Carl-Gustaf Arvid Rossby (* 28. Dezember 1898 in Stockholm; † 19. August 1957 ebenda) war ein schwedischer Meteorologe, der ab 1939 auch die US-amerikanische Staatsbürgerschaft besaß. Er trug wesentlich zur Beschreibung der großräumigen Bewegungen der Atmosphäre mit Hilfe der Fluiddynamik bei. Er entdeckte die Rossby-Wellen, beschrieb erstmals den Begriff der potentiellen Vortizität und leistete auch Beiträge zur Ozeanographie.
Rossby eignete sich die Methoden der von Vilhelm Bjerknes begründeten „Bergener Schule“ bei einem gut einjährigen Aufenthalt in Norwegen 1919/20 an und verbreitete und entwickelte sie ab 1926 in den USA weiter. Dort arbeitete er zunächst für das U.S. Weather Bureau und war an der Gründung des ersten Wetterdienstes für die zivile Luftfahrt beteiligt. Anschließend forschte er von 1928 bis 1938 am Massachusetts Institute of Technology (MIT), von 1941 bis 1947 an der University of Chicago und von 1947 bis 1955 an der Universität Stockholm, wo er jeweils bedeutende meteorologische Institute aufbaute. Im Zweiten Weltkrieg koordinierte er die Ausbildung von mehreren Tausend US-amerikanischen Militär-Meteorologen.
Rossby gilt als einer der bedeutendsten Meteorologen des 20. Jahrhunderts. Die American Meteorological Society vergibt ihm zu Ehren die Carl-Gustaf Rossby Research Medal, außerdem sind die Rossby-Wellen und die Rossby-Zahl nach ihm benannt.
Herkunft, Kindheit und Schulbildung
Carl-Gustaf Rossby wurde als ältestes Kind von Arvid und Alma Charlotta Rossby (geb. Marelius) in Stockholm geboren; er hatte drei Brüder und eine Schwester. Sein Vater arbeitete als Bauingenieur in der schwedischen Hauptstadt, seine Familie mütterlicherseits betrieb eine Apotheke in der Altstadt von Visby auf der Ostseeinsel Gotland. Dort verbrachte die Familie auch zahlreiche Sommer, wo der junge Carl-Gustaf ein ausgeprägtes Interesse an Botanik und Orchideen entwickelte. In der Schule erhielt Rossby zunächst eine klassische geisteswissenschaftliche Bildung. Seine Hochschulzugangsprüfung (Studentexamen) legte er 1917 im Fach Latein ab, bevor er eine Woche später auch die Zusatzprüfung über die naturwissenschaftlichen Fächer bestand, für die er zu diesem Zeitpunkt bereits ein großes Interesse hegte.
Rossby litt seit einer Erkrankung an rheumatischem Fieber in seiner Kindheit unter einer chronischen Herzerkrankung, von der außerhalb seiner Familie nur sehr wenige Personen wussten. Aufgrund dieser Erkrankung wurde er vom Militärdienst freigestellt.
Stockholm, Bergen und Leipzig (1917–1925)
Rossby nahm zunächst ein Studium der Medizin auf, bevor er zu den mathematischen Wissenschaften wechselte. 1918 beendete er nach weniger als einem Jahr sein Studium an der Universität Stockholm in den Fächern Astronomie, Mathematik und Mechanik mit dem Bachelorabschluss (filosofie kandidat), nach Angaben seines Weggefährten Tor Bergeron ein „herausragendes Ergebnis, da dieses Studium drei Jahre dauern sollte und oft deutlich länger dauerte“.
Nach seinem Abschluss setzte Carl-Gustaf Rossby seine Studien an der Universität Stockholm ein Jahr lang fort und besuchte unter anderem eine Vorlesung von Vilhelm Bjerknes. Obwohl er zu diesem Zeitpunkt keine weiteren meteorologischen Vorkenntnisse besaß, bewarb er sich auf Vorschlag seines Mathematikprofessors Ivar Bendixson als wissenschaftlicher Assistent von Bjerknes, der mittlerweile im norwegischen Bergen forschte. Bjerknes hatte dort gemeinsam mit seinen Kollegen seit 1917 die Bergener Schule aufgebaut, die theoretische und experimentelle Methoden zur Wettervorhersage kombinierte und kurz zuvor unter anderem die Polarfronttheorie erstmals beschrieben hatte.
Rossby kam am 20. Juni 1919 in Bergen an und tat sich dort als vielseitiger Ideengeber und guter Organisator hervor. Unter anderem geht die bis heute bestehende Konvention, auf Wetterkarten Warmfronten rot und Kaltfronten blau zu kennzeichnen, auf einen Vorschlag Rossbys im Sommer 1919 zurück. In der Arbeit mit Erik Bjørkdal und Tor Bergeron erlernte er die praktischen Methoden zur Wettervorhersage, die die Bergener Schule zu dieser Zeit entwickelte. Größeren Gefallen fand er aber an der theoretischen Fluiddynamik, zu deren Einbettung in die Meteorologie Bjerknes maßgeblich beigetragen hatte. Sie spielte allerdings während Rossbys Aufenthalt gegenüber der praktischen Arbeiten mit technischer Ausrüstung und an Wetterkarten nur eine untergeordnete Rolle.
Zum Jahreswechsel 1920/21 verließ Rossby Bergen in Richtung Deutschland, wo er ein Jahr am Geophysikalischen Institut der Universität Leipzig verbrachte, mit dem die Bergener Schule einen regen Austausch pflegte. Dort bildete er sich im Umgang mit aerologischen Messdaten weiter, die in Bergen noch nicht direkt verwendet wurden. Einen Großteil des Jahres verbrachte Rossby am Meteorologischen Observatorium Lindenberg in Brandenburg, wo die oberen Luftschichten mit Drachen und Ballons erforscht wurden. Nach einem weiteren Sommeraufenthalt in Bergen 1922 veröffentlichte er seine erste wissenschaftliche Publikation „Den nordiska aerologiens arbetsuppgifter“ („Aufgaben der nordischen Aerologie“), in der er ein Netzwerk an Stationen zur Erforschung der oberen Luftschichten am Nordmeer vorschlug.
Anschließend kehrte Rossby nach Stockholm zurück, wo er an der Universität mathematische Physik studierte und 1925 mit einer von Erik Ivar Fredholm begutachteten Arbeit das Lizenziat (filosofie licentiat) erwarb. Zur Finanzierung seines Studiums arbeitete er parallel drei Jahre lang als Meteorologe für das Schwedische Meteorologische und Hydrologische Institut. Außerdem war Rossby Teilnehmer von drei Forschungsexpeditionen: im Sommer 1923 mit der Conrad Holmboe nach Jan Mayen und Grönland, 1924 mit der af Chapman um die britischen Inseln und 1925 mit demselben Schiff nach Portugal und Madeira. Zumindest bei seiner zweiten Expedition führte Rossby neben den Wettervorhersagen auch eigene Messungen der oberen Luftschichten durch.
Ankunft in den Vereinigten Staaten (1926–1928)
Für das Jahr 1926 erhielt Rossby ein Stipendium der American-Scandinavian Foundation, um im U.S. Weather Bureau in Washington, D.C. „Probleme der dynamischen Meteorologie zu erforschen“. Eines von Rossbys Zielen war es, die Anwendbarkeit der Polarfronttheorie auf das amerikanische Wetter zu zeigen. Im US-Wetteramt stand man den neuen Methoden allerdings noch ablehnend gegenüber und auch Rossbys Aufgabe, mit einem rotierenden Wassertank die Dynamik in der Atmosphäre zu simulieren, scheiterte zunächst. Anschließend widmete er sich theoretischen Arbeiten zu atmosphärischen Turbulenzen.
In Washington lernte Rossby über seinen Kollegen Francis Reichelderfer, der sich selbst schon mit den Methoden der Bergener Schule auseinandergesetzt hatte, den Geschäftsmann Harry F. Guggenheim kennen. Dieser baute ab 1926 mit 2,5 Millionen Dollar den „Daniel Guggenheim Fund for the Promotion of Aeronautics“ auf, um der US-amerikanischen Luftfahrt zu einer weltweit führenden Stellung zu verhelfen. Rossby erstellte im Auftrags Guggenheims Wetterberichte für Flüge von Richard E. Byrd und Charles Lindbergh. Obwohl sich Rossby über den Wetterbericht für den Lindbergh-Flug von Washington nach Mexiko-Stadt mit dem Chef des U.S. Weather Bureau, Charles Marvin überworfen hatte, schlug ihn dieser später mit einem Empfehlungsschreiben für eine Stelle am Massachusetts Institute of Technology (MIT) vor.
Nachdem Rossbys Stipendium ausgelaufen war, konzentrierte er sich auf die Arbeit mit dem Guggenheim Fund. 1927 wurde er zum Vorsitzenden des „Guggenheim Interdepartmental Committe on Aeronautical Meteorology“ ernannt, das Wissenschaftler verschiedener Institutionen verband und unter anderem das gegenseitige Verständnis zwischen Meteorologen und Piloten fördern sollte. Rossbys größtes Projekt für den Guggenheim Fund war die Leitung des Wetterdienstes für den „Model Airway“ in Kalifornien. Auf der Flugstrecke zwischen Los Angeles und San Francisco wurden mithilfe von Wetterbeobachtungen aus der Bevölkerung kleinräumige Vorhersagen erstellt, um die zivile Luftfahrt auf der Strecke möglich zu machen. Die Wetterbeobachter entlang der Strecke rekrutierte Rossby selbst. Zuvor hatten sich die Piloten zumeist auf das aktuelle Wetter am Zielort und ihre Erfahrung im offenen Cockpit verlassen.