Die Gründung des Instituts lässt sich nicht auf ein bestimmtes Datum legen. Das liegt wohl an den besonderen Umständen der damaligen Zeit, dass knapp ein Jahr nach Beendigung des Zweiten Weltkrieges, Anfang 1946, ein Meteorologe des Wetterdienstes zusammen mit Kölner Bürgern, die an der Meteorologie interessiert waren, die Gründung eines Meteorologischen Institutes an der damals noch städtischen Universität Köln mit Erfolg betreiben konnte.

Die Institutsgründung hatte schon eine Vorgeschichte: Im Jahre 1938 erhielt Hellmut Berg, Leiter der Wetterflugstelle Köln des Reichswetterdienstes, eine Dozentur für Meteorologie. H. Berg hatte in Heidelberg Meteorologie, Astronomie, Geophysik und Physik studiert und sich dort auch 1937 habilitiert. Anfang 1945 wurde er zum ausserplanmässigen Professor mit dem Lehrgebiet Meteorologie ernannt. Nach der Gründung des Meteorologischen Instituts übernahm H. Berg 1947 dessen Leitung, nachdem er aus dem Wetterdienst ausgeschieden war. Im Jahre 1951 erhielt H. Berg auch die Lehrbefugnis für Geophysik.

Die Forschung war in erster Linie meteorologisch geprägt. Für die Untersuchungen zum Stadtklima zusammen mit Günther Band wurden neben ortsfesten Messungen in der Stadt umfangreiche Messfahrten unternommen. Darüberhinaus wurden Messungen des pH-Wertes im Niederschlag und der Mikrostruktur des Bodenluftdruckfeldes durchgeführt. Es wurden aber auch geophysikalische Fragestellungen bearbeitet. Während der Jahre 1941 und 1942 wurden in Köln von O. Krautkrämer Experimente zur Messung der Ionosphärendrift mit Hilfe von Radiowellen ausgeführt. Er benutzte das sogenannte Impuls-Echo-Verfahren. In den Jahren 1951/52 griffen O. Krautkrämer und H. Berg diese Arbeiten wieder auf. Es wurden sporadisch Messungen durchgeführt. In den Jahren 1953 und 1954 wurden mit dem Cavendish Institute in Cambridge bestimmte Tage in jedem Monat vereinbart, an denen sowohl in Köln als auch in Cambridge gemessen wurde. Nach einer längeren Pause wurden die Messungen ab Oktober 1956 wieder regelmässig vorgenommen. Da das Institut, in einer 4-Zimmer-Wohnung im Erdgeschoss des Hauses Universitätsstrasse 22 sehr beengt untergebracht, für die Aufstellung von Sende- und Empfangsanlage zu klein war, wurden einige Kellerräume in den gerade neuerbauten Botanischen Instituten von der Universität zur Verfügung gestellt. 1963 wurden die Messungen eingestellt.

Am 1. April 1954 wurde die städtische Universität vom Land Nordrhein-Westfalen übernommen. Bald darauf begannen die Planungen für einen Neubau der geowissenschaftlichen Institute an der Zülpicher Strasse. Als H. Berg am 2. März 1960 während einer Exkursion mit Studenten einem Herzinfarkt erliegt, waren die Planungen abgeschlossen und der Beginn der Rohbauarbeiten stand kurz bevor.

Nach dem Tod von H. Berg reagierte die mathematischnaturwissenschaftliche Fakultät schnell, um den Bestand des Meteorologischen Instituts zu sichern. Der damalige Dekan, der Physiker Fritz Sauter, wurde kommissarischer Leiter des Instituts und Professoren aus Mainz, Frankfurt a.M., Bonn und Clausthal wurden zu Gastvorlesungen eingeladen, um den Lehrbetrieb aufrecht zu erhalten. Um die Meteorologie und Geophysik in Köln dauerhaft zu sichern, wurde eine Planstelle für den Direktor des Instituts eingerichtet und am 1. Okt. 1961 Hans-Karl Paetzold als ordentlicher Professor auf diese Stelle berufen. H.K. Paetzold kam vom Max-Planck-Institut für Physik der Stratosphäre in Weissenau und hatte sich 1954 an der Technischen Hochschule München habilitiert.

Seine Hauptforschungsgebiete, die auch in Köln weiter bearbeitet wurden, waren die Messung des stratosphärischen Ozons mit einem vom ihm und seinen Mitarbeitern entwickelten Spektrographen sowie die Struktur und die Variation der oberen Atmosphäre, abgeleitet aus Beschleunigungsmessungen an den ersten künstlichen Erdsatelliten, die in den Jahren 1957 bis 1960 gestartet wurden. Der Spektrograph war so klein und so robust gebaut, dass er mit einem Ballon gestartet werden konnte und auch eine harte Landung überstand.

H.K. Paetzold erhielt in Köln die Lehrbefugnis für Geophysik und Meteorologie. Das Meteorologische Institut wurde zum 1. Okt. 1961 in Institut für Geophysik und Meteorologie umbenannt. Mit H.K. Paetzold kamen neben Fritz Piscalar und Helmut Zschörner noch eine Reihe weiterer Mitarbeiter, so dass das Platzproblem in der Universitätsstrasse akut wurde. Der Umzug in den Neubau Zülpicher Strasse 49 erfolgte im Sommer 1963 auf eine damals gigantische Fläche von 842 qm in ein Gebäude zusammen mit den Geographen und den Geologen. Der grosse Hörsaal mit etwa 300 Plätzen wurde gemeinsam genutzt. Das Institut umfasste die halbe dritte und die ganze vierte Etage. Zum Raumprogramm gehörten neben einem Seminarraum mit ca. 30 Plätzen ein Fotolabor, eine feinmechanische Werkstatt und ein Elektroniklabor. Der Neubau war gekrönt durch ein begehbares Beobachtungsdach, das ausser für die Aufstellung von Messgeräten und für Ballonstarts auch für Institutsfeiern genutzt werden konnte.

Die optische Ozonsonde wurde in Köln weiterentwickelt, so dass nun die Übermittlung der Messwerte während des Fluges durch Funk möglich war. Früher registrierte die Sonde nur, und die Messungen konnten nur dann ausgewertet werden, wenn die Sonde nach dem Absturz wiedergefunden wurde. Die Auswertung erfolgte schon ab 1961 mit Einsatz der elektronischen Datenverarbeitung. Der erste Start der neuen Sonde fand am 16. Sep. 1966 statt. In der Folgezeit wurden bis zum 6. Sep. 1976 etwa 300 Ballonstarts vom Dach des Instituts durchgeführt. Nach September 1976 wurden nur noch sporadisch Ballons gestartet, erst mit der weiterentwickelten Ozonsonde, die jetzt auch Wasserdampf messen konnte, später mit Prototypen für ein Aerosolmessgerät von K.H. Käselau. Da die Luftaufsicht die Genehmigung nicht mehr verlängerte, mussten die Ballonstarts 1987 eingestellt werden.

Die Frage, ob die stratosphärische Ozonschicht durch die solare Aktivität beeinflusst wird, beschäftigte H.K. Paetzold über viele Jahre. Schon 1971 wies H.K. Paetzold auf die Gefahren für die stratosphärische Ozonschicht durch hochfliegende Überschallflugzeuge (SST) hin. Die damaligen Pläne für den weltweiten Einsatz dieser SST wurden, bis auf den Bau einiger Concorde und TU-144, nicht realisiert. Weitere Schwerpunkte in der Forschung waren die Entwicklung eines einfachen Spektralphotometers zur Messung des totalen Ozons vom Erdboden aus durch Anver Ghazi und die Planung eines Messgerätes zur Messung des totalen Ozons vom Satelliten aus durch F. Piscalar. Die BUV-Messungen (Backscatter Ultra Violet) des Satelliten Nimbus IV in den Jahren 1970 bis 1972 wurden von A. Ghazi in Zusammenarbeit mit H. Zschörner benutzt, um den totalen Ozongehalt global darzustellen. Für bioklimatische Untersuchungen im Ruhrgebiet wurde von F. Piscalar ein UV-Messgerät entwickelt und für den "Verein zur Untersuchungen von Einwirkungen der Luftverschmutzung auf die Volksgesundheit e.V." in Bochum hergestellt. In den Jahren 1963 und 1964 entwickelte H. Zschörner das Steuerungsprogramm für die Parabolspiegel-Antenne der Sternwarte der Stadt Bochum, die für die Aufnahme von Satellitensignalen konzipiert war. Es ist heute nur noch Nostalgie, wenn man erfährt, dass dieser Riesenspiegel damals mit Lochstreifen gesteuert wurde, die von einem Rechner erzeugt wurden.

Die personelle Ausstattung des Instituts wurde 1965 weiter verbessert, als Gustav Hofmann zum 1. Aug. 1965 als Professor berufen wurde. G. Hofmann hatte sich 1956 an der Universität München habilitiert und war dort am Meteorologischen Institut schon als Professor tätig. Seine Hauptarbeitsgebiete waren experimentelle und theoretische Untersuchungen von Transporten in der bodennahen Grenzschicht der Atmosphäre und Mikrometeorologie. Die Untersuchungen wurden im Rahmen des deutschen Beitrages zum Global Atmospheric Research Program (GARP) durchgeführt. Die experimentellen Arbeiten betreute ab 1966 Hans Schroers, bis er 1975 zur Universität München wechselte. G. Hofmann nahm zum 1. März 1972 einen Ruf an das Meteorologische Institut der Universität München an. G. Band, der 1959 von der Universität zum Geophysikalischen Beratungsdienst der Bundeswehr gewechselt war, führte bis 1978 Vorlesungen und Übungen in synoptischer Meteorologie durch.

Die Zahl der Mitarbeiter nahm stetig zu, so dass wenige Jahre nach dem Bezug des Neubaus wieder akute Platzprobleme auftraten. Im Frühjahr 1969 konnte die meteorologische Abteilung in das Gebäude Kerpener Strasse 13 umziehen, wo 663 qm zur Verfügung standen und damit ausreichend Platz war, um ein meteorologisches Praktikum sowie experimentelle Arbeiten durchführen zu können.

Ab September 1965 wird die Schriftenreihe "Mitteilungen aus dem Institut für Geophysik und Meteorologie der Universität zu Köln" herausgeben. Herausgeber waren in der Folgezeit immer die Professoren im Institut. In dieser Reihe werden Dissertationen und Forschungsberichte veröffentlicht. Bis Ende 1995 sind 104 Hefte erschienen.

In den Jahren 1967/68 wurde in Räumen am Weyertal von Adolf Ebel und Manfred Laube mit dem Aufbau des geophysikalischen Praktikums begonnen. Nach dem Auszug der Meteorologie zur Kerpener Strasse konnte das Praktikum in der Zülpicher Strasse eingerichtet werden. Das Praktikum wurde 1976, als genügend viele Geräte zur Verfügung standen, in ein Laborpraktikum, das jeweils im Winter durchgeführt wurde, und ein Feldpraktikum, das jeweils im Sommer durchgeführt wurde, geteilt. Das Feldpraktikum fand in den ersten Jahren am Rodderberg bei Bad Godesberg und später im Wehrer Kessel, südlich der Ahr, statt. Ab 1976 übernahm K.H. Käselau die Leitung des Praktikums, und ab 1985 wurde das Feldpraktikum von der Arbeitsgruppe Angewandte Geophysik betreut. Nach 1985 wurde das Praktikum als Blockkurs eine Woche lang an ständig wechselnden Orten durchgeführt. Üblicherweise waren seismische Experimente, Schweremessungen, magnetische und elektrische Messungen Teil des Praktikums. Im Wintersemester 1995/96 wurde das Laborpraktikum im Rahmen der Bestrebungen zur Verkürzung der Studiendauer aus dem Lehrplan gestrichen.

Als Nachfolger von G. Hofmann wurde am 1. Nov. 1973 Ehrhard Raschke berufen. E. Raschke hatte sich in Bochum habilitiert. Seine Hauptarbeitsgebiete waren die Fernerkundung der Atmosphäre und der Strahlungshaushalt des Systems Erde-Atmosphäre. Zur genauen Bestimmung der Strahlungsbilanzkomponenten am Oberrand der Atmosphäre wurde ein multispektrales, konisch abtastendes Radiometer zunächst als Labormodell entwickelt. Ziel war, dieses Radiometer zur Messung vom Satelliten aus einzusetzen. Unter der massgeblichen Mitarbeit von Theo Frosch und Jürgen Wirth wurde auch eine flugfähige Version, die Airborne Version of the Conically Scanning Radiometer (AVCSR), gebaut und bei Flugzeugmessungen eingesetzt. Diese Arbeiten wurden in enger Kooperation mit dem Laboratoire Optique Atmosphérique der Universität Lille durchgeführt. Die Rolle von Wolken im Strahlungshaushalt und die Probleme bei der Erkennung und Bestimmung von Wolken wurde im Rahmen der Zusammenarbeit mit dem US-Earth Radiation Budget Experiment (ERBE) in den Jahren 1978 bis 1986 untersucht. E. Raschke war Mitglied des ERBE Science Team. Es wurden eine Reihe von Teilaspekten des Einsatzes von Satelliten in der meteorologischen Forschung bearbeitet. Mitarbeiter waren u.a. Clemens Simmer (bis 1983) und Andreas Hense (bis 1981). Eine weitere enge internationale Zusammenarbeit mit Arbeitsgruppen aus Schweden, Frankreich und Grossbritanien gab es in den Jahren 1986 bis 1990 im Rahmen des Projektes Strahlung und Wolken. In den Jahren 1987 und 1989 wurden im Herbst mehrwöchige Messkampagnen über der Nordsee durchgeführt, an denen jeweils vier Flugzeuge und ein Forschungsschiff beteiligt waren. Dieses Projekt diente der Erforschung der Rolle von Cirruswolken im Klima der Erde und bestand aus intensiven Feldmessungen und aus theoretischen Arbeiten, besonders numerischen Modellrechnungen, an denen über einen längeren Zeitraum Burkhard Rockel beteiligt war.

Fast 10 Jahre lang wurde seit 1975 vom Beobachtungsdach des Instituts an der Zülpicher Strasse aus mittels SODAR (SOund Detecting And Ranging) die Höhe der Inversions-Schicht bestimmt. Diese Messungen, zeitweise ergänzt durch ein zweites SODAR im Norden von Köln, wurden für stadtklimatologische Zwecke von E. Raschke zusammen mit dem Umweltamt der Stadt Köln durchgeführt. E. Raschke verliess das Institut am 31. Okt. 1989, um die Stelle des Direktors des Instituts für Physik der Atmosphäre beim Forschungszentrum GKSS in Geesthacht und gleichzeitig eine Professur an der Universität Hamburg anzutreten.

Von 1975 bis 1985 war Eberhard Ruprecht als Akademischer Rat am Institut in der Kerpener Strasse tätig. Sein Hauptinteresse galt der Bedeutung der tropischen Störungen für den vertikalen Transport von Energie, Wasserdampf und Impuls in die obere Troposphäre. E. Ruprecht ging 1985 als Professor für Meteorologie zum Institut für Meereskunde in Kiel.

Ab 1968 entwickelte sich unter der Leitung von Manfred Laube eine Arbeitsgruppe, die sich mit Wolkenphysik befasste. Es waren zunächst grundlegende Fragen der Bildung von Regentropfen aus Wolkenpartikeln durch Koagulation, die von Klaus D. Beheng bearbeitet wurden. K.D. Beheng ging 1976 nach Frankfurt und habilitierte sich dort. Nach 1976 spielten Untersuchungen zur Parametrisierung dieser Prozesse zusammen mit Hartmut Höller und, in der zweiten Hälfte der achtziger Jahre, die Modellierung von Einzelwolken, welche mit Peter Scheidgen bearbeitet wurde, eine grosse Rolle. In die Jahre 1984 und 1985 fällt die Mitarbeit am Band Meteorologie des Landolt-Börnstein, in dem M. Laube und H. Höller den Abschnitt über Wolkenphysik verfassten. In den Jahren 1985 bis 1993 arbeitete Frau Zhang Ying von der Universität Nanjing, China, in dieser Gruppe mit und befasste sich in erster Linie mit der Modellierung mikrophysikalischer Prozesse in Cirruswolken. Frau Zhang kehrte 1993 nach China an das Klimaforschungszentrum in Beijing zurück und arbeitet dort als associate Professor am Laboratorium für Klimastudien. Am 1. Nov. 1974 wurde Dieter Ehhalt zum Direktor des Instituts für Chemie des Forschungszentrums Jülich und gleichzeitig zum Professor für Geophysik an der Universität zu Köln berufen. D. Ehhalt hatte in Heidelberg Physik studiert und war lange Jahre am National Center for Atmospheric Research (NCAR) in Boulder, Colorado, tätig. Ein Forschungsschwerpunkt im Bereich der Chemie der Atmosphäre ist die Untersuchung der Spurengaskreisläufe von Methan, Kohlenwasserstoffen, Stickoxiden und Kohlenmonoxid durch Messung der globalen Konzentrationsverteilungen. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Messung des Hydroxylradikals in der Atmosphäre und die Untersuchung seiner Abhängigkeit von verschiedenen Parametern.

Nach dem Tod von F. Piscalar kam 1976 Klaus H. Käselau aus Lindau/Harz. Ein vom ihm entwickelter Aitkenkernzähler war als Aerosolsonde für Messungen in der Stratosphäre konzipiert. Die Sonde wurde 1976 bei Grossballonaufstiegen in den USA und Norddeutschland sowie 1985/86 in Frankreich eingesetzt. Seit 1982 wird ununterbrochen auf dem Beobachtungsdach ein Gerät zur Messung der Aitkenkernkonzentration, der Ozonkonzentration, der Temperatur, des Druckes, der relativen Feuchte sowie der Windrichtung und der Windgeschwindigkeit von K.H. Käselau betrieben.

Am 1. Jan. 1978 kam Peter Speth aus Kiel als weiterer Professor für Meteorologie an das Institut. Seine Schwerpunkte in der Forschung waren die Synoptik und die allgemeine Zirkulation und Energetik der Atmosphäre. Ein langfristiges Forschungsvorhaben, das von 1978 an bearbeitet wurde, war und ist die Variabilität der atmosphärischen Zirkulation. Diese wurde anhand von globalen Beobachtungsdaten diagnostiziert und mit Ergebnissen von Modellrechnungen für das heutige und für ein durch anthropogene Einflüsse geändertes Klima verglichen. Weitere Schwerpunkte waren die Wechselwirkung zwischen Tropen und mittleren Breiten, die anhand von Beobachtungsdaten und modellierten Daten untersucht wurden, die atmosphärische Zirkulation im Bereich der Weddell-See in der Antarktis und die Teilnahme am deutschen Frontenexperiment. Das Frontenexperiment fand von Oktober 1987 bis Januar 1988 statt. Radiosondenaufstiege wurden an 18 Stationen in Süddeutschland, Österreich und der Schweiz an ausgewählten Tagen im dreistündigen Abstand durchgeführt. Das Ziel war, einen räumlich und zeitlich hochaufgelosten Datensatz zu erhalten, mit dem der Einfluss von Gebirgen auf Kaltfronten beschrieben werden konnte. Die Forschungsarbeiten wurden unter wesentlicher Mitarbeit von Edilbert Kirk bis 1985 und danach von Uwe Ulbrich durchgeführt. P. Speth wurde zum 1. April 1993 vom Konvent der Universität zum Ersten Prorektor mit dem Verantwortungsbereich für Forschung und wissenschaftlichen Nachwuchs gewählt.

Am 1. Jan. 1980 wurde Adolf Ebel zum Professor für Geophysik ernannt. A. Ebel war seit 1962 am Institut tätig, hatte sich 1972 habilitiert und war seit 1975 apl. Professor am Institut. Bis Anfang der siebziger Jahre befasste er sich mit der Messung des Elektroneninhalts der Ionosphäre mit Hilfe des Faraday-Effektes an Radiosignalen der künstlichen Erdsatelliten. Die auftretenden grossräumigen und langperiodischen Variationen des Elektroneninhalts konnten durch die globale Zirkulation in der Thermosphäre erklärt werden. Ab 1972 begann die Untersuchung der Zirkulation der Hochatmosphäre. Es wurde die Dynamik der oberen Mesosphäre (etwa 60 bis 80 km) und der unteren Thermosphäre (80 bis 120 km) durch Bestimmung der Wärme- und Impulstransporte und der damit zusammenhängende Transport von Spurenstoffen behandelt. Der Bereich wurde Ende der siebziger Jahre auf die gesamte mittlere Atmosphäre von 15 bis 120 km Höhe ausgedehnt, und die Einflüsse der Sonnenaktivität auf Zirkulationsstörungen waren der Schwerpunkt der Forschung. Dies führte Mitte der achtziger Jahre in enger Zusammenarbeit mit K. Rose von der Stratosphärengruppe des Meteorologischen Instituts der Freien Universität Berlin zur Entwicklung eines 3D-Zirkulationsmodells für die mittlere Atmosphäre, das unter dem Namen COMMA (Cologne Model of the Middle Atmosphere) bekannt wurde. Mit ihm konnte die Rolle von Schwerewellen und der Einfluss thermisch angeregter Gezeiten untersucht werden. In diesem Projekt arbeiteten jeweils über längere Zeiträume Martin Dameris, Heinz Hass, Uwe Berger und Hermann-Josef Jakobs mit. Dieses Modell wurde in den letzten Jahren durch Bernd C. Krüger und Gebhard Günther weiterentwickelt, um durch die Behandlung der Wechselwirkung von Dynamik - Transport - Chemie - Strahlung diejenigen Prozesse zu untersuchen, die die zeitliche Entwicklung des stratosphärischen Ozons, und hier besonders des arktischen Ozons, bestimmen. Als erstem gelang Uwe Berger eine umfassende Behandlung nichtlinearer Gezeitenphänomene in der Mesosphäre und unteren Thermosphäre.

Um 1980 begannen A. Ebel und M. Laube mit Untersuchungen zur Simulation von Konvektionsströmungen im Erdmantel. Ein numerisches Modell zur Mantelkonvektion wurde von Ulrich Hansen entwickelt und für die Anwendung auf doppelt-diffusive Konvektion erweitert. Zusammen mit Volker Steinbach wurden die Forschungen ausgedehnt auf die nichtlineare Dynamik hochviskoser Flüssigkeiten, die ein zeitabhängiges, im allgemeinen chaotisches Verhalten zeigen. Das numerische Modell wurde ab Ende der achtziger Jahre dazu benutzt, um grundsätzliche Fragestellungen der doppelt-diffusiven Konvektion wie Stabilität und Transporteigenschaften und die Bedeutung thermochemischer Konvektionsströme für die Entwicklung von Magmakammern zu untersuchen. Ein weiterer Forschungsschwerpunkt waren dynamische Prozesse an der Kern-Mantel-Grenze. U. Hansen habilitierte sich 1992 und verliess das Institut, als ihm eine Stelle als Professor für Geophysik (königlicher Hofdozent) an der Universität Utrecht angeboten wurde. Inzwischen hat er einen Ruf an das Institut für Geophysik der Universität Münster erhalten.

Im Sommer 1987 begann A. Ebel zusammen mit D. Ehhalt und M. Laube den Aufbau einer Arbeitsgruppe für das Europäische Ausbreitungs- und Depositionsmodell EURAD. Von Anfang an waren in dieser Gruppe Hermann-Josef Jakobs, Heinz Hass (bis Sommer 1995), Michael Memmesheimer, Georg Piekorz, Andreas Oberreuter und Norbert Drees (bis 1990) dabei. Später kamen Hendrik Elbern (seit 1990) und Christoph Kessler (seit 1995) hinzu.

Die Gruppe war von 1987 bis 1993 auf einer Fläche von ca. 200 qm in angemieteten Räumen in einem Bürohaus am Salierring 40 untergebracht. 1993 zog die Gruppe auf eine etwa gleichgrosse Fläche an der Aachener Strasse um. Das EURAD-Modell besteht aus einem meteorologischen Vorhersagemodell, das am National Center for Atmospheric Research (NCAR) in Boulder, Colorado, und einem Chemie-Transport-Modell, dessen erste Fassung an der State University of New York in Albany entwickelt wurde. Mit diesem Modell werden der Ferntransport und die chemische Umwandlung von Spurenstoffen in der Troposphäre sowie die Ablagerung der Schadstoffe am Boden für bestimmte Episoden von ein bis zwei Wochen Dauer berechnet. Dazu mussten zunächst die anthropogenen Emissionen durch Verkehr, Industrie und Haushalte in allen europäischen Ländern in eine für die Modellierung geeignete Form gebracht werden. Das Forschungsziel dieses Vorhabens ist es, die wissenschaftlichen Grundlagen zur Beschreibung der Prozesse, die zur Bildung von Photosmog und Säuredeposition führen, zu verbessern. Eine praktische Anwendung ist der Einsatz bei der Entwicklung von Luftreinhaltestrategien für Europa. Als Folge der Zusammenarbeit mit NCAR wurde das Institut 1988 Verbindungsglied der Kölner Universität zur amerikanischen University Corporation UCAR, Träger von NCAR, und die Universität Mitglied der International Affiliates of UCAR.

Eine aus dem EURAD-Projekt hervorgegangene weitere Gruppe mit Heribert Petry bearbeitet seit 1992 das Problem der Folgen des Schadstoffeintrags in die Atmosphäre durch die Luftfahrt. Emissionen von Flugzeugen beeinflussen luftchemische Prozesse im Bereich der Tropopause. Es soll untersucht werden, ob davon auch klimarelevante Veränderungen der Spurenstoffzusammensetzung hervorgerufen werden können. Weitere Folgevorhaben gelten der Untersuchung des stratosphärisch-troposphärischen Austausches, der Schadstoffdeposition im Alpenraum, der Nutzung von Satellitendaten für die Analyse von Schadstoffverteilungen und der Rolle des Verkehrs für die Photosmogentstehung.

Im Mai 1994 begann das Forschungsvorhaben zur numerischen Simulation der allgemeinen Zirkulation der Marsatmosphäre mit Uwe Berger. Dieses Projekt hatte in den Jahren 1980/81 gewissermassen einen Vorläufer, als durch H.-J. Jakobs im Rahmen eines kleineren Vorhabens bei Auswertungen von Druck-, Temperatur- und Windmessungen der Marssonden Viking Lander 1 und 2 Gezeiten- und barokline Wellen in der Marsatmosphäre nachgewiesen werden konnten.

A. Ebel koordinierte von 1987 bis 1995 das Teilprojekt für Schadstoffausbreitungsrechnung im europäischen Umweltprojekt EUROTRAC. Er hat die internationale Arbeitsgruppe für die Erforschung solar-terrestrischer Beziehungen der IAMAS (International Association for Meteorology and Atmospheric Science) im Jahre 1979 gegründet und bis 1994 geleitet. Die Arbeitsgruppe für die globale Simulation der mittleren Atmosphäre, ebenfalls zur IAMAS gehörend, wurde von 1985 bis 1994 von ihm koordiniert.

Auf Initiative von A. Ebel existieren Vereinbarungen zur Zusammenarbeit mit dem Institut für Atmosphärenphysik der Universität St. Petersburg seit 1985, mit dem Department of Geophysics und dem Radio Atmosphere Science Center der Universität Kioto seit 1993, mit dem Bereich Umweltforschung der Universität Thessaloniki seit 1989 und seit 1994 mit dem Central Aerological Observatory in Moskau.

Nachfolger von H.K. Paetzold wurde am 1. April 1982 Fritz M. Neubauer aus Braunschweig. Er hatte sich dort im Jahre 1973 in den Fächern Geophysik und Meteorologie habilitiert. Sein Hauptarbeitsgebiet waren die Messung von Magnetfeldern und deren Auswertung hauptsächlich in den Bereichen der Magnetosphären der äusseren Planeten und des interplanetaren Mediums. Dabei war er massgeblich an der deutsch-amerikanischen Heliosmission und an weiteren Missionen beteiligt. Diese Beteiligungen wurden teilweise 1982 von Braunschweig nach Köln mitgebracht. Zunächst wurde F.M. Neubauer aber mit einem politischen Problem konfrontiert.

Anfang April 1982 wurden, zunächst durch eine Indiskretion, Pläne der Landesregierung Nordrhein-Westfalens bekannt, im Rahmen der Konzentration und Neuordnung von Studiengängen das Institut aufzulösen und die Meteorologie nach Bonn und die Geophysik nach Bochum bzw. Münster zu verlagern. Diese Pläne waren am 29. März 1982 auf einer Dienstbesprechung der Rektoren und Kanzler der nordrhein-westfälischen Hochschulen im Ministerium vorgestellt worden. Es gab sofort energische Proteste der Betroffenen, der Kollegen aus den Nachbarwissenschaften und vor allem der Studierenden. Die Studenten machten durch eine Protestfahrt zum Ministerium nach Düsseldorf die Öffentlichkeit aufmerksam. Die Kölner Zeitungen, das Fernsehen und der Rundfunk berichteten. Das Medienecho war sehr gross, und die Unterstützung, die die Mitarbeiter und die Studenten dadurch für den Erhalt des Instituts bekamen, kann nicht hoch genug eingeschätzt werden. Die Schliessungsabsichten jedenfalls wurden nicht weiter verfolgt.

F.M. Neubauer war Mitglied im Magnetometerteam der Raumsonden Voyager I und Voyager II, die 1977 gestartet wurden. Schwerpunkte der Forschung bei diesem Experiment waren die Auswertungen der Messungen bei den Vorbeiflügen an den grossen Planeten und dem Vorbeiflug von Voyager II am Uranus im Januar 1986 und am Neptun im August 1989. Ein langfristiges Forschungsthema, ausgelöst durch diese Projektbeteiligung, waren die Theorie und Modellentwicklungen zur elektrodynamischen Wechselwirkung von elektrisch leitenden Körpern mit strömenden Plasmen. Im Rahmen von Voyager ging es dabei um die Satelliten der äusseren Planeten mit elektrisch leitenden Atmosphären bzw. Ionosphären wie den vulkanisch aktiven Jupitermond Io, den Saturnmond Titan sowie den Neptunmond Triton. Ein wichtiger Schritt war die Entwicklung eines 3D-Modells der elektrodynamischen Wechselwirkung zwischen Io und der Jupitermagnetosphäre unter Federführung von Dieter Wolf-Gladrow, der 1987 zum Alfred-Wegener-Institut nach Bremerhaven wechselte. In dem Buch "Saturn" von T. Gehreis und M.S. Matthews verfasste F.M. Neubauer 1984 das Kapitel über "Titan's magnetospheric interaction".

Bei der Giotto-Mission zum Kometen Halley war F.M. Neubauer 1981 als Principal Investigator des Magnetometerexperiments ausgewählt worden. Giotto war die erste interplanetare Mission der ESA und das erste wissenschaftliche Raumfahrzeug, dass mit einer Ariane-Rakete gestartet wurde. Der Start war am 2. Juli 1985. Die Hardware des Magnetometers wurde vom Institut für Datenverarbeitungsanlagen der TU Braunschweig sowie vom Goddard Space Flight Center entwickelt und hergestellt und vom Institut für Geophysik und Meteorologie der TU Braunschweig integriert. Das Magnetometerexperiment hatte einen Messbereich von 16 nT bis 65536 nT. Die Software für die Datenauswertung wurde in Köln von Martin Fohl und Joachim Raeder entwickelt. Der Vorbeiflug am Kometen Halley in einer Entfernung von 600 km fand am 13. und 14. März 1986 statt. Die ersten Ergebnisse wurden bereits im Mai 1986 in Nature (Vol. 321, No. 6067) veröffentlicht. Zu den wichtigsten Ergebnissen gehörte die Entdeckung eines magnetfeldfreien 'Hohlraums' um den Kometenkern. Der Artikel von F.M. Neubauer et al. über "First results from the Giotto magnetometer experiment at comet Halley" gehörte 1986 zu den 100 meistzitierten Arbeiten des Jahres in den physikalischen Wissenschaften. Die Wechselwirkung des Sonnenwindes mit der Kometenatmosphäre wurde zusammen mit Karl-Heinz Glassmeier untersucht. Die Weltraumsonde Giotto, die den encounter mit Halley weitgehend unbeschädigt überstanden hatte, flog am 2. Juli 1990 als erste aktive Raumsonde in einer Entfernung von 24000 km an der Erde vorbei. Am 10. Juli 1992 gelang der Vorbeiflug am Kometen P/Grigg-Skjellerup. Seit 1994 besteht zur weiteren Auswertung der Kometendaten von Giotto eine Zusammenarbeit mit Dr. Israelevich und Prof. Ershkovich an der Universität Tel Aviv in Israel. Ebenso besteht eine enge Zusammenarbeit mit Bruce Tsurutani vom Jet Propulsion Laboratory der NASA, der 1994 und 1995 als Preisträger der Alexandervon-Humboldt-Stiftung in Köln weilte.

Die Mitarbeit am Projekt eines Fesselsatelliten (TSS - Tethered Satellite System), zusammen mit Hartmut Marschall, beinhaltete die Untersuchung der Wechselwirkung zwischen einem vom Space Shuttle an einem Seil mitgeführten Satelliten mit elektrisch leitender Oberfläche und dem umgebenden Plasma und stellte somit eine Variante des mit dem Projekt Voyager begonnenen Problemkreises dar. Die Mission im Jahre 1992 war nur teilweise erfolgreich, denn die Seilwinde, die den Satelliten an einem 20 km langen Seil aussetzen sollte, funktionierte nicht; das Seil liess sich nur 257 m abwickeln. Die Mission soll deshalb im Februar 1996 wiederholt werden. Aus dem TSS-Projekt erwuchs auch die Beteiligung an einer umfangreichen technischen Studie (LASSO) zur Untersuchung der Möglichkeiten von Fesselsatelliten. Hier wurde eine Teilstudie zu elektrodynamischen Tethersystemen für die Firma Telefunken-Systemtechnik unter Mitarbeit von H. Marschall, Andrea Lüttgen und F.M. Neubauer erstellt.

Bei der im November 1994 gestarteten WIND-Mission ist F.M. Neubauer Co-Investigator im Magnetometer-Team. WIND dient der Erforschung des Sonnenwindes und der solar-terrestrischen Beziehungen. Des weiteren ist F.M. Neubauer Co-Investigator der ESA-Mission CLUSTER, die 1996 gestartet werden soll. Die Ziele der Mission betreffen hauptsächlich die Magnetosphärenphysik der Erde, aber auch die Physik des interplanetaren Mediums. Zur Auswertung der Daten des Satellitentetraeders werden Methoden aus der Arrayseismologie für die Konstruktion eines Wellenteleskops eingesetzt. Schliesslich ist F.M. Neubauer, in Fortsetzung der Arbeiten innerhalb des Voyagerprojekts Mitglied der Experimentatorenteams des Magnetometerexperiments der Saturnmission Cassini und des Atmospheric Structure Instruments der von Cassini mitgeführten Sonde Huygens. Die Cassini-Mission soll 1997 gestartet werden und erst im Jahre 2004 ihr Ziel, eine Umlaufbahn um den Planeten Saturn, erreichen. Danach soll die Atmosphärensonde Huygens in die Atmosphäre des Saturnmondes Titan eintauchen und auf der Oberfläches des Titan landen. Zur Unterstützung der Projekte der Weltraumplasmaphysik wurde 1994 unter der Leitung von Hartmut Marschall mit der Entwicklung eines 3D-Hybridmodells zur Plasmasimulation begonnen.

Bei der noch im Planungsstadium befindlichen Pluto-Mission (Pluto-Express) der NASA ist F.M. Neubauer Mitglied des science definition teams und damit für die Wahrnehmung der Interessen der deutschen wissenschaftlichen Community verantwortlich. Bei diesen Projekten der Weltraumphysik bestehen seit Jahren enge Kontakte mit dem Laboratory for Extraterrestrial Physics des NASA Goddard Space Flight Center, dem Bartol Research Institute der University of Delaware sowie dem Institut für Geophysik und Meteorologie der Technischen Universität Braunschweig.

An dem Kameraexperiment auf der russischen Raumsonde MARS-94, deren Start 1996 sein soll, ist F.M. Neubauer zusammen mit Martin Pätzold beteiligt. Es soll das Vorkommen von Staubteufeln, Staubstürmen und Sanddünen als lokale und globale atmosphärische Ereignisse auf der Marsoberfläche untersucht werden. Es handelt sich dabei um die Rückkehr zu einem Gebiet der planetaren Meteorologie, das F.M. Neubauer bereits in früheren Jahren in Braunschweig bearbeitet hatte.

Im Jahre 1983 ergriff F.M. Neubauer die Initiative zum Aufbau einer Arbeitsgruppe, die den Bereich elektromagnetische Methoden in der Angewandten Geophysik weiterentwickeln sollte. Dazu konnte Kurt Martin Strack, damals in Australien, für das Institut gewonnen werden. K.M. Strack begann mit dem Aufbau der Arbeitsgruppe Explorationsgeophysik, die später in Angewandte Geophysik umbenannt wurde. Der ursprüngliche Plan, eine elektromagnetische Bohrlochmesssonde mit mehreren Frequenzen und Sender-Empfänger-Anordnungen für das Kontinentale Tiefbohrprograrnm (KTB) der Bundesrepublik Deutschland zu entwickeln, kam wegen der unzureichenden finanziellen Ausstattung des KTB nicht zur Verwirklichung. Ein parallel verfolgtes Ziel war die Weiterentwicklung der LOTEM-Methode. Hinter der Abkürzung LOTEM verbirgt sich das Long-Offset-Transient-Electromagnetics-Verfahren, ein Zeitbereichsverfahren der Elektromagnetik zur Erkundung der elektrischen Leitfähigkeitsverteilung des Untergrundes bis in Tiefen von typischerweise einigen Kilometern mit dem Ziel der Anwendung in der Kohlenwasserstoffexploration und der allgemeinen geophysikalischen Tiefenerkundung.

An Messungen im Rahmen des Kontinentalen Tiefbohrprogramms, anfangs auch zur Festlegung der Lokation der Bohrung, war die Arbeitsgruppe ab 1984 bis zur Einstellung der Bohrarbeiten beteiligt. In den Jahren 1987 und 1988 wurden Messkampagnen in China und Indien erfolgreich durchgeführt. Weitere erfolgreiche Messkampagnen mit LOTEM fanden in Südafrika und Australien statt. Weil die Zahl der Mitarbeiter in dieser Arbeitsgruppe immer grösser wurde, reichte der Platz an der Zülpicher Strasse bald nicht mehr aus und die Gruppe musste 1986 in Räume am Hermeskeiler Platz umziehen. Als diese Räume nicht mehr zur Verfügung standen, zog die Gruppe 1989 zur Siebengebirgsallee in eine Villa mit Park. K.M. Strack verliess das Institut 1992, um die Stelle des Leiters der Abteilung Advanced Scientific Research der Firma Western Atlas in Houston, Texas, anzutreten, und Andreas Hördt übernahm die Leitung der Arbeitsgruppe. Steigende Mietpreise machten Anfang 1995 wieder einen Umzug notwendig, diesmal in ein der Universität gehörendes Haus an der Godesberger Strasse. Prominente Wissenschaftler, die zeitweilig in dieser Arbeitsgruppe mitarbeiteten, waren die Humboldt-Preisträger K. Vozoff aus Sidney und C. Stoyer aus Golden, Colorado, sowie G. Newman aus Salt Lake City.

Im Jahre 1991 begann eine weitere Arbeitsgruppe, die Radiomagnetotellurik-Gruppe, mit der Arbeit. Die Radiomagnetotellurik ist eine elektromagnetische Methode zur Flacherkundung von Altlasten und Deponiestandorten mit Anwendungsmöglichkeiten bei hydrogeologischen Fragestellungen sowie in der Archäologie, die bisher alle genutzt wurden. Die Leitung dieser Gruppe hatten zunächst Peter Wolfgram und Mark Goldmann bis 1993 und ab 1. März 1993 bis heute Bülent Tezkan. Mark Goldmann war für etwa eineinhalb Jahre vom Institute for Petroleum Research and Geophysics in Holon, Israel, beurlaubt. Eine Arbeitsgruppe Gravimetrie wurde 1984 zur Unterstützung der Auswertung der Bohrlochschweredaten des KTB gegründet. Diese Gruppe arbeitete mit dem Geophysics Department der Universität Kairo zusammen. Das Spektrum der elektromagnetischen Verfahren in der Angewandten Geophysik wurde 1995 durch die Gründung einer Arbeitsgruppe GeoRadar unter der Leitung von Martin Pätzold erweitert.

Martin Pätzold ist seit 1. Jan. 1993 am Institut. Der Schwerpunkt seiner Arbeit liegt in der Arbeitsgruppe Weltraumphysik mit Radio-Science Experimenten auf verschiedenen Raumsonden, wie Ulysses zur Untersuchung der Turbulenz des Plasmas der Sonnenkorona, der Bestimmung der Abbremsung von Giotto durch den Aufprall von Staubteilchen und nach dem Erreichen des Jupiter am 7. Dez. 1995 durch Galileo die Erkundung der Jupiter-Atmosphäre. M. Pätzold ist Principal Investigator des Radio-Science Experiments auf Rosetta, einer Raumsonde der ESA zum Kometen P/Wirtanen, die 2003 gestartet werden soll. Mit M. Pätzold zusammen arbeitet seit dem 1. Jan. 1995 Alexandre Wennmacher an der Rosetta-Mission und dem Projekt MARS-94.

An der Vorbereitung und Durchführung der 48. Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft vom 21. bis 25. März 1988 waren viele Mitarbeiter des Institutes beteiligt. Die Koordination der Aufgaben und damit die Verantwortung lag bei K.-H. Glassmeier, der 1985 von Münster nach Köln gekommen war.

Schwerpunkte der wissenschaftlichen Arbeiten von Karl-Heinz Glassmeier waren die Auswertung von Satellitenmessungen und theoretische Untersuchungen zum Problem der erdmagnetischen Pulsationen und die Beteiligung an der ESA-Mission CLUSTER. K.-H. Glassmeier habilitierte sich 1989 und nahm 1990 einen Ruf auf den Lehrstuhl für Geophysik an der TU Braunschweig an.

1989 bekam F.M. Neubauer einen Ruf an die Universität Göttingen, den er 1991 ablehnte. Im März 1995 wurde F.M. Neubauer für zwei Jahre zum Vorsitzenden der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft gewählt.

Nach dem Weggang von E. Raschke wurde Michael Kerschgens zunächst ab Sommersemester 1990 mit der Lehrstuhlvertretung beauftragt und zum 1. Aug. 1992 zum ordentlichen Professor und Institutsdirektor bestellt. M. Kerschgens hatte in Köln bis zum Diplom studiert und war dann zum Meteorologischen Institut der Universität Bonn gegangen. Der Schwerpunkt seiner Forschung ist die Bereitstellung experimenteller und theoretischer Methoden zur Beurteilung anthropogener Modifikationen des lokalen Klimas. Diese Beurteilung muss im Rahmen von Umweltverträglichkeitsprüfungen durchgeführt werden.

Zur Unterstützung der vielfältigen Modellierungs- und Auswerteaktivitäten war schon frühzeitig der Einsatz leistungsfähiger Datenverarbeitungsanlagen notwendig. Der Einstieg in das Computer-Zeitalter begann 1964, als sich die Möglichkeit bot, eine in den Räumen der Sternwarte Bochum aufgestellte IBM 1620 zu nutzen. Anfang der siebziger Jahre wurde vom Rechenzentrum der Universität eine Datenstation der Fa. CDC für die Geowissenschaften bereitgestellt. Diese Datenstation war über eine noch sehr langsame Leitung mit dem Grossrechner CY 76 des Rechenzentrums verbunden. In den ersten Jahren bestand diese Datenstation aus einem Bildschirm mit Tastatur und einem Lochkartenleser. Später kam auch noch ein Drucker hinzu. Die EDV-Ausrüstung wurde seit 1964 durch zwei institutseigene Schreiblocher von IBM komplettiert. Die dezentrale Datenverarbeitung, im wesentlichen Textverarbeitung und Datenerfassung samt Auswertung von Messdaten, begann ebenfalls Anfang der 70er Jahre mit dem Einsatz von Kleinrechnern, die Vorläufer der heutigen Personal-Computer. Die Rechnerausstattung war anfangs sehr heterogen, weil das Institut ab 1969 auf zwei und ab 1987 auf vier verschiedene Standorte verteilt war. Einen eigenen Rechner, eine HP 3000, erhielt der Institutsteil in der Zülpicher Strasse im Sommer 1982. Ein Jahr später wurde dieser Rechner über eine separate Postleitung an das Rechenzentrum angeschlossen. In der Kerpener Strasse konnte 1983 der erste Rechner beschafft werden. Ab 1985 wurde die HP 3000 durch einen Rechner Micro-Vax der Firma DEC ersetzt; 1986 kamen weitere Micro-Vax hinzu. Ab 1988 wurde die Rechnerausstattung sehr viel homogener, weil nach und nach auf Workstations der Firmen SUN, DEC und SGI mit einem einheitlichen Betriebssystem UNIX umgestellt wurde.

Parallel mit dem Zuwachs an Rechner-Kapazitäten erfolgte der Ausbau des Universitätsnetzes, das 1990 mit der Verlegung eines Lichtwellenleiters bis zu den Geo-Instituten an der Zülpicher Strasse, 1991 zur Kerpener Strasse und 1994 mit der Inbetriebnahme eines Netzes im Institutsgebäude auf den neuesten Stand gebracht wurde.