinesische Naturphilosoph und Gelehrte Shen Kuo (1031?1095)
befasste sich mit vielen wissenschaftlichen Bereichen. Er unternahm
Versuche zur Erstellung von Wettervorhersagen und beobachtete
atmosphärische Phänomene, von denen er einige 1088 in seinem Werk
"Aufsätze aus dem Traumteich" veröffentlichte. Darin fand sich eine
anschauliche Beschreibung von Tornados, die als erste bekannte
Abhandlung über dieses Phänomen in Ostasien gilt. Er legte auch seine
Vorstellungen über Regenbogen dar: Er glaubte, dass diese durch einen
Schatteneffekt entstanden, wenn die Sonne auf fallenden Regen schien.
Der Zusammenhang mit der Lichtbrechung war Kuo nicht bekannt. Mit
diesem hatte er sich auch in allgemeinerer Hinsicht beschäftigt: Er
stellte die Hypothese auf, dass die Sonnenstrahlen in der Atmosphäre
gebrochen werden müssten, bevor sie die Erdoberfläche erreichen,
sodass Beobachter die Sonne nicht an ihrer genauen Position sehen
würden. Dies war für die damalige Zeit eine neuartige Idee. Er gilt
als Erfinder des Kompasses für die Navigation. Er fand außerdem
heraus, dass die Kompassnadel nicht zum geographischen, sondern zum
magnetischen Nordpol zeigt.

Dem mongolischen Herrscher und späteren chinesischen Kaiser der
Yuan-Dynastie Kublai Khan (1215?1294) wird nachgesagt, dass er 5000
Hofastrologen beschäftigte, zu deren Aufgaben auch die riskante
Wettervorhersage gehörte. Warum so viele? Eine falsche Vorhersage, so
erklärte er, könne zu einer "vorzeitigen Pensionierung" führen.

Richten wir den Blick nun in den Westen nach Mesoamerika. Die
Hochkultur der Maya erreichte um 750 ihren Höhepunkt. Bis etwa 950
zerfiel diese Hochkultur jedoch. Die Ursache dafür war lange
unbekannt, es dürften jedoch mehrere Faktoren eine Rolle spielen.
Neben Überbevölkerung und kriegerischen Auseinandersetzungen deuten
Untersuchungen auf wärmere und trockenere klimatische Bedingungen
hin. Neuere Untersuchungen zeigen, dass der Niederschlag zwischen 800
und 950 um etwa 40 Prozent zurück ging, was in Kombination mit
Rodungen des Regenwaldes zu verheerenden Dürren führte und die
nördlichen Bereiche der Halbinsel Yucatán in eine Steppe oder
wüstenartige Landschaft verwandelte. Damit zog sich die Kultur der
Maya vom nördlichen Tiefland Yucatáns in die südlichen Bergregionen
zurück und geriet dort in Konflikt benachbarter Kulturen wie die der
Tolteken.

In anderen Regionen der Welt finden sich nur wenige Anzeichen für
meteorologische Kenntnisse. In Südostasien sind über die Khmer mit
ihrem kulturellen Zentrum Angkor Wat im heutigen Kambodscha
diesbezüglich nur wenige Informationen überliefert. Zwischen dem 9.
und 13. Jahrhundert ermöglichten regelmäßige Zyklen des
Südwestmonsuns eine massive auf Reis basierende landwirtschaftliche
Produktion, die eine Bevölkerung von bis zu einer Million Menschen
ernährte. Dessen Wiederkehr wurde auf Beobachtungen aus der
Astrometeorologie abgeleitet. Die Tempelarchitektur, insbesondere in
Angkor Wat, wurde so konzipiert, dass sie mit astronomischen
Ereignissen wie den Tagundnachtgleichen (Äquinoktien) korrespondiert,
was eine der wenigen Nachweise über die wissenschaftlichen
Erkenntnisse dieser Zivilisation liefert. Die Sonne geht an diesen
Tagen exakt über dem zentralen Turm auf. Das Klima war durch
ausgeprägte Regen- und Trockenzeiten gekennzeichnet. Um dies zu
bewältigen, bauten sie ein komplexes Netz aus Kanälen und riesigen
Stauseen (Barays), wie dem West-Baray, in den vom 11. bis zum 13.
Jahrhundert große Mengen an Sedimenten gelangten. Neue
Forschungsergebnisse, die Baumringe (Dendrochronologie) und Sedimente
analysierten, zeigen, dass zwischen 1330 und 1370 und zwischen 1400
und 1430 längere Dürreperioden auftraten, gefolgt von Phasen
intensiveren Monsunfluten. Diese Kombination überforderte das
Wassersystem der Khmer und führte zum Niedergang ihrer Zivilisation.

Die Serie Geschichte der Meteorologie wird fortgesetzt. Im nächsten
Teil geht es um die Rückübersetzung der arabischen
Wissenschaftserkenntnisse im europäischen Mittelalter, den Übergang
in die Renaissance und damit das Zeitalter der Entdeckungen. Auch in
Ostasien findet die Geschichte der Meteorologie ihre Fortsetzung. In
Südamerika kam die Hochkultur der Inka, in Mesoamerika die der
Azteken auf. In Subsahara-Afrika verfügten höher entwickelte Kulturen
über meteorologische Erkenntnisse.

Dipl.-Met. Markus Eifried

Deutscher Wetterdienst
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