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Thema des Tages 

Giganten des Wissens, Teil 2 

In dieser Reihe beschäftigen wir uns mit namhaften 
Naturwissenschaftlern im Bereich Mathematik und Physik, immer auch 
mit einem Link zur Meteorologie. Im heutigen Thema des Tages geht es 
um John von Neumann. 

John von Neumann wurde am 28. Dezember 1903 – als Neumann, Janosch – 
in Budapest geboren. Schon als Gymnasiast hob er sich durch besondere 
mathematische Begabung hervor und veröffentlichte mit 17 Jahren 
seinen ersten wissenschaftlichen Artikel. Bereits im Alter von 23 
Jahren promovierte er in Mathematik an der Budapester Universität. 

Nach Tätigkeiten in Göttingen als Stipendiat der Rockefeller-Stiftung 
(bei dem Mathematikprofessor David Hilbert) und als jüngster 
Privatdozent an Universitäten in Berlin und Hamburg folgte er 1930 
einer Einladung nach Princeton (USA), wo er schließlich 1933 zusammen 
mit Albert Einstein, Hermann Weyl und weiteren bedeutenden 
Mathematikern und Physikern in das neugeschaffene Institute for 
„Advanced Study“ in Princeton berufen wurde. 

Während des zweiten Weltkrieges wirkte John von Neumann ab 1944 im so 
genannten „Manhattan-Projekt“ mit. Dabei handelt es sich um ein 
militärisches Forschungsprojekt, in dem ab 1942 alle Tätigkeiten der 
Vereinigten Staaten während des Zweiten Weltkrieges zur Entwicklung 
und zum Bau einer Atombombe ? also der militärischen Nutzbarmachung 
der 1938 von Otto Hahn und Fritz Straßmann entdeckten Kernspaltung ? 
unter der militärischen Leitung von General Leslie R. durchgeführt 
wurden. Durch die dabei anfallenden aufwendigen Berechnungen sowie 
durch andere Forschungsarbeiten (z.B. im Bereich der Hydrodynamik) 
war er auf die ersten großen Computer gestoßen. Sein wesentlicher 
Beitrag auf diesem Gebiet war die Entwicklung einer universellen 
Computer-Architektur („von-Neumann“-Architektur), die bis heute z.B. 
im PC wiederzufinden ist. 

In seinen letzten Lebensjahren in Princeton war John von Neumann als 
Berater in wichtigen politischen und wissenschaftlichen Gremien 
tätig. Er starb am 8. Februar 1957 in Washington D.C. mit 53 Jahren. 

Neben seinen herausragenden Leistungen in der Mathematik und 
Computer-Architektur hat John von Neumann wichtige Beiträge zur 
Physik (Quantenmechanik) und auch zur Meteorologie (Strömungsdynamik) 
geliefert. 

Für die Meteorologie, insbesondere für die numerische 
Wettervorhersage ist hierbei die von ihm entwickelte Methode zur 
Verbesserung der numerischen Stabilität, z.B. für die so genannte 
Advektionsgleichung von immenser Bedeutung. Mit Advektion ist das 
Heranführen von Luftmassen mit unterschiedlicher Temperatur gemeint. 
In der Meteorologie verwendet man dafür die Fachbegriffe Warmluft- 
und Kaltluftadvektion. 

Bei dieser Methodik geht es im Wesentlichen darum, dass die 
verwendeten mathematischen Gleichungssysteme mit der Zeit stabil 
bleiben, also die prognostizierten Parameter (wie z.B. Temperatur und 
Luftdruck) mit der Zeit nicht beliebig anwachsen. Das würde die 
Prognosegüte der Wettervorhersagen gerade über einen längeren 
Zeitraum deutlich verschlechtern. Diese mathematische 
Stabilitätsanalyse wird nach wie vor bei der numerischen 
Wettervorhersage, z.B. im COSMO D2-Modell des DWD genutzt. 

Dr.rer.nat. Jens Bonewitz 
Deutscher Wetterdienst 
Vorhersage- und Beratungszentrale 
Offenbach, den 18.08.2020 

Copyright (c) Deutscher Wetterdienst 

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