Meteorologische Beobachtungen.
In meteorologischer Beziehung hat die Expedition überraschende Resultate erzielt. Temperatur. Wie bereits erwähnt, fiel nach Prof. Mohns Berechnungen die Temperatur in einzelnen Nächten (12.-14. Sept.) vermuthlich bis auf −45° C., und die Durchschnittstemperatur der Tage vom 11.-16. Sept., als wir uns ungefähr mitten im Lande oder ein wenig westlich von dem Höhenrücken befanden, betrug −30° bis −34° C. Dies sind mindestens 20° weniger als man infolge der allgemein angenommenen Gesetze für des Fallen der Temperatur mit steigender Höhe annehmen sollte, indem man von der Durchschnittstemperatur an den nahegelegenen Küsten ausgeht.
Auf die Meeresfläche reduzirt, ist diese Temperatur ohne Frage die niedrigste, die auf unserer Erde im Monat September beobachtet worden ist. Eine der kältesten Durchschnittstemperaturen dieses Monats, die uns bekannt ist, ist −9° C. auf Grinnells Land. In dem mittleren Theil Grönlands beträgt die kälteste Durchschnittstemperatur für den September sicher nicht viel weniger als −30° C. (also ein Unterschied von ungefähr 20°). Auf die Meeresfläche reduzirt, kann diese Temperatur jedenfalls nicht höher werden als −13° C.
Es kann daher scheinen, als wenn wir in Grönlands Innerem, wie Prof. Mohn sich ausdrückt, den zweiten Kältepol der nördlichen Halbkugel gefunden haben. Und wahrscheinlich ist das Innere Grönlands einer der kältesten Orte auf der ganzen Erde.
Bei der Temperatur verdient noch ein anderes Verhältniß Beachtung, nämlich der große Unterschied zwischen Tag und Nacht. Im Innern des Landes betrug derselbe 20–25°, indem wir während der kältesten Zeit der Nacht dem Anschein nach bis −45° C. hatten, während die Temperatur am Tage bis auf ungefähr −20° C. stieg. Ein so bedeutender Unterschied trat jedoch nur ein, als das Wetter Tag und Nacht hindurch völlig klar war.
Die Meteorologen können sich schwerlich eine Vorstellung von der niedrigen Temperatur machen, die wir im Innern Grönlands fanden, sie bildet sozusagen ein neues Phänomen, es müssen Faktoren vorliegen, mit denen man noch nicht gerechnet hat. Ich glaube, daß die niedrige Temperatur, sowie der große Unterschied zwischen der Tag- und Nachttemperatur sich am besten auf folgende Weise erklären läßt:
Daß die Ausstrahlung von Schneeflächen größer ist als von Erd- oder Steinflächen, darüber sind sich mehrere Forscher einig, da sie ausfindig gemacht haben, daß die Temperatur über den ersteren des Nachts, besonders bei klarem Wetter, stärker sinkt.
Es kann befremdend erscheinen, daß dies der Fall ist, da wenig Grund zu der Annahme vorhanden ist, daß die weiße glatte Schneefläche eine größere Wärmeausstrahlung geben sollte, als die rauhe dunkle Erdoberfläche. Es widerspricht auch der allgemeinen Erfahrung. Wie jeder norwegische Bauer wissen wird, frieren die Moore nicht zu, selbst nicht in der stärksten Kälte, sobald sie mit Schnee bedeckt sind, er mag noch so dünn sein; dagegen würden sie bei derselben Temperatur bis auf den Grund ausfrieren, sobald der Schnee entfernt ist. Würde die Ausstrahlung wirklich durch die Schneeschicht befördert, so müßte auch das Gefrieren dadurch befördert werden, jedenfalls wenn die Schneedecke so dünn ist, daß die geringe Wärmeleitungskraft des Schnees keine große Rolle spielen kann.
Bei genauerer Erwägung muß es zweifellos erscheinen, daß die wirkliche Ausstrahlung der Erdoberfläche durch eine Schneedecke vermindert wird. Wenn es dagegen den Anschein hat, als ob sie erhöht wird, so hat dies seinen Grund in der schlechten Wärmeleitung des Schnees. In Schichten, welche gute Wärmeleiter sind, wird, selbst wenn die Ausstrahlung sehr stark ist, allmählich der Oberfläche Wärme von innen zugeführt werden, und auf die Weise werden folglich die Ausstrahlungen einen großen Wärmeverlust für die ganze Masse verursachen, während die Wärme auf der Oberfläche selbst nicht so sehr sinkt, wie sie es nothwendigerweise in Schichten thun müßte, die schlechte Wärmeleiter sind. Hier wird nämlich die Ausstrahlung im wesentlichen nur Bedeutung für die allerobersten Schichten haben, denn da nur wenig Wärme von innen zugeführt wird, kann die Temperatur auf der Oberfläche einigermaßen ungehindert sinken, während die Temperatur ein kleines Stück unter derselben bedeutend höher ist. Der Unterschied in dieser Beziehung zwischen schlechten und guten Wärmeleitern ist derselbe, wie zwischen schlechten Kleidern, die gute Wärmeleiter sind, und guten Kleidern, die schlechte Wärmeleiter sind. Die ersteren werden ihrem Träger einen größeren Wärmeverlust zuführen, während sie selber auf der Oberfläche wärmer sind, die letzteren werden einen geringen Wärmeverlust herbeiführen, selbst aber kalt auf ihrer Oberfläche sein.
Nun ist es klar, daß die alleroberste Schicht des Erdbodens entscheidend auf die Temperatur der zunächst gelegenen oder niedrigsten Luftschicht wirkt. Folglich muß, wie wir gesehen haben, bei der Wärmeausstrahlung der Erdoberfläche die Temperatur der untersten Luftschichten über dem aus schlecht wärmeleitenden Schichten bestehenden Erdboden am niedrigsten werden, wenn auch die Ausstrahlung selber hiervon möglicherweise etwas geringer ist. Wir müssen daher darauf gefaßt sein, ein stärkeres Fallen der Temperatur während der Nacht über Schneefeldern zu finden, besonders bei dicken Schichten losen Schnees, als über Eisflächen, und ferner stärkeres Sinken über losen Erd- und Sandschichten — die schlechte Wärmeleiter sind — als über festem Erdboden, der etwa aus Felsen oder feuchter Erde besteht.
Im Zusammenhang mit dieser schlechten Wärmeleitung steht natürlich auch die Thatsache, daß diese losen Schnee- und Sandschichten eine weit geringere Masse repräsentiren, als ein entsprechender Kubikinhalt Eis, Stein oder feuchter Erde, — folglich haben sie auch einen entsprechend geringeren absoluten Wärmegehalt. Der Verlust einer bestimmten Wärmemenge wird folglich ein weit bedeutenderes Fallen der Temperatur bei z. B. einem Kubikfuß losen Schnees oder Sandes verursachen, als bei einem Kubikfuß Eis oder fester Felsmasse.
An solchen Stellen mit losen Schichten muß selbstverständlich der Temperaturunterschied zwischen Tag und Nacht ein auffallend großer sein, indem auch die Sonne dort am Tage weit leichter die obenaufliegenden Schichten erwärmt, ohne daß diese den darunterliegenden Schichten allzu viel davon mittheilen. Dies stimmt überraschend mit den Beobachtungen überein, die in dieser Richtung bereits gemacht sind. Der Temperaturunterschied zwischen Tag und Nacht betrug, wie wir bereits gesehen haben, in Grönlands Innerm 20–25°; ein ähnliches Verhältniß, wenngleich lange nicht in so auffallendem Grade, fand die britische Polarstation über den Schneeflächen bei Fort Rae (am großen Sklavensee) im März des Jahres 1883. Ferner sind die Sahara und die asiatischen Wüstenstriche wegen ihres großen Unterschiedes in Bezug auf die Tag- und Nachttemperatur bekannt, und derselbe scheint dort ebensogroß, wenn nicht größer sein zu können, als in der grönländischen Schneewüste.
In dem Innern dieser Eiswüste müssen wohl alle Bedingungen für eine starke Abkühlung durch Ausstrahlung vorhanden sein. Nur mitten im Sommer vermögen die Sonne und der Frost eine dünne Eiskruste über dem Schnee hervorzubringen, der also eine dichtere Masse, ein besserer Wärmeleiter und ein weniger guter Wärmeausstrahler ist. Während des größten Theils des Jahres ist die Oberfläche indessen mit völlig trockenem Schnee bedeckt, der freilich vom Wind zusammengestaut, aber unter niedriger Temperatur gefallen ist; er ist äußerst fein und folglich ein sehr schlechter Wärmeleiter.
Kann nun aber diese Ausstrahlung in den kalten Weltenraum von der Schneeoberfläche ein so großes Sinken der Temperatur der niedrigsten Luftschicht während einer Sommernacht zur Folge haben, welch eine niedrige Temperatur muß sie da erst im Winter über dieser Schneewüste hervorrufen, wenn die Sonne niedriger steht oder — weiter nordwärts — ganz verschwindet? Wir besitzen wohl kaum einen Maßstab, der uns in stand setzt, auch nur annähernd zu berechnen, wie tief die Temperatur da sinken kann. Man muß folglich annehmen, daß ein großer Unterschied zwischen der Winter- und Sommertemperatur besteht.[104]
Deswegen glaube ich, daß die starke Abkühlung durch Ausstrahlung der allerobersten Schneeschichten im wesentlichen die Ursache zu der durchschnittlich geringen Temperatur ist, die wir während unserer ganzen Wanderung durch das Innere Grönlands beobachteten. Freilich wird es der Sonne entsprechend leicht, die obersten, schlecht wärmeleitenden Schneeschichten am Tage zu erwärmen, aber man muß bedenken, daß sie jedenfalls niemals weiter als bis höchstens zu 0° gelangt, und dann wirft die weiße Schneefläche nicht wenig von den wärmebringenden Sonnenstrahlen zurück.
Ein anderer Faktor, der in hohem Grade dazu beitragen muß, die Ausstrahlung zu vermehren und eine niedrige Temperatur zu schaffen, ist die dünne Luft, die sich in dieser Höhe über der Meeresfläche befindet. Man muß ferner bedenken, daß man bisher noch keine ähnliche ebene Fläche in einer Höhe von 2700 m über dem Meeresspiegel kennt. Sie ist nicht von Thalsenkungen durchschnitten, in welche die durch Ausstrahlungen abgekühlte Luft herabsinken oder aus denen die warme Luft aufsteigen kann. Der Luftdruck ist außerdem derartig, daß nur wenig Luft von den Küsten zugeführt wird, indem die Winde, meistens vom Innern kommend, sich nach den Küsten hin bewegen. Die Ausstrahlung muß mit großer Leichtigkeit vor sich gehen können in dieser dünnen kalten Luft, deren relativer Feuchtigkeitsgrad freilich groß ist, dessen absolute Feuchtigkeit aber doch nur gering ist. Außerdem darf man nicht außer acht lassen, daß wir die Luft nur bis zu Manneshöhe über der Schneefläche untersuchen konnten. Es ist wohl nicht unwahrscheinlich, daß man höher aufwärts wärmere und verhältnißmäßig trockene Luft findet, welche in einem noch höheren Grade die Ausstrahlung begünstigt; die Luftschichten da drinnen sind verhältnißmäßig nur geringen Veränderungen unterworfen, und da dort kaum zu anderen Zeiten als im Sommer ein stark aufwärtsstrebender Luftstrom stattfinden kann, der den höheren Luftschichten Feuchtigkeit zuführen kann, indem die durch die Schneefläche abgekühlten Schichten als die schwersten herabsinken, so muß man nothwendigerweise erwarten, trockenere und bis zu einem gewissen Grade wärmere Luft in den höheren Luftschichten zu finden, sobald die Wärmeausstrahlungen größer sind als die Wärmezustrahlungen, und dies ist selbstverständlich während eines großen Theils des Jahres der Fall.
Noch einen dritten Faktor, der auch, wenngleich in geringerem Grad zu dem Sinken der Temperatur auf der Oberfläche der inneren Schneewüste beitragen kann, will ich hier erwähnen. Wie ich später auseinandersetzen werde, muß meiner Meinung nach ein stetes Schmelzen[105] auf der Unterseite der Schnee- und Eismassen dort vor sich gehen, wo sie das darunterliegende Land berührt. Ein solches Schmelzen bindet indessen eine Menge Wärme, die mit dem Schmelzwasser fortgeführt wird, das unter den Eismassen den Küsten zuströmt. Daß ein solches stetes Entführen von Wärme aus der unteren Schicht des Inlandseises nicht ganz ohne Einfluß auf dessen Oberflächentemperatur sein kann, ist so einleuchtend, daß es kaum einer weiteren Erklärung bedarf. Auf der einen Seite wird ja diese Wärme dem Inlandseis selber entzogen, und dies muß sich der Oberfläche in größerem oder geringerem Grade mittheilen, je nach der Dickigkeit der Eis- und Schneeschicht; auf der andern Seite wird sie der darunterliegenden Schicht entzogen, mit andern Worten: ein Theil von der innern Wärme der Erdoberfläche, die infolge des steten Wärmeverlustes auf der Oberfläche sozusagen stets auf der Wanderung von innen nach außen begriffen ist, wird hier angehalten und verbraucht, und die Oberfläche selber wird infolgedessen eines Theils der Wärme beraubt, die ihr von innen zugehen sollte. Nun ist freilich die Wärmeleitung durch die Eisschicht geringer und durch die zu oberst liegenden Schneeschichten noch geringer, und der auf diese Weise verursachte Wärmeverlust sollte folglich auf der Oberfläche weniger fühlbar werden, aber ganz ohne Rückwirkung bleibt er doch nicht.
Wie hieraus zu ersehen ist, müssen alle hier hervorgehobenen Verhältnisse zusammenwirken, um eine kalte Oberfläche hervorzubringen, und meiner Meinung nach müssen sie hinreichend sein, um die erstaunlich niedrige Temperatur dieser Schneewüste zu erklären.[106]