Zur Geschichte der Geophysik in Deutschland

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Jannis Makris u. Hans Bodo Hirschleber: Geschichte des Geophysikalischen Instituts zu Hamburg

Private Erdbebenstation

Schütt Am Anfang der Geophysik in Hamburg stand ein Kaufmann: Der Privatgelehrte Richard Schütt (1864-1943, Abb. 1) errichtete 1897 auf seinem eigenen Grundstück in Hamburg-Hohenfelde eine Erdbebenstation, die am 17. Juli 1898 als Horizontalpendel-Station in Betrieb genommen wurde (Schütt 1901). Die Station fand grosses Interesse in der wissenschaftlichen Fachwelt und wurde schon in den ersten Jahren von vielen namhaften Seismologen besucht. So weist das Gästebuch den Besuch von Emil Wiechert im Jahre 1901 aus. Im selben Jahr besichtigte auch Senator von Melle die Station, der sich in der Folgezeit als grosser Förderer der Station erweisen sollte. Seit Oktober 1900 gab Schütt "Mitteilungen der Horizontalpendel-Station Hamburg" heraus, in denen die bearbeiteten Seismogramme veröffentlicht wurden. Diese Berichte enthielten überdies auch einen Vergleich der hiesigen Registrierungen mit denen anderer Erdbebenwarten und alle der Hamburger Station zugegangenen Nachrichten über "gefühlte" Beben (Tams 1909).

Erdbebenstation und Abteilung im Physikalischen Staatsinstitut

Inzwischen hatte das Deutsche Reich auf Anregung von Georg Gerland eine Kaiserliche Hauptstation für Erdbebenforschung in Strassburg begründet, die nicht nur den Mittelpunkt der Erdbebenforschungen in Deutschland bilden sollte, sondern auch als Zentralstelle für eine neu zu gründende Internationale Seismologische Assoziation in Aussicht genommen war. Um als "Kontrollstation" für Strassburg akzeptiert zu werden, musste nach einer Mitteilung des Reichskanzlers an den Hamburger Senat aus der privaten Hamburger Station eine staatliche werden, der nach Ausbau zur "Hauptstation" die Nebenstationen in Helgoland und Rostock unterstellt werden sollten.

Da es (schon damals) äusserst schwierig war, vom Hamburger Staat grössere Summen für diesen Zweck zu erlangen, verpflichtete sich Schütt, auf dem Grundstück des Physikalischen Staatslaboratoriums an der Jungiusstrasse erneut auf seine Kosten eine Haupt-Erdbeben-Beobachtungsstation zu erbauen und mit allen erforderlichen Instrumenten und sonstigen Einrichtungen vollständig betriebsfähig ausrüsten zu lassen, um diese sodann der Oberschulbehörde als freies Staatseigentum zu übergeben. Ferner erklärte sich Schütt bereit, die Station zu leiten, ohne dafür Gehalt zu beziehen. Auch die Deckung der laufenden Betriebskosten der Station übernahm er, selbst für den Fall, dass er später nicht mehr selbst Leiter der Station sein sollte. Die einzige Gegenleistung, die Schütt erfuhr, war seine Berufung in das Kuratorium der Kaiserlichen Hauptstation zu Strassburg (Belar 1905/06, Von Melle 1923).

Mit der im Jahre 1903 beschlossenen und im Jahre 1905 realisierten Errichtung einer Hauptstation für Erdbebenforschung als einer Abteilung des Physikalischen Staatslaboratoriums, das später zum Physikalischen Staatsinstitut wurde, war die Geophysik in Hamburg institutionalisiert. Diese Station konnte nicht nur als eine von wenigen auf der Erde das berühmte Erdbeben von San Franzisco am 18. April 1906 aufzeichnen, sondern war auch die Keimzelle des geophysikalischen akademischen Lebens in Hamburg. So bot der 1908 als Assistent in das Physikalische Staatslaboratorium eingetretene Ernst Tams im Wintersemester 1911/12 die Vorlesung "Grundzüge der neueren Erdbebenforschung" am Hamburgischen Kolonialinstitut - dem Vorläufer der Universität - an.

Tams Mit der Gründung der Universität im Jahre 1919 wurde das Angebot an geophysikalischen Lehrveranstaltungen verstärkt, die im Vorlesungsverzeichnis unter dem Block "Astronomie, Geodäsie, Geophysik" der mathematischnaturwissenschaftlichen Fakultät aufgeführt waren. Die Physik des Erdkörpers wurde dabei von Ernst Tams (1882-1963, Abb. 2) wahrgenommen, der bis zu seiner Pensionierung im Jahre 1946 eine Vielzahl von unterschiedlichen Vorlesungen gehalten hat. Diese Vielfalt spiegelt sich auch in seinen Forschungen und Publikationen wider (Hiller 1964). Vorlesungen im oben erwähnten Block wurden auch von Mitgliedern der Deutschen Seewarte gehalten, so von Alfred Wegener, der von 1919 bis 1924 deren Leiter war. Auch Friedrich Errulat (1889-1969), der von 1936 bis 1954 das Referat "Erdmagnetismus" erst in der Seewarte, später im Deutschen Hydrographischen Institut vertrat, hat viele Vorlesungen an der Universität gehalten (Meyer 1969). Die Deutsche Geophysikalische Gesellschaft hat ihn 1956 genauso zum Ehrenmitglied ernannt wie zuvor 1953 Ernst Tams. Zu erwähnen ist noch, dass 1926 ein Ordentlicher Lehrstuhl für Physik des Erdkörpers zwar errichtet, aber nicht realisiert wurde, während Lehrstühle für Meteorologie (1929) und Meereskunde (1939) besetzt wurden. Die geophysikalische Dreiheit - Physik der Erde, der Wasserhülle und der Atmosphäre - wurde bereits vom ersten Semester der 1919 gegründeten Universität an durch ein gemeinsames Kolloquium, an dem auch die Seewarte beteiligt war, manifestiert.

Das Geophysikalische Institut

Nach dem Kriege wurde aufgrund vielfacher Schäden Meteorologie, Meereskunde und Physik des Erdkörpers zu einem Geophysikalischen Institut unter der Leitung des Meteorologen Paul Raethjen zusammengezogen. Dieses Institut, das von 1948 bis 1964 bestand, war zunächst in einem Hochbunker in der Rothenbaumchaussee untergebracht. Die Physik des Erdkörpers wurde darin von Heinz Menzel (1910-1988) vertreten. Er wurde auch Leiter der Erdbebenstation, deren Gebäude zwar durch Bomben völlig zerstört worden war, deren Geräte aber gerettet werden konnten. Nachdem die durch wiederholte Umlagerungen aufgetretenen Beschädigungen an den Instrumenten repariert worden waren, konnte eine 'neue' Station im Juni 1952 als Kernstück eines Geophysikalischen Observatoriums in ehemaligen Wehrmachtsbunkern in den Harburger Bergen neu errichtet werden, wo sie sich noch heute befindet. Neben den traditionellen Arbeiten über mikroseismische Bodenunruhe und den ersten modellseismischen Untersuchungen gehörte auch das Aufspüren von Blindgängern und Erschütterungsmessungen im alten Elbtunnel zu den Aufgaben der damaligen Zeit. Immerhin ist es daraufhin gelungen, das Sprengen der Trockendocks durch die Engländer zu stoppen und damit den Tunnel zu erhalten.

In dieser Zeit des Geophysikalischen Instituts wurden zu den gemeinschaftlichen Einrichtungen Observatorium und Kolloquium auch eine gemeinsame Bibliothek angelegt und später gemeinsame Rechenanlagen angeschafft. Als Menzel 1957 an die Bergakademie Clausthal berufen wurde, übernahm Klaus Strobach die Belange der Physik der festen Erde im Institut und in der Erdbebenstation.

Das Institut für Geophysik

Menzel Nachdem bereits 1957 ein selbständiges Institut für Meereskunde gegründet worden war, wurde 1964 aus dem Geophysikalischen Institut ein Meteorologisches Institut und ein Institut für die Physik des Erdkörpers (IPE) gebildet. Erster Direktor dieses Instituts und zugleich Ordinarius für das Fach "Physik des Erdkörpers" wurde Heinz Menzel (Abb. 3). Die Hauptarbeitsgebiete des IPE waren Seeseismik, Sprengseismik auf dem Lande, Modellseismik, Erdbebenforschung und Gravimetrie (Menzel 1969).

1970 fusionierte die Abteilung für Theoretische Geophysik, die unter Leitung von Klaus Hasselmann über schwache Wechselwirkungen in statistischen Wellenfeldern speziell im Ozean arbeitete, mit dem IPE zum jetzigen Institut für Geophysik (IfG). 1975 übernahm Hasselmann das Max-Planck-Institut für Meteorologie und schied auch als Professor aus dem Institut für Geophysik aus. Der Lehrstuhl für Theoretische Geophysik wurde im Zuge von Sparmassnahmen abgeschafft.

Menzels Verdienste sind von Strobach (1989) in einer Laudatio während eines Festkoloquiums anlässlich seines 75. Geburtstages eindrucksvoll dargelegt worden. Für das Institut und darüberhinaus für die Geophysik im nationalen und internationalen Bereich waren Menzels Initiativen auf den Gebieten Modellseismik und Seismik auf dem Meere besonders wichtig. Sein Engagement bei den ersten Schwerpunktprogrammen der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und bei der Gründung des Forschungskollegiums Physik des Erdkörpers (FKPE) sind ebenfalls hervorzuheben. Auch war er Vorsitzender der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft (1971-1973), die ihn 1975 zum Ehrenmitglied ernannte. 1978 wurde Heinz Menzel emeritiert.

Als Nachfolger auf den Lehrstuhl für Geophysik wurde Jannis Makris berufen. Unter seiner Leitung wurde ein weiterer Ausbau der Geophysik im marinen Bereich in die Wege geleitet. Dies wurde nachdrücklich 1979 durch entsprechende Beschlüsse vom FKPE und der DFG-Senatskommission für Ozeanographie unterstützt.

Im Zeitabschnitt von 1979 bis 1995 entwickelte sich die marine Geophysik in rasantem Tempo. Die Forschungsmittel, die dem Institut von seiten Dritter für Entwicklungsarbeiten zur Verfügung gestellt wurden, wuchsen von 380.000 DM im Jahre 1975 auf 2.500.000 DM im Jahr 1981 und stiegen auf ungefähr 8.000.000 DM pro Jahr in der Zeit von 1985 bis 1990.

Die Studentenzahlen entwickelten sich ebenfalls stetig, und zwar von 25 immatrikulierten Studenten im Sommersemester 1974 auf 90 Studenten im Sommersemester 1980 und auf mehr als 100 Studenten in den Jahren 1980 bis 1994.

Ozean Es wurden neue Systeme für Ozeanbodenseismographen entwickelt, sowohl für Seismizitäts- als auch für seismische Messungen im Weitwinkelbereich (Abb. 4). Die Potentialverfahren (Gravimetrie und Magnetik) wurden instrumentell und methodisch weiterentwickelt und als Bestandteil aller marinen Vermessungen integriert. Die Reflexionsseismik auf See wurde durch eine Messapparatur mit 48 Kanälen (DFS-V), Airgun- und Sleevegun-Arrays, entsprechende Kompressor-Anlagen sowie einen 2,4 km langen Streamer auf den neuesten Stand gebracht. Hochauflösende Methoden haben ebenfalls das Repertoir der marinen Seismik erweitert. Zudem wurden Wärmeflussdichtemessungen im Ozean durchgeführt.

Regional engagierte sich das Institut bei Vermessungen im Skagerrak, an mittelozeanischen Rücken und an passiven und aktiven Kontinentalrändern sowohl im pazifischen Raum als auch im Atlantik, im Roten Meer, im Mittelmeer und in der Antarktis. Im Rahmen dieser Aktivitäten wurde die internationale Kooperation des Institutes mit vielen Organisationen im In- und Ausland belebt und gefestigt.

Parallel zu den oben genannten Aktivitäten im marinen Bereich wurde die Abteilung für Angewandte Geophysik unter besonderer Berücksichtigung der Theorie der angewandten Seismik stark entwickelt. Dadurch wurden die experimentellen Arbeiten der marinen Geophysik theoretisch unterstützt.

Die Hamburger Erdbebenstation wurde in diesem Zeitraum in das Deutsche Regionale Seismologische Netz integriert und mit modernen Instrumenten ausgestattet. Neuerdings wurde eine Aussenstelle in Bad Segeberg eingerichtet, um die Registrierbedingungen zu verbessern.

Das Institut für Geophysik ist Teil des Zentrums für Meeres- und Klimaforschung (ZMK) der Universität Hamburg, wodurch die Integration der Forschungsaktivitäten auf See in benachbarten Disziplinen verstärkt wird. Wir sehen weiterhin die Aufgaben des Institutes sowohl im Bereich der Lehre und Ausbildung in der allgemeinen und marinen Geophysik als auch in der Erforschung regionaler Strukturen im Ozean und der Entwicklung von Mess- und Auswertemethoden für die angewandte und Prospektions-Geophysik.

Die Autoren bedanken sich beim Leiter der Hamburger Bibliothek für Universitätsgeschichte, Herrn Eckart Krause, für seine äusserst wertvollen Hinweise. Dank gilt auch dem heutigen Leiter des Observatoriums, dem Kollegen Jürgen Klussmann, für die Unterstützung dieser Arbeit.

Literatur
Belar, A. (1905/06): Dr. R. Schütt - Begründer und Stifter der Hamburger Hauptstation für Erdbebenforschung. - Die Erdbebenwarte V: 184-186.
Huxer, W. (1964): In Memoriam Ernst Tams. - Zeitschr. für Geophys. 30: 49-50.
Von Melle, W. (1923): Dreissig Jahre Hamburger Wissenschaft 1891-1921 - Rückblicke und persönliche Erinnerungen. - herausgegeben auf Anregung der Hamburgischen Wissenschaftlichen Stiftung 1: 254-258; Hamburg (Kommissionsverlag von Broschek u. Co.).
Menzel, H. (1969): Physik des Erdkörpers. - in: Universität Hamburg 1919-1969: 277; (Selbstverlag der Universität).
Meyer, O. (1969): In Memoriam Friedrich Errulat. - Zeitschr. für Geophys. 35: 623-624.
Schutt, R. (1901): Die Horizontalpendelstation in Hamburg.- Beitr. zur Geophys., Zeitsch. für physikalische Erdkunde 4 (2).
Strobach, K. (1989): Laudatio auf Professor Dr. Heinz Menzel. - Festkolloquiums am 28. Juni 1985, in: Weigel, W.: Hamburger Geophysik. Einzelschriften H. 90: 7-14.
Tams, E. (1909): Die seismischen Registrierungen in Hamburg vom 1. April 1908 bis zum 31. Dezember 1908. - Jahrbuch der Hamburgischen Wissenschaftlichen Anstalten XXVI, 6. Beiheft; Mitteil. aus dem Physikal. Staatslaboratorium; Hamburg (Kommissionsverlag von Lucas Gräfe u. Sillem).